DE102017223215A1 - Cooling device for at least one battery cell, cell module and method for producing a cooling plate of the cooling device - Google Patents

Cooling device for at least one battery cell, cell module and method for producing a cooling plate of the cooling device Download PDF

Info

Publication number
DE102017223215A1
DE102017223215A1 DE102017223215.3A DE102017223215A DE102017223215A1 DE 102017223215 A1 DE102017223215 A1 DE 102017223215A1 DE 102017223215 A DE102017223215 A DE 102017223215A DE 102017223215 A1 DE102017223215 A1 DE 102017223215A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cooling
fluid
cooling device
plate
cover layers
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
DE102017223215.3A
Other languages
German (de)
Inventor
Arne-Christian Voigt
Sebastian Schaar
Frank Wesche
Douglas Cempbell
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.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
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 Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Priority to DE102017223215.3A priority Critical patent/DE102017223215A1/en
Priority to CN201811558573.0A priority patent/CN109935944A/en
Publication of DE102017223215A1 publication Critical patent/DE102017223215A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/613Cooling or keeping cold
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/211Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/64Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/647Prismatic or flat cells, e.g. pouch cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/653Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by electrically insulating or thermally conductive materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6554Rods or plates
    • H01M10/6555Rods or plates arranged between the cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • H01M10/6557Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange arranged between the cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567Liquids
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

Vorgeschlagen wird u.a. eine Kühlvorrichtung (6) für zumindest eine Batteriezelle (5), insbesondere Pouchzelle, aufweisend eine Kühlplatte (7), welche durch einen Plattenkern (15) und zwei Decklagen (16, 17) gebildet ist, wobei der Plattenkern (15) zumindest eine langgestreckte Ausnehmung (18a-d) aufweist, welche in Kombination mit den besagten Decklagen (16, 17) eine Kanalstruktur für ein dieselbe in ihrer bestimmungsgemäßen Funktion durchströmendes Kühlfluid mit einem Fluid-Vor- und einem Fluid-Rücklauf (20a-d; 21a-d) ausbildet.Suggested is u.a. a cooling device (6) for at least one battery cell (5), in particular pouch cell, comprising a cooling plate (7) which is formed by a plate core (15) and two cover layers (16, 17), wherein the plate core (15) at least one elongated Recess (18a-d), which in combination with said cover layers (16, 17) a channel structure for a same in their intended function by flowing cooling fluid with a fluid supply and a fluid return (20a-d; 21a-d ) trains.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für zumindest eine Batteriezelle, insbesondere Pouchzelle, gemäß der Merkmalskombination des Patentanspruchs 1 der Erfindung. Gemäß Anspruch 9 der Erfindung betrifft diese des Weiteren ein Zellmodul mit zumindest einer derartigen Kühlvorrichtung. Gemäß Anspruch 10 der Erfindung betrifft diese ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Kühlplatte der besagten Kühlvorrichtung.The invention relates to a cooling device for at least one battery cell, in particular pouch cell, according to the feature combination of claim 1 of the invention. According to claim 9 of the invention further relates to a cell module with at least one such cooling device. According to claim 10 of the invention further relates to a method for producing a cooling plate of said cooling device.

Es ist allgemein bekannt, elektrochemische Zellen bzw. Batteriezellen in einem Modulgehäuse zu einem sogenannten Zellmodul zusammenzufassen und die Batteriezellen mittels elektrischer Verbinder untereinander elektrisch zu verbinden, woraus ein negativer und ein positiver Elektrodenanschluss des betreffenden Zellmoduls resultieren. Durch elektrische Verbindung einer Mehrzahl derartiger Zellmodule ist ein HV-Batteriesystem bzw. eine als Traktionsbatterie für Elektro- oder Hybridfahrzeuge verwendbare HV-Batterie (HV = Hochvolt) herstellbar. Im Fahrbetrieb des Fahrzeugs sowie in der Ladephase derartiger Batteriesysteme wird durch elektrische Verlustleistung in stromführenden Bauteilen Wärme in das Batteriesystem eingetragen, die zu einer hohen thermischen Belastung der Batterien führen kann. Durch den Betrieb der Batterie bei hohen Zellentemperaturen ist bekanntermaßen eine beschleunigte Alterung der Batteriezellen zu verzeichnen, welches mit einer verkürzten Lebensdauer des Batteriesystems einhergeht. In extremen Fällen kann eine zu hohe Zelltemperatur zum sogenannten Durchbrennen der Batteriezellen und somit zu einem Defekt des Batteriesystems führen. Um diesem nachteiligen Umstand zu begegnen, kann beispielsweise bei einer Überschreitung einer Batteriebetriebsgrenztemperatur eine systemeigene Leistungsreduzierung vorgesehen sein. Darüber hinaus ist es bekannt, bei einem Aufheizen der Batteriezellen des Batteriesystems die Wärme aus den Batteriezellen abzuführen, indem aktive, kühlmittelabhängige Kühlvorrichtungen in Form von mittels Kühlmittel durchströmten Kühlplatten im Batteriesystem respektive in einem die Batteriezellen aufnehmenden Batteriegehäuse verbaut werden. Diese Kühlvorrichtungen sind beispielsweise in einen Kühlkreislauf einer Klimaanlage des Fahrzeugs eingebunden. Als Batteriezellen kommen bevorzugt prismatische Zellen mit einem prismatischen Außengehäuse, sogenannte Pouchzellen sowie Rundzellen zum Einsatz. Unter einer Pouchzelle wird im Allgemeinen eine elektrochemische Zelle verstanden, welche gestapelte oder aktive Schichten aufweist, die von einer flexiblen Außenfolie eingeschlossen sind. Es fehlt hier an einem Außengehäuse. Bei der besagten Rundzelle handelt es sich demgegenüber um eine elektrochemische Zelle mit einem zylindrischen Außengehäuse, in welchem eine um eine innere Elektrode gewickelte aktive Schicht angeordnet ist.It is generally known to combine electrochemical cells or battery cells in a module housing into a so-called cell module and electrically connect the battery cells to one another by means of electrical connectors, resulting in a negative and a positive electrode connection of the cell module in question. By electrical connection of a plurality of such cell modules HV battery system or usable as a traction battery for electric or hybrid vehicles HV battery (HV = high voltage) can be produced. When driving the vehicle and in the charging phase of such battery systems heat is entered into the battery system by electrical power loss in live components, which can lead to high thermal load on the batteries. As a result of the operation of the battery at high cell temperatures, accelerated aging of the battery cells is known to occur, which is accompanied by a shortened service life of the battery system. In extreme cases, too high a cell temperature can lead to so-called burn-through of the battery cells and thus to a defect in the battery system. In order to counteract this disadvantageous circumstance, a system-specific power reduction can be provided, for example, if the battery operating limit temperature is exceeded. In addition, it is known to dissipate the heat from the battery cells when heating the battery cells of the battery system by active, coolant-dependent cooling devices are installed in the form of coolant-flowed cooling plates in the battery system or in a battery cell receiving battery case. These cooling devices are integrated, for example, in a cooling circuit of an air conditioning system of the vehicle. The battery cells used are preferably prismatic cells with a prismatic outer housing, so-called pouch cells and round cells. A pouch cell is generally understood to mean an electrochemical cell having stacked or active layers enclosed by a flexible outer foil. It lacks here on an outer housing. In contrast, said round cell is an electrochemical cell having a cylindrical outer housing in which an active layer wound around an inner electrode is arranged.

Die DE 10 2008 059 969 A1 beschreibt insoweit eine Batterie mit axial nebeneinander und aufrecht stehenden Rundzellen oder prismatischen Zellen, hier als Flachzellen bezeichnet. Den elektrochemischen Zellen ist eine Kühlplatte, hier als Wärmeleitplatte bezeichnet, zugeordnet, welche im Fußbereich der Zellen dieselben kontaktiert. Die Kühlplatte weist jeweils einen Fluid-Vor- und einen Fluid-Rücklauf zur Versorgung der Kühlplatte mit einem Kühlfluid auf. Die Kühlplatte ist aus einer mit einem umlaufenden Formrand versehenen Bodenplatte gebildet, in welcher eine Kühlschlange eingebracht und mit einem wärmeleitenden Werkstoff vergossen ist. Die DE 10 2011 107 607 A1 beschreibt eine Kühlvorrichtung für eine Fahrzeugbatterie, welche eine Kühlplatte aufweist, die durch ein erstes, eben ausgebildetes Metallblech und ein zweites, umgeformtes Metallblech gebildet ist. Das zweite Metallblech weist zumindest eine Vertiefung auf. Das erste und zweite Metallblech sind derart untereinander gefügt, dass eine Kühlmittelleitung mit Anschlüssen für ein Kühlmittelsystem gebildet ist. Die DE 10 2015 214 662 A1 beschreibt ferner eine Traktionsbatterie mit einem Batteriegehäuse und wenigstens zwei Zellmodulen. Zwischen zwei Zellmodulen ist eine eine Kühlplatte aufweisende Kühlvorrichtung angeordnet. Die Kühlplatte weist Kühlmittelanschlüsse auf und kontaktiert unter Vermittlung von Wärmeleitfolien die Seitenflächen der benachbarten Zellmodule. Wie die Kühlplatte im Detail ausgebildet ist, darüber schweigt sich diese Druckschrift aus.The DE 10 2008 059 969 A1 describes insofar as a battery with axially adjacent and upright round cells or prismatic cells, referred to here as flat cells. The electrochemical cells is associated with a cooling plate, here referred to as a heat conducting plate, which contacts the same in the foot region of the cells. The cooling plate has in each case a fluid pre-and a fluid return for supplying the cooling plate with a cooling fluid. The cooling plate is formed from a provided with a peripheral mold edge bottom plate in which a cooling coil is inserted and sealed with a thermally conductive material. The DE 10 2011 107 607 A1 describes a cooling device for a vehicle battery, which has a cooling plate, which is formed by a first, just formed sheet metal and a second, formed sheet metal. The second metal sheet has at least one recess. The first and second metal sheets are joined together such that a coolant line is formed with connections for a coolant system. The DE 10 2015 214 662 A1 further describes a traction battery having a battery case and at least two cell modules. Between two cell modules, a cooling plate having a cooling device is arranged. The cooling plate has coolant connections and contacts the side surfaces of the adjacent cell modules through the intermediary of heat conducting foils. As the cooling plate is formed in detail, this document is silent about.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Kühlvorrichtung mit einer im Hinblick auf den Stand der Technik alternativen Kühlplatte für zumindest eine Batteriezelle, insbesondere Pouchzelle, zu schaffen, welche bei Gewährleistung der erforderlichen Kühlleistung einfach und kostengünstig herstellbar ist. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, ein Zellmodul mit zumindest einer derartigen Kühlvorrichtung zur Verfügung zu stellen. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Kühlplatte der besagten Kühlvorrichtung anzugeben.On this basis, it is an object of the invention to provide a cooling device with an alternative with respect to the prior art cooling plate for at least one battery cell, in particular pouch cell, which is easy and inexpensive to produce while ensuring the required cooling capacity. Furthermore, it is an object of the invention to provide a cell module with at least one such cooling device available. It is another object of the invention to provide a method for producing a cooling plate of said cooling device.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass eine besonders hohe Kühlleistung erzielbar ist, wenn einer jeden elektrochemischen bzw. Batteriezelle, insbesondere Pouchzelle, eine Kühlvorrichtung mit einer Kühlplatte zugeordnet wird, welche die Batteriezelle mittel- oder unmittelbar großflächig kontaktiert.The invention is based on the recognition that a particularly high cooling capacity can be achieved if a cooling device with a cooling plate is assigned to each electrochemical or battery cell, in particular pouch cell, which contacts the battery cell directly or indirectly over a large area.

Eine derartige Kühlvorrichtung für zumindest eine Batteriezelle, insbesondere Pouchzelle, aufweisend eine Kühlplatte ergibt sich dadurch, dass besagte Kühlplatte durch einen Plattenkern und zwei Decklagen gebildet ist, wobei der Plattenkern zumindest eine langgestreckte Ausnehmung aufweist, welche in Kombination mit den besagten Decklagen eine Kanalstruktur für ein dieselbe in ihrer bestimmungsgemäßen Funktion durchströmendes Kühlfluid mit einem Fluid-Vor- und einem Fluid-Rücklauf ausbildet.Such a cooling device for at least one battery cell, in particular pouch cell, comprising a cooling plate results from the fact that said cooling plate by a plate core and two Cover layers is formed, wherein the plate core has at least one elongated recess, which forms in combination with the said cover layers a channel structure for a same flowing through its intended function cooling fluid with a fluid pre-and a fluid return.

Eine derartige Kühlplatte ist einfach und kostengünstig herstellbar und kann außerordentlich materialsparsam, dünn und somit leichtgewichtig ausgebildet werden. Sie muss nicht selbsttragend und demgemäß eigensteif ausgeführt sein, da sie durch ihre Anordnung im Verbund des Zellmoduls, bestehend üblicherweise aus einer Mehrzahl Batteriezellen, insbesondere Pouchzellen, mit zwischengelagerten Kühlplatten der vorbeschriebenen Art, formstabil gehalten ist.Such a cooling plate is simple and inexpensive to produce and can be extremely material-saving, thin and thus lightweight. It does not have to be self-supporting and therefore inherently rigid, since it is kept dimensionally stable by its arrangement in the composite of the cell module, which usually consists of a plurality of battery cells, in particular pouch cells, with interposed cooling plates of the type described above.

Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.The subclaims describe preferred developments or refinements of the invention.

Danach ist bevorzugt der Plattenkern mit den Decklagen durch Stoffschluss gefügt. Durch diese einfache und kostengünstige Fügemaßnahme ist der erforderliche fluiddichte Fügeverbund erzielbar. Weiter bevorzugt ist der Plattenkern mit den Decklagen durch kostenminimierendes Kleben gefügt. Hieraus ergeben sich fertigungstechnische Vorteile mit insbesondere minimiertem maschinentechnischen Aufwand im Hinblick auf alternative und demgemäß ebenfalls durch die Erfindung erfasste Fügemaßnahmen, wie Schweißen, insbesondere Laserschweißen, oder Löten. Wie die Erfindung weiter vorsieht, bestehen zumindest die die Batteriezellen mittel- oder unmittelbar kontaktierenden Decklagen aus einem thermisch leitfähigen Werkstoff, wodurch ein besonders wirkungsvoller Temperaturaustausch zwischen der betreffenden Batteriezelle und dem Kühlfluid ermöglicht ist. Bevorzugt jedoch sind sowohl die Decklagen als auch der Plattenkern aus besagtem thermisch leitfähigen Werkstoff gefertigt. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der thermisch leitfähige Werkstoff, ein Metall, wie Aluminium, eine Aluminiumlegierung oder ein Stahl, oder ein thermisch leitfähiger Kunststoff. Besagter thermisch leitfähiger Kunststoff ist beispielsweise durch eine thermoplastische Kunststoffmatrix gebildet, in welcher thermisch leitfähige Partikel und/oder Fasern, insbesondere Kurzfasern, aus einer Keramik eingebettet sind. Die vorstehend beschriebene Kühlplatte ist als ein separates Einbauteil konzipiert, d.h., diese wird bevorzugt an getrennten Orten hergestellt und nachfolgend mit den Batteriezellen zum besagten Zellmodul komplettiert.Thereafter, the plate core is preferably joined to the cover layers by material adhesion. By means of this simple and cost-effective joining measure, the required fluid-tight joining composite can be achieved. More preferably, the plate core is joined to the cover layers by cost-minimizing gluing. This results in manufacturing advantages with particular minimized mechanical complexity in terms of alternative and therefore also detected by the invention joining measures, such as welding, in particular laser welding, or soldering. As the invention further provides, at least the middle or directly contacting the battery cells cover layers of a thermally conductive material, whereby a particularly effective temperature exchange between the battery cell and the cooling fluid is made possible. Preferably, however, both the cover layers and the plate core are made of said thermally conductive material. According to a particularly advantageous embodiment of the invention, the thermally conductive material, a metal such as aluminum, an aluminum alloy or a steel, or a thermally conductive plastic. Said thermally conductive plastic is formed, for example, by a thermoplastic polymer matrix in which thermally conductive particles and / or fibers, in particular short fibers, are embedded in a ceramic. The cooling plate described above is designed as a separate built-in part, that is, it is preferably made in separate locations and subsequently completed with the battery cells to said cell module.

Demgegenüber ist durch die Erfindung auch eine Kühlvorrichtung mit einer Kühlplatte erfasst, bei der zumindest eine der Decklagen durch eine Batteriezelle respektive eine Seitenwandung derselben gebildet ist. Hierdurch sind vorteilhaft Einsparungen an Material-, Fertigungs- und Montagekosten zu verzeichnen. Als besonders vorteilhaft erweist sich eine Kühlvorrichtung der gattungsgemäßen Art, bei der beide Decklagen durch je eine Batteriezelle respektive eine Seitenwandung derselben gebildet sind. Insoweit ergibt sich dadurch ein Verbund aus zumindest zwei Batteriezellen und einer dazwischen angeordneten Kühlplatte der Kühlvorrichtung. Ein Stapel aus zwei oder mehr Batteriezellen und einer derart zwischen je zwei Batteriezellen ausgebildeten Kühlplatte ist im Hinblick auf die Anzahl der Batteriezellen und Kühlplatten weitestgehend nicht limitiert.In contrast, a cooling device with a cooling plate is detected by the invention, wherein at least one of the cover layers is formed by a battery cell or a side wall thereof. As a result, savings in material, manufacturing and assembly costs are advantageously recorded. Particularly advantageous is a cooling device of the generic type, in which both cover layers are formed by a respective battery cell or a side wall thereof. In that regard, this results in a composite of at least two battery cells and an interposed cooling plate of the cooling device. A stack of two or more battery cells and such a cooling plate formed between each two battery cells is largely not limited in terms of the number of battery cells and cooling plates.

Wie die Erfindung noch vorsieht, ist dem zumindest einen Fluid-Vor- und Fluid-Rücklauf der Kühlplatte wenigstens ein Anschlusselement zur Versorgung der Kühlplatte mit besagtem Kühlfluid zugeordnet. Hierdurch ist eine einfache und kostengünstige Anbindung der Kühlplatte an Fluidleitungen eines zugeordneten Fluidkühlkreislaufes, beispielsweise einer Klimaanlage eines Fahrzeugs ermöglicht. Bevorzugt ist das wenigstens eine Anschlusselement durch Kleben oder Umgspritzen mit insbesondere einem Kunststoff fluiddicht mit der Kühlplatte verbunden, da besagter Kleber oder Kunststoff Fehlstellen und/oder Unebenheiten im Material bzw. Toleranzen und daraus resultierende Undichtigkeiten der Fügepartner komfortabel ausgleicht bzw. abdichtet.As the invention still provides, at least one connection element for supplying the cooling plate with said cooling fluid is associated with the at least one fluid supply and return line of the cooling plate. This allows a simple and cost-effective connection of the cooling plate to fluid lines of an associated fluid cooling circuit, such as an air conditioning system of a vehicle. Preferably, the at least one connecting element is connected in a fluid-tight manner to the cooling plate by gluing or injecting, in particular, a plastic, since said adhesive or plastic conveniently compensates or seals flaws and / or unevennesses in the material or tolerances and resulting leaks in the joining partners.

Die Erfindung betrifft auch ein Zellmodul mit zumindest einer Kühlvorrichtung der vorbeschriebenen Art. Wie bereits vorstehend angedeutet, besteht ein derartiges Zellmodul bevorzugt aus einer Mehrzahl neben- oder übereinander angeordneter Batteriezellen, insbesondere Pouchzellen, wobei zumindest zwischen jeweils zwei Batteriezellen eine Kühlplatte der besagten Kühlvorrichtung angeordnet ist. Hierdurch ergibt sich ein besonders hoher Wirkungsgrad der Kühlung des Zellmoduls respektive der Batteriezellen desselben.The invention also relates to a cell module with at least one cooling device of the type described above. As already indicated above, such a cell module preferably consists of a plurality of juxtaposed or stacked battery cells, in particular pouch cells, wherein at least between each two battery cells a cooling plate of said cooling device is arranged , This results in a particularly high efficiency of the cooling of the cell module respectively the battery cells thereof.

Ein besonders einfach und kostengünstig durchzuführendes Verfahren zur Herstellung einer Kühlplatte der Kühlvorrichtung der vorbeschriebenen Art ergibt sich bevorzugt aus folgenden Schritten:

  1. a) Bereitstellung einer ersten und einer zweiten Platine aus einem thermisch leitfähigen Werkstoff und Ausbildung zumindest einer Ausformung in wenigstens einer der Platinen,
  2. b) Bereitstellung einer dritten Platine und Ausbildung zumindest einer langgestreckten Ausnehmung mit einem ersten und einem zweiten offenen Ende derselben,
  3. c) Fügen der gemäß den Schritten a) und b) bearbeiteten ersten, zweiten und dritten Platine untereinander durch Stoffschluss derart, dass die bearbeitete dritte Platine als Plattenkern zwischen der ersten und zweiten, jeweils als Decklage fungierenden Platine angeordnet ist und sich eine Kanalstruktur in der Kühlplatte für ein dieselbe in ihrer bestimmungsgemäßen Funktion durchströmendes Kühlfluid mit zumindest einem Fluid-Vor- und Fluid-Rücklauf ausbildet, und
  4. d) Anbringung wenigstens eines Anschlusselements am gebildeten Fügeverbund nach Schritt c) im Bereich des gebildeten zumindest einen Fluid-Vor- und Fluid-Rücklaufs zur Versorgung der Kühlplatte mit Kühlfluid.
A particularly simple and cost-effective method for producing a cooling plate of the cooling device of the type described above preferably results from the following steps:
  1. a) providing a first and a second board of a thermally conductive material and forming at least one formation in at least one of the boards,
  2. b) providing a third board and forming at least one elongate recess having first and second open ends thereof;
  3. c) joining the first, second and third circuit boards processed in accordance with steps a) and b) with one another such that the processed third circuit board acts as a disk core between the first and second, respectively as Covering layer acting board is arranged and forms a channel structure in the cooling plate for the same in their intended function by flowing cooling fluid with at least one fluid pre-and fluid return, and
  4. d) attachment of at least one connecting element on the formed joining composite after step c) in the region of the formed at least one fluid pre-and fluid return for supplying the cooling plate with cooling fluid.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf dieses beschränkt, sondern erfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen. Es zeigen:

  • 1 eine perspektivische Darstellung eines Zellmoduls, welches eine Mehrzahl Modulkassetten mit je einer Batteriezelle, insbesondere Pouchzelle, und je einer Kühlvorrichtung aufweist,
  • 2 eine Explosionsdarstellung einer einzelnen Modulkassette,
  • 3 die Modulkassette nach 1 und 2 in einer perspektivischen Seitenansicht,
  • 4 eine Explosionsdarstellung der besagten Kühlvorrichtung,
  • 5 eine perspektivische Einzeldarstellung eines Anschlusselements der Kühlvorrichtung, und
  • 6 eine Schnittdarstellung eines verbauten Anschlusselements nach 5 (Schnitt I-I nach 5).
The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment schematically illustrated in the drawings. However, it is not limited to this, but covers all embodiments defined by the claims. Show it:
  • 1 a perspective view of a cell module, which has a plurality of module cassettes each having a battery cell, in particular pouch cell, and each having a cooling device,
  • 2 an exploded view of a single module cassette,
  • 3 the module cassette after 1 and 2 in a perspective side view,
  • 4 an exploded view of said cooling device,
  • 5 an individual perspective view of a connection element of the cooling device, and
  • 6 a sectional view of a built connection element according to 5 (Section II after 5 ).

1 zeigt zunächst ein Zellmodul 1, welches eine Mehrzahl in einem Modulgehäuse 2 zusammengefasste sogenannte Modul-Kassetten 3 aufweist. Gemäß den 2 und 3 weist eine jede Modul-Kassette 3 ein Rahmenelement 4 auf, in bzw. an welchem eine plattenförmige Batteriezelle 5, insbesondere eine Pouchzelle, und eine Kühlvorrichtung 6 gehaltert sind. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kontaktieren sich die Batteriezelle 5 und eine Kühlplatte 7 der Kühlvorrichtung 6 großflächig unter Vermittlung einer als Isolator fungierenden Folie 8, insbesondere Polyimid-Folie, welche schwer entflammbar und hochtemperaturbeständig ist sowie eine hohe elektrische Durchschlagfeldstärke aufweist. Auf der anderen Seite der Batteriezelle 5 ist ein plattenförmiges Schaumelement 9 vorgesehen, welches im Verbund mit einer weiteren Modul-Kassette 3 innerhalb des Zellmoduls 1 eine benachbarte Modul-Kassette 3 bzw. deren Schaumelement 9 oder Kühlplatte 7 kontaktiert (nicht zeichnerisch dargestellt). 1 first shows a cell module 1 which a plurality in a module housing 2 combined so-called module cassettes 3 having. According to the 2 and 3 has one each module cassette 3 a frame element 4 on, in or on which a plate-shaped battery cell 5 , in particular a pouch cell, and a cooling device 6 are held. According to this embodiment, the battery cell contact each other 5 and a cooling plate 7 the cooling device 6 large area under the mediation of acting as an insulator film 8th , In particular polyimide film, which is flame retardant and high temperature resistant and has a high electric breakdown field strength. On the other side of the battery cell 5 is a plate-shaped foam element 9 provided, which in conjunction with another module cassette 3 within the cell module 1 an adjacent module cassette 3 or their foam element 9 or cooling plate 7 contacted (not shown in the drawing).

Das besagte Schaumelement 9 dient dazu, eine etwaige zu verzeichnende Expansion der Batteriezelle 5 aufzunehmen, d.h., es stellt Raum für besagte Expansion zur Verfügung.The said foam element 9 is used to any recordable expansion of the battery cell 5 ie, it provides space for said expansion.

Eine jede Batteriezelle 5 weist elektrische Anschlüsse 10, 11 auf. Mittels elektrischer Verbinder 12 sind die Batteriezellen 5 untereinander elektrisch verbunden, woraus ein negativer und ein positiver Elektrodenanschluss 13, 14 des Zellmoduls 1 resultieren (1). Durch elektrische Verbindung einer Mehrzahl derartiger Zellmodule 1 ist beispielsweise ein HV-Batteriesystem bzw. eine als Traktionsbatterie für Elektro- oder Hybridfahrzeuge verwendbare HV-Batterie (HV = Hochvolt) herstellbar (nicht zeichnerisch dargestellt).One each battery cell 5 has electrical connections 10 . 11 on. By means of electrical connectors 12 are the battery cells 5 electrically connected to each other, resulting in a negative and a positive electrode connection 13 . 14 of the cell module 1 result ( 1 ). By electrical connection of a plurality of such cell modules 1 For example, an HV battery system or a usable as a traction battery for electric or hybrid vehicles HV battery (HV = high voltage) can be produced (not shown in the drawing).

Gemäß 4 ist die Kühlplatte 7 durch einen plattenförmigen Plattenkern 15 und zwei Decklagen 16, 17 gebildet. Der Plattenkern 15 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel vier langgestreckte und U-förmig verlaufende Ausnehmungen 18a-d auf, woraus sich zunächst fünf voneinander separierte Plattenabschnitte 19a-e ergeben. In Kombination mit den besagten Decklagen 16, 17 ergeben die Ausnehmungen 18a-d eine Kanalstruktur für ein dieselbe in ihrer bestimmungsgemäßen Funktion durchströmendes Kühlfluid mit je einem Fluid-Vorlauf 20a-d und einem Fluid-Rücklauf 21a-d. In Versuchen zum Anmeldungsgegenstand wurde eine Kanalstruktur geschaffen mit einer Breite von etwa 9 mm und einem durchschnittlichen Querschnitt von etwa 4,5 mm2.According to 4 is the cooling plate 7 through a plate-shaped plate core 15 and two cover layers 16 . 17 educated. The plate core 15 has according to this embodiment, four elongated and U-shaped recesses 18a-d on, from which initially five separate plate sections 19a-e result. In combination with the said cover layers 16 . 17 give the recesses 18a-d a channel structure for the same in their intended function by flowing cooling fluid, each with a fluid flow 20a-d and a fluid return 21a-d , In experiments on the subject of the application, a channel structure having a width of about 9 mm and an average cross section of about 4.5 mm 2 was created .

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel besteht der Plattenkern 15 aus einem thermisch leitfähigen Werkstoff, insbesondere einem Metall, bevorzugt aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung oder einem Stahl. Aluminium bzw. die Aluminiumlegierung kombiniert eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit mit einem geringen Gewicht. Gegenüber Aluminium oder besagter Aluminiumlegierung weist Stahl eine höhere Steifigkeit und demgemäß Verformungsfestigkeit auf. Der Plattenkern 15 kann auch aus einem thermisch leitfähigen Kunststoff bestehen, beispielsweise aus einer thermoplastischen Kunststoffmatrix, in welcher thermisch leitfähige Partikel und/oder Fasern, insbesondere Kurzfasern, aus einer Keramik eingebettet sind. Der metallene Plattenkern 15 wird bevorzugt aus einer Platine durch Stanzprägen hergestellt. Der Plattenkern 15 aus besagtem thermisch leitfähigen Kunststoff lässt sich vorteilhaft nach einem bewährten, an sich bekannten Kunststoff-Spritzgießverfahren herstellen. In besagten Versuchen wiesen die Plattenabschnitte 19a-e des Plattenkerns 15 eine Materialstärke von 0,5 mm auf.According to this embodiment, the disk core is made 15 of a thermally conductive material, in particular a metal, preferably of aluminum, an aluminum alloy or a steel. Aluminum or the aluminum alloy combines a very good thermal conductivity with a low weight. In comparison with aluminum or said aluminum alloy, steel has a higher rigidity and, accordingly, deformation resistance. The plate core 15 may also consist of a thermally conductive plastic, for example of a thermoplastic resin matrix in which thermally conductive particles and / or fibers, in particular short fibers, are embedded from a ceramic. The metal plate core 15 is preferably made of a board by stamping. The plate core 15 From said thermally conductive plastic can be advantageously produced by a proven, known per se plastic injection molding. In these experiments, the plate sections showed 19a-e of the disk core 15 a material thickness of 0.5 mm.

Zur komfortablen Handhabung des Plattenkerns 15 können die Plattenabschnitte 19a-e bevorzugt mittels nicht zeichnerisch dargestellter Verbindungsstege untereinander verbunden sein. Für den Fachmann versteht es sich von selbst, dass besagte Verbindungsstege im Hinblick auf die Materialstärke der Plattenabschnitte 19a-e in ihrer Materialstärke minimiert sind, um den Fluidstrom innerhalb der gebildeten Kanalstruktur nicht zu behindern.For comfortable handling of the plate core 15 can the plate sections 19a-e preferably be interconnected by means of non-illustrated connecting webs. For the A person skilled in the art understands that said connecting webs with regard to the material thickness of the plate sections 19a-e are minimized in their material thickness in order not to hinder the fluid flow within the channel structure formed.

Bevorzugt sind auch die Decklagen 16, 17 aus einem thermisch leitfähigen Werkstoff, insbesondere einem Metall, weiter bevorzugt aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung oder einem Stahl hergestellt. Demgegenüber können die Decklagen 16, 17 auch aus einem thermisch leitfähigen Kunststoff bestehen, beispielsweise aus einer thermoplastischen Kunststoffmatrix, in welcher thermisch leitfähige Partikel und/oder Fasern, insbesondere Kurzfasern, aus einer Keramik eingebettet sind. Die Decklagen 16, 17 aus Metall werden bevorzugt aus einer Platine durch Stanzprägen bzw. Prägen hergestellt, wobei in zumindest einer derselben weiter bevorzugt eine oder mehrere Ausformungen 22 eingearbeitet sind/werden, die zu einer Vergrößerung des Querschnitts der Kanalstruktur und zu einer Versteifung der gebildeten Kühlplatte 7 führen (vgl. insbes. 3). Was die Decklagen 16, 17 aus besagtem thermisch leitfähigen Kunststoff anbelangt, lassen sich diese vorteilhaft nach einem bewährten, an sich bekannten Kunststoff-Spritzgießverfahren herstellen. In Versuchen zum Anmeldungsgegenstand wiesen die Decklagen 16, 17 jeweils eine Materialstärke von 0,2 mm auf. Der Plattenkern 15 und die Decklagen 16, 17 sind untereinander durch Stoffschluss gefügt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel findet ein Klebstoff 23 Verwendung (vgl. 4). In besagten Versuchen hat sich beispielsweise ein Klebstoff 32 der Fa. 3M mit der Bezeichnung AF163-2 mit einer Materialstärke von jeweils 0,15 mm als geeignet erwiesen. Aus all dem ergab sich eine Dicke der Kühlplatte 7 von 1,2 mm.The cover layers are also preferred 16 . 17 made of a thermally conductive material, in particular a metal, more preferably made of aluminum, an aluminum alloy or a steel. In contrast, the cover layers 16 . 17 also consist of a thermally conductive plastic, for example of a thermoplastic resin matrix in which thermally conductive particles and / or fibers, in particular short fibers, are embedded from a ceramic. The cover layers 16 . 17 made of metal are preferably produced from a blank by stamping or embossing, wherein in at least one of them more preferably one or more formations 22 are incorporated, which leads to an enlargement of the cross section of the channel structure and to a stiffening of the formed cooling plate 7 lead (see esp. 3 ). What the top layers 16 . 17 As regards said thermally conductive plastic, these can be advantageously produced according to a proven, known per se plastic injection molding. In experiments on the subject of the application showed the cover layers 16 . 17 each a material thickness of 0.2 mm. The plate core 15 and the top layers 16 . 17 are joined together by material connection. According to this embodiment finds an adhesive 23 Use (cf. 4 ). In said tests, for example, has an adhesive 32 3M with the designation AF163-2 with a material thickness of 0.15 mm each proved to be suitable. All this resulted in a thickness of the cooling plate 7 of 1.2 mm.

Wie 4 weiter zu entnehmen ist, weisen sowohl der Plattenkern 15 als auch die Decklagen 16, 17 in ihren Randbereichen Vorsprünge 24, auch als Fahnen bezeichnet, auf, welche der Positionierung und Führung dieser Bauteile bei der Montage derselben dienen. Darüber hinaus können auch nicht zeichnerisch dargestellte Bohrungen in denselben zur Positionierung bzw. Zentrierung insbesondere auch der nachfolgend beschriebenen Anschlusselemente 25 vorgesehen sein, welche der Versorgung der Kühlplatte 7 mit Kühlfluid dienen.As 4 can be seen further, both the plate core 15 as well as the cover layers 16 . 17 in their peripheral areas projections 24 Also referred to as flags, which are used to position and guide these components during assembly. In addition, not shown in the drawings bores in the same for positioning or centering in particular also the connection elements described below 25 be provided, which is the supply of the cooling plate 7 serve with cooling fluid.

Wie den 2 bis 4 noch zu entnehmen ist, sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel je Kühlplatte 7 zwei Anschlusselemente 25 vorgesehen, wobei ein Anschlusselement 25 die Fluid-Vorläufe 20a-d und das andere Anschlusselement 25 die Fluid-Rückläufe 21a-d mit einem nicht zeichnerisch dargestellten Fluidkreislauf, beispielsweise einen Kühlkreislauf eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs verbindet. Ein jedes Anschlusselement 25 weist einen ersten Verbindungsabschnitt 25a zur Anbindung der Fluid-Vorläufe 20a-d bzw. Fluid-Rückläufe 21a-d und einen zweiten Verbindungsabschnitt 25b zur Anbindung desselben an Anschlusselemente 25 benachbarter Kühlplatten 7 des Zellmoduls 1 auf (vgl. insbes. 5 und 6).Like that 2 to 4 can still be seen, according to this embodiment, each cooling plate 7 two connection elements 25 provided, wherein a connection element 25 the fluid headers 20a-d and the other connection element 25 the fluid returns 21a-d connected to a non-illustrated fluid circuit, for example, a cooling circuit of an electric or hybrid vehicle. One each connection element 25 has a first connection section 25a for connecting the fluid headers 20a-d or fluid returns 21a-d and a second connecting portion 25b for the connection of the same to connection elements 25 adjacent cooling plates 7 of the cell module 1 on (see esp. 5 and 6 ).

Gemäß den 5 und 6 ist der erste Verbindungsabschnitt 25b plattenförmig ausgebildet und weist einen Aufnahmespalt 26 zur Aufnahme des Fügeverbundes aus Plattenkern 15 und Decklagen 16, 17 im Bereich der Fluid-Vorläufe 20a-d bzw. Fluid-Rückläufe 21a-d auf. Bevorzugt ist der erste Verbindungsabschnitt 25b mit dem besagten Fügeverbund im Bereich der Fluid-Vorläufe 20a-d bzw. Fluid-Rückläufe 21a-d fluiddicht verklebt oder mit einem Kunststoff umspritzt, ohne den Fluiddurchgang von der Kanalstruktur in die Anschlusselemente 25 zu behindern (nicht zeichnerisch dargestellt). Im ersten Verbindungsabschnitt 25b sind Öffnungen 27 ausgebildet, welche Kleber- oder Kunststoffanteile aufnehmen und so nach Aushärten bzw. Abbinden derselben sowohl einen stoff- als auch formschlüssigen Fügeverbund bewirken. Ferner sind gemäß den 5 und 6 im ersten Verbindungsabschnitt 25b Bohrungen 28 zu verzeichnen, die mit den oben bereits erwähnten, nicht zeichnerisch dargestellten Bohrungen zur Positionierung bzw. Zentrierung in den Decklagen 16, 17 und im Plattenkern 15 korrespondieren. Als Positionier- bzw. Zentriermittel 29 fungieren vorliegend Stifte.According to the 5 and 6 is the first connection section 25b plate-shaped and has a receiving gap 26 for receiving the joint assembly from plate core 15 and cover layers 16 . 17 in the field of fluid headers 20a-d or fluid returns 21a-d on. The first connection section is preferred 25b with the said joining compound in the area of the fluid headers 20a-d or fluid returns 21a-d glued fluid-tight or molded with a plastic, without the fluid passage from the channel structure in the connection elements 25 to hinder (not shown in the drawing). In the first connection section 25b are openings 27 formed, which absorb adhesive or plastic parts and so cause after curing or setting the same both a material and positive joining composite. Furthermore, according to the 5 and 6 in the first connection section 25b drilling 28 recorded with the above-mentioned, not illustrated holes for positioning or centering in the cover layers 16 . 17 and in the disk core 15 correspond. As positioning or centering 29 act present pins.

Was den zweiten Verbindungsabschnitt 2b anbelangt, bildet dieser einen Fluid-Anschlusskanal 30 aus, welcher gemäß diesem Ausführungsbeispiel nach Art eines Langloches ausgebildet ist. Im Querschnitt des besagten Langloches gesehen, ist beidenends desselben je eine Durchgangsbohrung 31 vorgesehen, in welcher parallel zur Längsachse des Langloches je eine Hülse 32 zum Verspannen mehrerer Anschlusselemente 25 des Zellmoduls untereinander mittels je einer gemeinsamen Befestigungsschraube 33 (vgl. 1) angeordnet ist. Die Fluid-Anschlusskanäle 30 der jeweils benachbarten Anschlusselemente 25 sind unter Vermittlung einer Dichtung 34, insbesondere Elastomerdichtung, verbunden, wodurch ein langgestreckter, fluiddichter Kanal gebildet wird.What the second connection section 2 B As far as this is concerned, it forms a fluid connection channel 30 made, which is designed according to this embodiment in the manner of a long hole. Seen in the cross section of said elongated hole, both ends of the same is a through hole 31 provided, in which parallel to the longitudinal axis of the elongated hole depending on a sleeve 32 for clamping several connection elements 25 of the cell module with each other by means of a common fixing screw 33 (see. 1 ) is arranged. The fluid connection channels 30 the respectively adjacent connection elements 25 are under the mediation of a seal 34 , in particular elastomeric seal, whereby an elongate, fluid-tight channel is formed.

Wie den 5 und 6 ebenfalls zu entnehmen ist, ist das Anschlusselement 25 zweigeteilt ausgebildet, wobei sich die Schnittebene in der Ebene des Aufnahmespaltes 26 befindet. Hierdurch ist eine einfache Montage des Anschlusselements 25 an der Kühlplatte 7 ermöglicht. Zweckmäßigerweise ist in besagter Schnittebene die sich ergebende Kontaktstelle 35 fluiddicht ausgebildet und vorzugsweise ebenfalls mit Klebstoff versehen oder mit Kunststoff umspritzt (nicht zeichnerisch dargestellt). Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf diese konkrete Ausgestaltung, sondern erfasst auch ein einstückig ausgebildetes Anschlusselement 25 mit besagtem Aufnahmespalt 26 (nicht zeichnerisch dargestellt).Like that 5 and 6 can also be seen, is the connection element 25 formed in two parts, wherein the cutting plane in the plane of the receiving gap 26 located. As a result, a simple assembly of the connection element 25 on the cooling plate 7 allows. Conveniently, in said section plane, the resulting contact point 35 formed fluid-tight and preferably also provided with adhesive or molded with plastic (not shown in the drawing). However, the invention is not limited to this specific embodiment, but also includes integrally formed connection element 25 with said receiving gap 26 (not shown in the drawing).

Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel stellt auf eine Kühlplatte 7 ab, welche als ein separates Einbauteil konzipiert ist, d.h., diese wird bevorzugt an getrennten Orten hergestellt und nachfolgend mit den Batteriezellen 5 zum besagten Zellmodul 1 komplettiert.The embodiment described above places on a cooling plate 7 which is designed as a separate built-in part, ie, this is preferably produced at separate locations and subsequently with the battery cells 5 to said cell module 1 completed.

Demgegenüber ist durch die Erfindung auch eine Kühlvorrichtung 6 mit einer Kühlplatte 7 erfasst, bei der zumindest eine der Decklagen 16, 17 durch eine Batteriezelle 5 respektive eine Seitenwandung derselben gebildet ist. Hierdurch sind vorteilhaft Einsparungen an Material-, Fertigungs- und Montagekosten zu verzeichnen. Als besonders vorteilhaft erweist sich eine Kühlvorrichtung 6 der gattungsgemäßen Art, bei der beide Decklagen 16, 17 durch je eine Batteriezelle 5 respektive eine Seitenwandung derselben gebildet sind. Insoweit ergibt sich dadurch ein Verbund aus zumindest zwei Batteriezellen 5 und einer dazwischen ausgebildeten Kühlplatte 7 der Kühlvorrichtung 6 (nicht zeichnerisch dargestellt).In contrast, the invention also provides a cooling device 6 with a cooling plate 7 detected at the at least one of the cover layers 16 . 17 through a battery cell 5 respectively a side wall thereof is formed. As a result, savings in material, manufacturing and assembly costs are advantageously recorded. Particularly advantageous is a cooling device 6 of the generic type, in which both cover layers 16 . 17 by a battery cell 5 respectively a side wall thereof are formed. In that regard, this results in a composite of at least two battery cells 5 and a cooling plate formed therebetween 7 the cooling device 6 (not shown in the drawing).

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Zellmodulcell module
22
Modulgehäusemodule housing
33
Modul-KassetteModule cassette
44
Rahmenelementframe element
55
Batteriezellebattery cell
66
Kühlvorrichtungcooler
77
Kühlplattecooling plate
88th
Foliefoil
99
Schaumelementfoam element
1010
elektrischer Anschluss (Batteriezelle 5)electrical connection (battery cell 5 )
1111
elektrischer Anschluss (Batteriezelle 5)electrical connection (battery cell 5 )
1212
elektrischer Verbinderelectrical connector
1313
Elektrodenanschluss (Zellmodul 1)Electrode connection (cell module 1 )
1414
Elektrodenanschluss (Zellmodul 1)Electrode connection (cell module 1 )
1515
Plattenkernboard core
1616
Decklagetopsheet
1717
Decklagetopsheet
18a-d18a-d
Ausnehmungenrecesses
19a-e19a-e
Plattenabschnitteplate sections
20a-d20a-d
Fluid-VorlaufFluid-flow
21a-d21a-d
Fluid-RücklaufFluid return
2222
Ausformung (Decklage 16, 17)Forming (cover layer 16 . 17 )
2323
Klebstoffadhesive
2424
Vorsprunghead Start
2525
Anschlusselementconnecting element
25a25a
erster Verbindungsabschnittfirst connection section
25b25b
zweiter Verbindungsabschnittsecond connection section
2626
Aufnahmespalt (erster Verbindungsabschnitt 25a)Receiving gap (first connecting section 25a )
2727
Öffnung (erster Verbindungsabschnitt 25a)Opening (first connecting section 25a )
2828
Bohrungdrilling
2929
Positionier- bzw. ZentriermittelPositioning or centering means
3030
Fluid-AnschlusskanalFluid connection channel
3131
DurchgangsbohrungThrough Hole
3232
Hülseshell
3333
Befestigungsschraubefixing screw
3434
Dichtungpoetry
3535
Kontaktstellecontact point

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102008059969 A1 [0003]DE 102008059969 A1 [0003]
  • DE 102011107607 A1 [0003]DE 102011107607 A1 [0003]
  • DE 102015214662 A1 [0003]DE 102015214662 A1 [0003]

Claims (10)

Kühlvorrichtung (6) für zumindest eine Batteriezelle (5), insbesondere Pouchzelle, aufweisend eine Kühlplatte (7), welche durch einen Plattenkern (15) und zwei Decklagen (16, 17) gebildet ist, wobei der Plattenkern (15) zumindest eine langgestreckte Ausnehmung (18a-d) aufweist, welche in Kombination mit den besagten Decklagen (16, 17) eine Kanalstruktur für ein dieselbe in ihrer bestimmungsgemäßen Funktion durchströmendes Kühlfluid mit einem Fluid-Vor- und einem Fluid-Rücklauf (20a-d; 21a-d) ausbildet.Cooling device (6) for at least one battery cell (5), in particular pouch cell, comprising a cooling plate (7) which is formed by a plate core (15) and two cover layers (16, 17), wherein the plate core (15) at least one elongated recess (18a-d) which, in combination with said cover layers (16, 17), has a channel structure for a cooling fluid which flows through it in its intended function and has a fluid supply and return (20a-d; 21a-d). formed. Kühlvorrichtung (6) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Plattenkern (15) mit den Decklagen (16, 17) durch Stoffschluss gefügt ist.Cooling device (6) after Claim 1 , characterized in that the plate core (15) with the cover layers (16, 17) is joined by material connection. Kühlvorrichtung (6) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Plattenkern (15) mit den Decklagen (16, 17) durch Kleben, Schweißen, insbesondere Laserschweißen, oder Löten gefügt ist.Cooling device (6) after Claim 2 , characterized in that the plate core (15) with the cover layers (16, 17) by gluing, welding, in particular laser welding, or soldering is joined. Kühlvorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Decklagen (16, 17) aus einem thermisch leitfähigen Werkstoff bestehen.Cooling device (6) according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that at least the cover layers (16, 17) consist of a thermally conductive material. Kühlvorrichtung (6) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der thermisch leitfähige Werkstoff, ein Metall, wie Aluminium, eine Aluminiumlegierung oder ein Stahl, oder ein thermisch leitfähiger Kunststoff ist.Cooling device (6) after Claim 4 , characterized in that the thermally conductive material is a metal such as aluminum, an aluminum alloy or a steel, or a thermally conductive plastic. Kühlvorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Decklagen (16, 17) durch eine Batteriezelle (5) gebildet ist.Cooling device (6) according to one of Claims 1 to 5 , characterized in that at least one of the cover layers (16, 17) by a battery cell (5) is formed. Kühlvorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem zumindest einen Fluid-Vor- und Fluid-Rücklauf (20a-d; 21a-d) der Kühlplatte (7) wenigstens ein Anschlusselement (25) zur Versorgung der Kühlplatte (7) mit besagtem Kühlfluid zugeordnet ist.Cooling device (6) according to one of Claims 1 to 6 , characterized in that at least one connection element (25) for supplying the cooling plate (7) with said cooling fluid is assigned to the at least one fluid supply and return line (20a-d; 21a-d) of the cooling plate (7). Kühlvorrichtung (6) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Anschlusselement (25) durch Kleben oder Umspritzen fluiddicht mit der Kühlplatte (7) verbunden ist.Cooling device (6) after Claim 7 , characterized in that the at least one connection element (25) is connected in a fluid-tight manner to the cooling plate (7) by gluing or extrusion-coating. Zellmodul (1) mit zumindest einer Kühlvorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.Cell module (1) with at least one cooling device (6) according to one of Claims 1 to 8th , Verfahren zur Herstellung einer Kühlplatte (7) der Kühlvorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit folgenden Schritten: a) Bereitstellung einer ersten und einer zweiten Platine aus einem thermisch leitfähigen Werkstoff und Ausbildung zumindest einer Ausformung (22) in wenigstens einer der Platinen, b) Bereitstellung einer dritten Platine und Ausbildung zumindest einer langgestreckten Ausnehmung (18a-d) mit einem ersten und einem zweiten offenen Ende derselben, c) Fügen der gemäß den Schritten a) und b) bearbeiteten ersten, zweiten und dritten Platine untereinander durch Stoffschluss derart, dass die bearbeitete dritte Platine als Plattenkern (15) zwischen der ersten und zweiten, jeweils als Decklage (16, 17) fungierenden Platine angeordnet ist und sich eine Kanalstruktur in der Kühlplatte (7) für ein dieselbe in ihrer bestimmungsgemäßen Funktion durchströmendes Kühlfluid mit zumindest einem Fluid-Vor- und Fluid-Rücklauf (20a-d; 21a-d) ausbildet, und d) Anbringung wenigstens eines Anschlusselements (25) am gebildeten Fügeverbund nach Schritt c) im Bereich des gebildeten zumindest einen Fluid-Vor- und Fluid-Rücklaufs (20a-d; 21a-d) zur Versorgung der Kühlplatte (7) mit Kühlfluid.Method for producing a cooling plate (7) of the cooling device (6) according to one of Claims 1 to 8th , comprising the following steps: a) providing a first and a second circuit board made of a thermally conductive material and forming at least one formation (22) in at least one of the circuit boards, b) providing a third circuit board and forming at least one elongate recess (18a-d) c) joining the first, second and third circuit boards processed in accordance with steps a) and b) with one another such that the processed third circuit board as the board core (15) between the first and second, is arranged in each case as a cover layer (16, 17) acting board and a channel structure in the cooling plate (7) for a same in their intended function by flowing cooling fluid with at least one fluid supply and fluid return (20a-d; 21a-d ), and d) attachment of at least one connecting element (25) on the formed joining composite after step c) in the region of the structure At least one fluid pre-and fluid return (20a-d; 21a-d) for supplying the cooling plate (7) with cooling fluid.
DE102017223215.3A 2017-12-19 2017-12-19 Cooling device for at least one battery cell, cell module and method for producing a cooling plate of the cooling device Ceased DE102017223215A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017223215.3A DE102017223215A1 (en) 2017-12-19 2017-12-19 Cooling device for at least one battery cell, cell module and method for producing a cooling plate of the cooling device
CN201811558573.0A CN109935944A (en) 2017-12-19 2018-12-19 The method of the coldplate of cooling device, element cell module and manufacture cooling device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017223215.3A DE102017223215A1 (en) 2017-12-19 2017-12-19 Cooling device for at least one battery cell, cell module and method for producing a cooling plate of the cooling device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102017223215A1 true DE102017223215A1 (en) 2019-06-19

Family

ID=66674881

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017223215.3A Ceased DE102017223215A1 (en) 2017-12-19 2017-12-19 Cooling device for at least one battery cell, cell module and method for producing a cooling plate of the cooling device

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN109935944A (en)
DE (1) DE102017223215A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114079098A (en) * 2020-08-21 2022-02-22 马勒国际有限公司 Method for producing a composite part made of a cooling plate and a structural component
CN114976525A (en) * 2021-02-26 2022-08-30 马勒国际有限公司 Battery and motor vehicle

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008059969A1 (en) 2008-12-02 2010-06-10 Daimler Ag Battery i.e. lithium ion battery, cooling device for e.g. hybrid vehicle, has coolant pipelines guided from air conditioning system to heat conductive plate through pipe and opening in battery housing and/or from plate to system
DE102011107607A1 (en) 2011-06-30 2013-01-03 Valeo Klimasysteme Gmbh Cooling device for a vehicle battery, vehicle battery and method for producing a cooling device
US20130207459A1 (en) * 2011-12-21 2013-08-15 Fortu Intellectual Property Ag Battery Module with Battery Module Housing and Battery Cells
DE212012000223U1 (en) * 2011-12-30 2014-07-23 Graftech International Holdings Inc. Battery heat exchanger
US20150270589A1 (en) * 2012-10-18 2015-09-24 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Battery block and battery module having same
DE102015214662A1 (en) 2015-07-31 2017-02-02 Volkswagen Aktiengesellschaft Traction battery with battery cell modules
US20180156548A1 (en) * 2016-12-05 2018-06-07 S&G Co.,Ltd Plate heat exchanger integrated with pipeline

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009040814A1 (en) * 2009-09-10 2011-03-17 Behr Gmbh & Co. Kg Method for producing an energy storage holder for a vehicle
US20170194679A1 (en) * 2015-12-30 2017-07-06 GM Global Technology Operations LLC Composite Heat Exchanger for Batteries and Method of Making Same

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008059969A1 (en) 2008-12-02 2010-06-10 Daimler Ag Battery i.e. lithium ion battery, cooling device for e.g. hybrid vehicle, has coolant pipelines guided from air conditioning system to heat conductive plate through pipe and opening in battery housing and/or from plate to system
DE102011107607A1 (en) 2011-06-30 2013-01-03 Valeo Klimasysteme Gmbh Cooling device for a vehicle battery, vehicle battery and method for producing a cooling device
US20130207459A1 (en) * 2011-12-21 2013-08-15 Fortu Intellectual Property Ag Battery Module with Battery Module Housing and Battery Cells
DE212012000223U1 (en) * 2011-12-30 2014-07-23 Graftech International Holdings Inc. Battery heat exchanger
US20150270589A1 (en) * 2012-10-18 2015-09-24 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Battery block and battery module having same
DE102015214662A1 (en) 2015-07-31 2017-02-02 Volkswagen Aktiengesellschaft Traction battery with battery cell modules
US20180156548A1 (en) * 2016-12-05 2018-06-07 S&G Co.,Ltd Plate heat exchanger integrated with pipeline

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114079098A (en) * 2020-08-21 2022-02-22 马勒国际有限公司 Method for producing a composite part made of a cooling plate and a structural component
CN114976525A (en) * 2021-02-26 2022-08-30 马勒国际有限公司 Battery and motor vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
CN109935944A (en) 2019-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2026387B1 (en) Electrochemical energy storage unit
EP2377184B1 (en) Device for power supply of a vehicle with optimized heat dissipation
DE102008034860B4 (en) Battery with a battery housing and a heat-conducting plate for tempering the battery
EP1835251B1 (en) Device for cooling electrical elements
DE102004025616B4 (en) Semiconductor component with cooling system
DE102008059966A1 (en) Battery for use in motor vehicle e.g. hybrid vehicle, has cell group and cooling plate pressed against each other by tensioning elements i.e. tensioning belts, which comprise tension spring and elastic element
DE102013021549A1 (en) High-voltage battery
DE102008016936A1 (en) Electrochemical energy storage unit
DE102014219812A1 (en) Cooling plate for an electrical energy storage
DE102008034873A1 (en) Battery i.e. automotive lithium ion battery, for e.g. motor vehicle, has cells connected with each other in series and/or parallel, and cooling element formed as sink with recesses, where cells are arranged in extension in recesses
EP2165379A1 (en) Electrochemical energy storage unit
DE102012219301A1 (en) Module carrier for carrying e.g. lithium-ion battery module that is utilized as powerful energy storage unit in e.g. hybrid car, has base plate comprising two fluid channels, and lateral plate comprising terminal for fluid channels
DE102014019505A1 (en) Single cell and cell block for an electric battery
DE102013020860A1 (en) Cell block for a battery
DE102015011281A1 (en) Cell block for an electric battery
DE102018203375A1 (en) Method for producing a high-voltage energy storage device for a motor vehicle, and high-voltage energy storage for a motor vehicle
DE102016220877A1 (en) Wärmeleitmatte, battery assembly with such a heat-conducting mat and vehicle
DE102015008985A1 (en) Cell module, battery module and electric battery
DE102018109470A1 (en) Battery module for use with a high-voltage battery of an electric vehicle
DE102017223215A1 (en) Cooling device for at least one battery cell, cell module and method for producing a cooling plate of the cooling device
DE102018112475B4 (en) BATTERY ARRANGEMENT AND MANUFACTURING METHOD
DE102010038684A1 (en) Power supply device for motor car, has cooling arrangement comprising cooling passages in heat guidance profile, where arrangement is pressed by spring assembly that is placed between bottom portion of housing and cooling arrangement
DE102012218764A1 (en) Cooling fin for cooling e.g. electrochemical cell of battery module for e.g. hybrid car, has thermally conductive material layer provided in base portion outer surface which is thermally connected with electrochemical cell
DE102019118392A1 (en) Battery for a motor vehicle and motor vehicle
DE102015008275A1 (en) Cell block and electrochemical energy storage

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final