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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Batteriesystem mit Lüftern innerhalb eines Batteriezellenhalters und ein Verfahren zur homogenen Temperaturverteilung innerhalb des Batteriesystems.
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Batterien für mobile Anwendungen umfassen in der Regel eine Vielzahl von Batteriezellen. Diese Batteriezellen sind bezüglich der Spannung und der zulässigen Ströme limitiert. Um eine für einen vorgegebenen Anwendungsfall erforderliche Gesamtspannung und Gesamtkapazität der Batterie zu erreichen, werden die einzelnen Batteriezellen auf eine bestimmte Weise verschaltet. Eine serielle Verschaltung erhöht die erforderliche Gesamtspannung und eine parallele Verschaltung erhöht die erforderliche Gesamtkapazität, sowie die zulässigen Gesamtströme.
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Zur Erzielung einer möglichst hohen Energiedichte werden einzelne Batteriezellen dicht zueinander in einem Batteriezellenverbund angeordnet. Im Betrieb weist jede einzelne Batteriezelle eine bestimmte Verlustleistung auf. Diese Verlustleistung wird in Form von Abwärme in den Innenraum des Batteriegehäuses abgegeben. Da die Abwärme an verschiedenen Stellen der Batterie unterschiedlich gut an die Umwelt abgeführt werden kann, entsteht eine inhomogene Temperaturverteilung innerhalb eines geschlossenen Batteriegehäuses.
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Nachteilig ist hierbei, dass die Leistung der Batterie, sowie deren Lebenszeit beeinträchtigt werden.
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Gefahrlos können die einzelnen Batteriezellen nur bis zu einer bestimmten Temperatur betrieben werden. Weder für den Ladevorgang noch für den Entladevorgang dürfen die einzelnen Batteriezellen somit diese bestimmte Temperatur überschreiten, um die Sicherheit der Batterie zu gewährleisten. Wird die bestimmte Temperatur während des Entladevorgangs von einer Batteriezelle erreicht, so wird der Entladestrom der Batterie gedrosselt. Befindet sich die Batterie im Lademodus, wird der Ladevorgang nur gestartet, wenn die aktuelle Temperatur der Batteriezellen unterhalb der bestimmten Temperatur liegt.
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Aufgrund der inhomogenen Temperaturverteilung befinden sich nur einzelne Batteriezellen im Bereich der Grenztemperatur des zulässigen Betriebs während andere Batteriezellen moderate Betriebstemperaturen aufweisen. Das Batteriemanagementsystem drosselt jedoch die Leistung der gesamten Batterie, sobald sich eine Batteriezelle im kritischen Bereich der Grenztemperatur befindet.
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Nachteilig ist hierbei, dass eine frühzeitige Drosselung der Batterieleistung erfolgt.
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Auch für die Lebensdauer einer Batteriezelle spielt die Betriebstemperatur eine wichtige Rolle. Die Alterung einer Batteriezelle erfolgt bei hohen Betriebstemperaturen sehr schnell. Aufgrund der inhomogenen Temperaturverteilung innerhalb des geschlossenen Batteriegehäuses altern die Batteriezellen, die eine geringere Betriebstemperatur aufweisen deutlich langsamer als Batteriezellen, die eine hohe Betriebstemperatur aufweisen. Da die Batteriezellen in solch einem Batteriezellenverbund nicht ausgetauscht werden bzw. austauschbar sind, wird die gesamte Batterie außer Betrieb gesetzt, sobald eine bestimmte Anzahl an Batteriezellen ihr Lebensende erreicht haben. Zu diesem Zeitpunkt könnten jedoch alle anderen bzw. weiteren Batteriezellen noch eine Zeit lang gefahrlos betrieben werden.
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Um diese Nachteile zu überwinden, sind verschiedene Kühlarten bekannt. In den meisten Fällen wird dabei eine Luftkühlung oder eine Flüssigkeitskühlung verwendet. Zu diesem Zweck wird Luft mit Hilfe eines Gebläses aus der Umgebung angesaugt und über die Batteriezellen geführt. Die angesaugte Luft wird dabei durch die Abwärme der einzelnen Batteriezellen erwärmt und tritt nach Passieren des Batteriezellenverbunds durch eine Austrittsöffnung aus dem Batteriegehäuse wieder aus. Die Wärme wird somit an die Umgebung abgegeben.
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Das Dokument
US 2003198864 A1 beschreibt eine elektrochemische Batterie, die ein Batteriegehäuse mit einer Vielzahl von Batteriezellen und einen zentralen Lüfter umfasst. Mit Hilfe des Lüfters wird ein Luftstrom zwischen einer Lufteinlassöffnung des Batteriegehäuses und einer Luftauslassöffnung des Batteriegehäuses erzeugt, der über die Batteriezellen geführt wird, wodurch die Batteriezellentemperatur reguliert wird.
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Das Dokument
US 2013149583 A1 offenbart ein Batteriesystem mit einer Vielzahl von elektrischen Zellen, einem Batteriegehäuse und einem Lüfter. Ein Bereich des Batteriegehäuses, das unterhalb der Batteriezellen angeordnet ist, umfasst eine Einlassöffnung für Luft. Die Seitenwände, sowie ein Bereich des Batteriegehäuses oberhalb der Batteriezellen weisen Austrittsöffnungen für die Luft auf.
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Nachteilig ist in beiden Dokumenten, dass Einlassöffnungen und Auslassöffnungen für die Luft in das Batteriegehäuse eingefügt werden müssen. Ein weiterer Nachteil ist, dass das Batteriegehäuse dadurch undicht wird.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu überwinden.
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Offenbarung der Erfindung
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Ein Batteriesystem umfasst ein Batteriegehäuse mit einem Grundkörper, einem ersten Abdeckelement und einem zweiten Abdeckelement. Das erste Abdeckelement verschließt eine erste offene Stirnfläche des Grundkörpers und das zweite Abdeckelement verschließt eine zweite offene Stirnseite des Grundkörpers. Mit anderen Worten das Batteriegehäuse ist gegenüber der Umgebung luftdicht verschlossen. Das Batteriesystem umfasst einen Batteriezellenhalter, der Batteriezellenaufnahmeräume für eine Vielzahl von Batteriezellen aufweist, wobei der Batteriezellenhalter die Vielzahl von Batteriezellen aufweist und der Batteriezellenhalter innerhalb des Batteriegehäuses angeordnet ist. Das Batteriesystem umfasst ein Batteriemanagementsystem, das dazu eingerichtet ist die Vielzahl von Batteriezellen zu überwachen und Temperaturen der einzelnen Batteriezellen zu erfassen. Erfindungsgemäß weist der Batteriezellenhalter mindestens einen ersten Lüfteraufnahmeraum mit einem ersten Lüfter und mindestens einen zweiten Lüfteraufnahmeraum mit einem zweiten Lüfter auf, wobei der erste Lüfter und der zweite Lüfter unterschiedliche Strömungsrichtungen aufweisen. Der erste Lüfter und der zweite Lüfter werden in Abhängigkeit einer Schwellenwertüberschreitung der Temperatur der einzelnen Batteriezellen vom Batteriemanagementsystem angesteuert. Mit anderen Worten die Temperaturumverteilung erfolgt innerhalb des geschlossenen Batteriegehäuses durch eine zirkulierende Luftbewegung der in der Batterie bzw. dem Batteriesystem entstehenden Wärme.
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Der Vorteil ist hierbei, dass die durch den Betrieb der Batteriezellen entstehende Abwärme innerhalb der Batterie homogen umverteilt wird und die homogen verteilte Wärme durch die Gehäuseoberfläche an die Umgebung abgegeben wird, sodass die einzelnen Batteriezellen gleichmäßig altern und eine Drosselung der Batterieleistung erst nach längerer Betriebszeit erfolgt. Das bedeutet eine mittelschnelle Erhitzung aller Batteriezellen statt einer schnellen Erhitzung der Batteriemitte und eine langsame Erhitzung in den Randbereichen. Außerdem führt eine verbesserte Temperaturverteilung bzw. ein schnelles Abkühlen der Batterie dazu, dass die Batterie schnell in einen ladefähigen Zustand tritt. Des Weiteren ist es vorteilhaft, dass keine Öffnungen für den Einlass und den Auslass eines Kühlfluids benötigt werden. Außerdem werden weder Verdampfer noch Kondensatoren benötigt, wodurch das Gesamtsystem ein geringes Gewicht aufweist und kostengünstig ist. Das Batteriesystem ist somit auch für kleine Batterieanwendungen wie 48V-Systeme geeignet. Des Weiteren ist es vorteilhaft, dass die Anordnung bauraumneutral gegenüber einem Batteriegehäuse mit Batteriezellenhalter ohne Lüfter ist, da die Lüfter innerhalb des Batteriezellenhalters angeordnet sind.
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In einer Weiterbildung ist der erste Lüfter in der Nähe des ersten Abdeckelements und der zweite Lüfter in der Nähe des zweiten Abdeckelements angeordnet.
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Vorteilhaft ist hierbei, dass die Luftzirkulation innerhalb des Batteriegehäuses vom Frontdeckelbereich, der eine hohe Temperatur aufweist, zum hinteren Bereich des Batteriegehäuses, der kühlere Temperaturen aufweist, erfolgt und dadurch die Warmluft innerhalb des Batteriegehäuses von vorne nach hinten umverteilt wird. Das bedeutet die Warmluft kann innerhalb des Batteriegehäuses gut zirkulieren.
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In einer Weiterbildung ist der erste Lüfter und der zweite Lüfter jeweils ein Axiallüfter.
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Vorteilhaft ist hierbei, dass sich die Lüfter passgenau in die Aufnahmeräume des Batteriezellenhalters einfügen.
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In einer weiteren Ausgestaltung weisen die Batteriezellenaufnahmeräume und der mindestens eine erste Lüfteraufnahmeraum und der mindestens eine zweite Lüfteraufnahmeraum gleiche Abmessungen auf.
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Der Vorteil ist hierbei, dass der Batteriezellenhalter für die Lüfter nicht verändert werden muss.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist das zweite Abdeckelement mindestens einen weiteren Lüfter auf. Mit anderen Worten, der mindestens eine weitere Lüfter ist auf dem zweiten Abdeckelement innerhalb des Batteriegehäuses angeordnet.
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Der Vorteil ist hierbei, dass der mindestens eine weitere Lüfter bauraumtechnisch nur durch die Größe des zweiten Abdeckelement limitiert ist. Es können daher große Volumenströme erzeugt werden.
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In einer Weiterbildung ist der Grundkörper ein Strangusselement.
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Vorteilhaft ist hierbei, dass das Batteriegehäuse auf einfache und kostengünstige Weise hergestellt wird.
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In einer weiteren Ausgestaltung umfasst das Batteriegehäuse Metall, insbesondere Aluminium.
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Der Vorteil ist hierbei, dass die homogen verteilte Wärme innerhalb des Batteriegehäuses durch die wärmeleitfähige Oberfläche des Grundkörpers schnell nach außen, d. h. außerhalb des Batteriegehäuses, abgeführt werden kann.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur homogenen Temperaturverteilung innerhalb eines Batteriesystems, wobei das Batteriesystem ein Batteriegehäuse, einen Batteriezellenhalter mit Batteriezellenaufnahmeräumen für eine Vielzahl von Batteriezellen und ein Batteriemanagementsystem aufweist, das dazu eingerichtet ist die Vielzahl von Batteriezellen zu überwachen und Temperaturen der einzelnen Batteriezellen zu erfassen, und der Batteriezellenhalter mindestens einen ersten Lüfteraufnahmeraum mit einem ersten Lüfter und mindestens einen zweiten Lüfteraufnahmeraum mit einem zweiten Lüfter aufweist, umfasst, dass der erste Lüfter und der zweite Lüfter in Abhängigkeit einer Schwellenwertüberschreitung der Temperatur der einzelnen Batteriezellen vom Batteriemanagementsystem angesteuert werden.
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Die erfindungsgemäße Verwendung des erfindungsgemäßen Batteriesystems erfolgt in einem Elektrofahrzeug, insbesondere einem elektrisch betriebenen Zweirad.
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Das erfindungsgemäße Fahrzeug, insbesondere ein elektrisch betriebenes Zweirad, weist das erfindungsgemäße Batteriesystem auf.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw. den abhängigen Patentansprüchen.
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Figurenliste
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen und beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Draufsicht auf eine Temperaturverteilung eines Batteriesystems mit einer Vielzahl von Batteriezellen, die seriell und parallel zueinander verschaltet sind,
- 2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Batteriesystems mit mindestens zwei Lüftern,
- 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Batteriesystems mit sechs Lüftern, und
- 4 ein Verfahren zur homogenen Temperaturverteilung innerhalb eines Batteriesystems mit mindestens zwei Lüftern.
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1 zeigt eine Draufsicht auf eine beispielhafte Temperaturverteilung eines 48 V liefernden Batteriesystems 100 mit einer Vielzahl von Batteriezellen 105. Das Batteriesystem umfasst dreizehn Reihen von jeweils fünfzehn parallel zueinander geschalteten Batteriezellen 105, die einen Batteriezellenverbund bilden. Jede Batteriezelle 105 liefert hierbei eine Spannung von ca. 3,6 V, sodass die Batterie eine Geamtspannung von 48 V liefern kann. Aufgrund der dichten Anordnung der Batteriezellen 105 ergeben sich im Betrieb des Batteriesystems 100 durch die von den einzelnen Batteriezellen abgegebene Abwärme verschiedene Temperaturbereiche innerhalb des in 1 nicht gezeigten Batteriegehäuses.
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Beispielhaft sind in 1 erste Temperaturbereiche 120, ein zweiter Temperaturbereich 121, ein dritter Temperaturbereich 122 und vierte Temperaturbereiche 123 gezeigt. Die ersten Temperaturbereiche 120 weisen eine niedrigere Temperatur auf als der zweite Temperaturbereich 121 und der dritte Temperaturbereich 122. Die vierten Temperaturbereiche 123 sind am kältesten. Der Grund hierfür ist, dass die Batteriezellen 105, die am Rand des Batteriezellenverbunds angeordnet sind, die Abwärme schneller an das Batteriegehäuse abgeben können als die Batteriezellen 105, die im Inneren des Batteriezellenverbunds angeordnet sind. Das Batteriemanagementsystem 109 fungiert zusätzlich als Wärmequelle.
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2 zeigt ein Batteriesystem 200 mit einem Batteriegehäuse, das einen Grundkörper 201, ein erstes Abdeckelement 202 und ein zweites Abdeckelement 203 umfasst. Das erste Abdeckelement 202 verschließt eine erste offene Stirnseite des Grundkörpers 201 und umfasst ein hier nicht gezeigtes Batteriemanagementsystem, das zweite Abdeckelement 203 verschließt eine zweite offene Stirnseite des Grundkörpers 201. Somit bildet das Batteriegehäuse einen geschlossenen Raum, der als Aufnahmeraum für einen Batteriezellenhalter 204 fungiert. Das Batteriegehäuse ist somit gegenüber der Umgebung abgedichtet bzw. luftdicht verschlossen. Der Batteriezellenhalter 204 füllt den Aufnahmeraum des Batteriegehäuses nicht vollständig aus. Das bedeutet das Batteriegehäuse und der Batteriezellenhalter 204 sind parallel zu den Stirnseiten beabstandet zueinander angeordnet. Mit anderen Worten es befinden sich oberhalb und unterhalb des im Batteriegehäuse aufgenommenen Batteriezellenhalters leere Zwischenräume bzw. Hohlräume. Der Batteriezellenhalter 204 weist Batteriezellenaufnahmeräume für eine Vielzahl von Batteriezellen 205 auf, wobei eine Vielzahl von Batteriezellen 205 in den Batteriezellenaufnahmeräumen angeordnet sind. Der Batteriezellenhalter 204 weist mindestens einen ersten Lüfteraufnahmeraum für erste Lüfter 206 und mindestens einen zweiten Lüfteraufnahmeraum für zweite Lüfter 207 auf. Der erste Lüfter 206 ist innerhalb des ersten Lüfteraufnahmeraums und der zweite Lüfter 207 innerhalb des zweiten Lüfteraufnahmeraums angeordnet. Der erste Lüfter 206 und der zweite Lüfter 207 sind beispielsweise Axiallüfter. Der erste Lüfter 206 und der zweite Lüfter 207 weisen unterschiedliche Strömungsrichtungen auf, sodass die Wärme bzw. Warmluft durch den Batteriezellenhalter 204 zirkulieren kann. Eine Zirkulation der Warmluft wird somit dadurch ermöglicht, dass die Luft hauptsächlich durch die Lüfter selbst durch den Batteriezellenhalter 204 von oben nach unten und zurück fließen. Zusätzlich kann die Zirkulation dadurch unterstützt werden, dass zwischen dem ersten Abdeckelement 202 und dem Batteriezellenhalter 204, sowie zwischen dem Batteriezellenhalter 204 und dem zweiten Abdeckelement 203 Freiräume für die Luftumwälzung durch an dieser Stelle angeordnete Dämpfungsmaterialien bestehen. Somit kann die zirkulierende Luftbewegung innerhalb des Batteriegehäuses optimiert werden. Der Luftstrom stellt dabei eine reine Umwälzung der innerhalb der Batterie befindlichen Luft dar. Dadurch wird die Warmluft innerhalb der Batterie zwischen Bereichen hoher und tiefer Temperatur ausgetauscht, sodass sich die verschiedenen Temperaturbereiche innerhalb der Batterie angleichen. Mit anderen Worten die Abwärme der Batteriezellen 205 wird innerhalb der Batterie umverteilt. Um die Verteilung der Wärme verbessern zu können, werden zusätzlich weitere Batteriezellenaufnahmeräume des Batteriezellenhalters 204 freigelassen, d. h. in diese Batteriezellenaufnahmebereiche werden keine Batteriezellen eingefügt. Dabei handelt es sich beispielsweise um Batteriezellenaufnahmeräume, die sich räumlich in der Nähe des ersten Lüfters 206 und des zweiten Lüfters 207 befinden. Alternativ oder zusätzlich kann der Batteriezellenhalter Luftkanäle aufweisen, die zwischen den einzelnen Batteriezellen 205 im Batteriezellenhalter 204 angeordnet sind, sodass eine optimale Umströmung der einzelnen Batteriezellen 205 erfolgt. Diese Luftkanäle können auch nur an den Stellen des Batteriezellenhalters 204 vorhanden sein, an denen die Betriebstemperatur der Batteriezellen 205 sehr hoch ist, beispielsweise in dem in 1 gezeigten dritten Temperaturbereich 122. Alternativ oder zusätzlich kann ein weiterer Lüfter auf dem zweiten Abdeckelement 203 angeordnet sein.
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Anhand von Pfeilen ist die Zirkulation in 2 innerhalb des Batteriegehäuses durch den Batteriezellenhalter 204 und entlang des Grundkörpers 201 gezeigt. Die Temperaturen innerhalb des Batteriegehäuses werden beispielsweise mittels NTCs an verschiedenen Stellen des Batteriezellenverbunds erfasst. Der erste Lüfter 206 und der zweite Lüfter 207 werden dabei vom Batteriemanagementsystem 209 in Abhängigkeit einer Schwellenwertüberschreitung der Temperatur der Batteriezellen 205 gesteuert. Durch die Umwälzung wird die Luft am Grundkörper des Batteriegehäuses entlanggeführt, sodass die umverteilte Wärme passiv über die Oberfläche des Batteriegehäuses abgegeben wird.
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3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Batteriesystems 300. Der Aufbau des Batteriesystems 300 ist dem Aufbau des Batteriesystems 200 aus 2 ähnlich. Funktionsgleiche Bauelemente aus 3 weisen dieselben beiden hinteren Stellen der Bezugszeichen auf wie die Bezugszeichen aus 2. Das Batteriesystem 300 zeigt einen Batteriezellenhalter 304 mit Batteriezellenaufnahmeräumen für eine Vielzahl von Batteriezellen 305 und erste Lüfteraufnahmeräume für eine Vielzahl von ersten Lüftern 306, 308 und 309 und zweite Lüfteraufnahmeräume für eine Vielzahl von zweiten Lüftern 307, 310 und 311. In 3 sind sechs Lüfter gezeigt, wobei die ersten Lüfter 306, 308 und 309 und die zweiten Lüfter 307, 310 und 311 eine unterschiedliche Strömungsrichtung aufweisen.
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In einem Ausführungsbeispiel weisen die Batteriezellenaufnahmeräume, die ersten Lüfteraufnahmeräume und die zweiten Lüfteraufnahmeräume gleiche Dimensionen auf. Das bedeutet, dass anstelle von Batteriezellen an einigen Stellen des Batteriezellenhalters Lüfter angeordnet sind. Durch diesen Aufbau sind die Volumenströme der Warmluft gering und die Dimension der Lüfter vergleichbar mit der Größe einer Batteriezelle 305. Vorzugsweise werden daher mehrere Batteriezellenaufnahmebereiche freigelassen, d. h. ohne Batteriezelle 305 und stattdessen erste Lüfter 306, 308 und 309 und zweite Lüfter 307, 310 und 311 eingesetzt. In einem Ausführungsbeispiel sind jeweils ein erster Lüfter 306, 308 und 309 und ein zweiter Lüfter 307, 310 und 311 paarweise entlang des Grundkörpers beabstandet innerhalb einer Batteriezellenreihenschaltung angeordnet, vorzugsweise ist der erste Lüfter in der Nähe des ersten Abdeckelements und der zweite Lüfter in der Nähe des zweiten Abdeckelements angeordnet. Anhand von Pfeilen ist die Zirkulationsrichtung der Warmluft an der Oberseite des Batteriezellenhalters 304 gezeigt. Die Herausnahme von einzelnen Batteriezellen 305 aus einer Parallelreihe führt zu einer höheren Belastung der übrigen Batteriezellen 305 innerhalb der Parallelreihe, da sich der gleiche Gesamtstrom auf weniger Batteriezellen 305 verteilt. Des Weiteren steigen Ohmsche Verluste durch den Innenwiderstand der Batteriezellen zum Batteriezellenstrom im Quadrat, sodass sich die Wärmeentwicklung in den verbleibenden Batteriezellen erhöht. Dieser Effekt ist stärker je kürzer die Parallelreihe.
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Zur Verminderung dieses Effekts werden in einem weiteren Ausführungsbeispiel jeweils ein erster Lüfter 306, 308 und 309 und ein zweiter Lüfter 307, 310 und 311 in unterschiedlichen Batteriezellenreihenschaltungen angeordnet. Dadurch wird pro Parallelreihe nur eine Batteriezelle 305 entfernt.
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Der Grundkörper 201 und 301 des Batteriegehäuses ist einstückig und rohrförmig ausgestaltet und weist ein Metall auf. Das Metall kann beispielsweise Aluminium oder Mangan umfassen. Der Grundkörper 201 und 301 kann mit Hilfe eines Stanggussverfahrens hergestellt werden.
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Die Erfindung kann auch auf Modulebene verwendet werden, wobei die Batteriezellen durch Batteriemodule zu ersetzen sind. Dabei wird der Lüfter innerhalb der einzelnen Batteriemodule, die jeweils ein eigenes Gehäuse aufweisen, angeordnet.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst den Einbau eines Lüfters auf Batteriepackebene, der die Temperatur der einzelnen Batteriemodule homogenisiert. In diesem Fall muss der Batteriezellenhalter durch ein Aufnahmeelement für Batteriemodule ersetzt werden bzw. derart ausgestaltet sein, dass er Batteriemodule aufnehmen kann.
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Das Batteriesystem findet beispielsweise Anwendung in einem elektrisch betriebenen Zweirad. Des Weiteren kann das Batteriesystem auch in stationären Vorrichtungen Anwendung finden, z. B. in Hauspufferspeichern.
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4 zeigt ein Verfahren 400 zur homogenen Temperaturverteilung innerhalb eines Batteriesystems mit mindestens einem ersten Lüfter und mindestens einem zweiten Lüfter, die innerhalb des Batteriezellenhalters anstelle von Batteriezellen angeordnet sind. Das Verfahren 400 startet mit dem Schritt 410, indem das Batteriemanagementsystem Temperaturen zwischen den einzelnen Batteriezellen erfasst. In einem folgenden Schritt 420 wird geprüft, ob eine der Temperaturen der Batteriezellen einen bestimmten Schwellenwert überschreitet. Der bestimmte Schwellenwert ist beispielsweise eine vom Hersteller der Batteriezelle vorgegebene maximal zulässige Betriebstemperatur bzw. Grenztemperatur der Batteriezelle. Alternativ kann sie auch durch das Batteriemanagementsystem für den aktuellen Betriebszustand der Batterie, d.h. Laden oder Entladen, vorgegeben werden. Für den Ladevorgang liegt der bestimmte Schwellenwert bei 40°C und für den Entladevorgang liegt der bestimmte Schwellenwert bei ca. 60°C. Wird der bestimmte Schwellenwert erreicht, werden einem folgenden Schritt 440 der erste Lüfter und der zweite Lüfter mit unterschiedlicher Strömungsrichtung angesteuert. Ist dies nicht der Fall, wird das Verfahren mit dem Schritt 410 fortgesetzt.
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Weist das Batteriesystem mehr als zwei Lüfter auf, wird in einem Schritt 430, der auf den Schritt 420 folgt, der durch die Temperaturschwellenwertüberschreitung betroffene Bereich des Batteriezellenverbunds bestimmt. Im folgenden Schritt 440 werden alle Lüfter angesteuert, die diesem betroffenen Bereich am nächsten liegen bzw. die Abwärme am schnellsten umverteilen können. Hierbei werden Lüfter gleichzeitig sowohl in den heißeren als auch in den kälteren Bereichen betrieben, sodass ein hoher Temperaturgradient entsteht, der zu einer schnellen Abkühlung bzw. Homogenisierung der Temperaturverteilung innerhalb des Batteriesystems führt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2003198864 A1 [0010]
- US 2013149583 A1 [0011]
