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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterieanordnung mit einer integrierten Temperiereinrichtung.
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Mit dem Einzug der Elektromobilität ist zugleich die Batterietechnik in den Fokus der technischen Entwicklung gerückt. Während die Autobatterie bei Fahrzeugen mit einem Verbrennungsmotor eine eher untergeordnete Rolle spielt, ist der als Traktionsbatterie (Antriebsbatterie) bei Elektrofahrzeugen bezeichnete „elektrische Tank“ von vordergründiger Bedeutung, da er deren Reichweichte maßgeblich beeinflusst und einen entscheidend wichtigen Faktor für die massenhafte Durchsetzung von Elektrofahrzeugen darstellt.
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Moderne elektrische Maschinen, welche mittels elektromagnetischer Induktion elektrische in mechanische Leistung umwandeln (Elektromotor) und umgekehrt (Generator, im Rekuperationsmodus) können beachtliche Leistungen von mehreren 100 kW pro Aggregat bereitstellen und gehören generell zu Antrieben mit sehr hohen Leistungsdichten (kW pro Liter Bauraum). Die hohen Leistungen gehen mit hohen Stromflüssen aus der Traktionsbatterie einher, welche unter anderem zur Erwärmung der Traktionsbatterie führen. Auch beim Ladevorgang treten hohe Stromflüsse auf, welche zur Wärmeentwicklung führen, insbesondere an Schnellladesäulen. An diesen fließen hohe Ladeströme von mehreren Hundert Ampere bei einer Ladespannung von 800V. In beiden Fällen muss diese Verlustwärme abgeführt werden, um ein vorzeitiges Altern der Traktionsbatterie und schlimmstenfalls mögliche Schäden durch Überhitzung zu verhindern.
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Aus Druckschrift
DE 10 2006 059 989 A1 ist eine Anordnung eine aus mehreren Einzelzellen bestehenden Batterie bekannt, bei der die Einzelzellen in thermischen Kontakt mit einer Grundplatte stehen und die thermische Kontaktierung der Einzelzellen zu der Grundplatte über Kühlelemente erfolgt die in den Zwickel der dichtesten Packung der Einzelzellen angeordnet sind. Die Außenkontur der Kühlelemente hat eine Tribunale Symmetrie und kontaktiert die Einzelzellen auf den zylindrischen Außenseiten. Ferner wird die Grundplatte mittels eines strömenden Kühlmediums gekühlt.
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Druckschrift
DE 10 2012 111 970 A1 offenbart eine Batterieanordnung, die eine Batterie mit einer Mehrzahl von Batteriezellen mit jeweils zwei Terminals, d. h. Polkontakten und eine Terminalplatte umfasst. An der Terminalplatte ist jeweils ein Terminal jeder der Batteriezellen form- und/oder kraftschlüssig angeordnet, wodurch die Batteriezellen elektrisch miteinander verschaltet sind. Oberhalb der Terminalplatte ist eine Lochplatte angeordnet, durch deren Löcher ein Kühlmedium eingespritzt werden kann.
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Vor dem Hintergrund des Standes der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Batterieanordnung bereitzustellen, welche eine einfach aufgebaute und effiziente Kühleinrichtung aufweist.
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Zur Lösung der voranstehend genannten Aufgabe wird eine Batterieanordnung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 bereitgestellt. Weitere Ausgestaltungen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
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Erfindungsgemäß wird eine Batterieanordnung mit einer Mehrzahl von Batteriezellen bereitgestellt, die in mindestens zwei übereinander angeordneten Ebenen angeordnet sind. Die Batterieanordnung weist mindestens eine erste Temperierplatte auf, in welcher mindestens ein Fluidkanal ausgebildet ist, wobei die erste Temperierplatte zwischen der ersten Batteriezellenebene und der zweiten Batteriezellenebene angeordnet ist und in thermischem Kontakt mit den gleichen (Stirn)Seiten der Batteriezellen der ersten und zweiten Batteriezellenebene steht. Die Batterieanordnung weist ferner mindestens zwei zweite Temperierplatten auf, welche, wie nachfolgend erläutert wird, in einigen Fällen Wellenplatten (gewellten Platen) entsprechen können, wobei in jeder zweiten Temperierplatte mindestens ein Fluidkanal ausgebildet ist und wobei jeweils mindestens eine zweite Temperierplatte in jeder der beiden Batteriezellenebenen angeordnet ist, und wobei jede zweite Temperierplatte in thermischem Kontakt mit mehreren Batteriezellen der dazugehörigen Batteriezellenebene steht. Die Batterieanordnung weist ferner einen Fluideinlass auf, welcher mit einem ersten Ende des mindestens einen in der ersten Temperierplatte ausgebildeten Fluidkanals und mit einem ersten Ende des mindestens einen jeweils in den zweiten Temperierplatten ausgebildeten Fluidkanals gekoppelt ist. Ferner weist die Batterieanordnung einen Fluidauslass auf, welcher mit einem zweiten Ende des mindestens einen in der ersten Temperierplatte ausgebildeten Fluidkanals und mit einem zweiten Ende des mindestens einen jeweils in den zweiten Temperierplatten ausgebildeten Fluidkanals gekoppelt ist.
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Die hier beschriebene Batterieanordnung besteht aus einer Mehrzahl von Batteriezellen, beispielsweise Lithium-Ionen-Zellen, welche in zwei oder mehr Ebenen angeordnet sein können. Die Gesamtzahl der Batteriezellen bildet eine Batterie aus, wobei die Batteriezellen auf eine aus dem Stand der Technik bekannte Art und Weise verschaltet sein können. Innerhalb einer Ebene sind die Batteriezellen in der Regel nebeneinander angeordnet, d. h. sie weisen alle die gleiche Ausrichtung auf. Je nach Grundfläche der Batteriezellen können diese innerhalb einer Ebene in nebeneinander geordneten Reihen angeordnet sein. Insbesondere bei einer runden Grundfläche der Batteriezellen kann jeweils die nächste Reihe gegenüber der vorherigen Reihe um eine halbe Dimension der Batteriezelle alternierend nach rechts und nach links versetzt sein, wodurch sich eine sehr kompakte Anordnung der Batteriezellen innerhalb der Ebene ergibt. Grundsätzlich kann die Batterieanordnung eine quader- oder würfelförmige Form aufweisen, wobei die Höhe der Batterieanordnung der Dimension entlang der Stapelrichtung der einzelnen Ebenen aufeinander entspricht.
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Die Batteriezellen können mit den gleichen (Stirn)Seiten in die erste Temperierplatte, welche als Grundplatte oder Basisplatte fungieren kann, eingesteckt bzw. in dieser fixiert/befestigt sein. Insofern können die erste und zweite Ebene im Wesentlichen hinsichtlich der Batterieanordnung den gleichen Aufbau aufweisen, jedoch bezüglich der ersten Temperierplatte eine relativ zueinander spiegelverkehrt sein.
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Sowohl der Fluideinlass und als auch der Fluidauslass können in Form einer Leitung vorliegen, durch welche ein Fluid (Temperiermedium) zur Batterieanordnung hin- bzw. von dieser wegbefördert werden kann. Sowohl der Fluideinlass als auch der Fluidauslass können jeweils an eine Verteilerstruktur gekoppelt sein, mittels welcher eine Verteilung des Fluids zwischen dem Fluideinlass und den Fluidkanälen der ersten Temperierplatte und den Fluidkanälen der zweiten Temperierplatten oder dessen Zusammenführen von diesen zum Fluidauslass vorgenommen wird. Anders ausgedrückt können die Verteilerstrukturen verwendet werden, um das über eine Leitung zugeführte Fluid insbesondere auf die verschiedenen Fluidkanäle zu verteilen, insbesondere die in den beiden Ebenen innerhalb der zweiten Temperierplatten ausgebildeten Fluidkanäle. Bei der Verteilerstruktur kann er sich im Wesentlichen um ein Anschlussstück handeln, welches einen Eingang und zahlreiche Ausgänge aufweist. Die zweiten Kühlplatten können beispielsweise durch Krimpen mit den Verteilerstrukturen gekoppelt sein, sodass eine Fluidverbindung zwischen dem darin ausgebildeten mindestens einen Fluidkanal und der Verteilerstruktur. In der Regel können mehrere zweite Temperierplatten in jeweils einer Ebene der Batterieanordnung angeordnet sein.
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Um eine verbesserte thermische Anbindung der zu temperierenden Batteriezellen an die Temperierplatten zu erreichen, kann zwischen diesen Komponenten Wärmeleitpaste (Gapfiller) angeordnet sein.
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Die im Rahmen dieser Erfindung beschriebenen Fluidkanäle, welche in den Temperierplatten bereitgestellt sind, können zum Temperieren der Batteriezellen verwendet werden und in ihrer Gesamtheit als Tempereiereinrichtung bezeichnet werden. Folglich kann den Batteriezellen, je nach Temperatur eines bereitgestellten und durch die Fluidkanäle strömenden Temperiermediums, z.B. einer Kühlflüssigkeit, entweder Wärmenergie zugeführt oder entzogen werden. Anders ausgedrückt ist die erfindungsgemäße Batterieanordnung mit einer Temperiereinrichtung ausgestattet, welche je nach Bedarf zum Kühlen und Erwärmen der Batteriezellen verwendbar ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Batterieanordnung erfolgt die Temperierung der Batteriezellen nicht nur über die Seite der Batteriezellen, etwa über deren Stirnseiten, mit denen sie in thermischem Kontakt mit der ersten Temperierplatte stehen, sondern zusätzlich über die Außenseite der Batteriezellen, welche in Kontakt mit der zweiten Temperierplatte in Kontakt steht. Bei Annahme von Batterie-Rundzellen werden diese folglich von der oder den zweiten Temperierplatte(n) teilweise umschlossen und so in radialer Richtung über die Mantelfläche temperiert und zugleich von der ersten Temperierplatte in axialer Richtung über die Stirnseite temperiert. Dadurch können starke Temperaturgradienten in den zu temperierenden Batteriezellen vermieden werden und die Temperierung kann insgesamt auf eine gleichmäßigere Art und Weise erfolgen. Die hier beschriebene Batterieanordnung eignet sich insbesondere zur Temperierung von einheitlichen Batteriezellen oder sonstigen Batterie-Stacks. Grundsätzlich kann die Anzahl der in einer Batterieanordnung bereitgestellten zweiten nach Bedarf dahingehend angepasst werden, dass die Batteriezellen von einer Seite mit nur einer zweiten Temperierplatte in Kontakt stehen oder von zwei üblicherweise diametral entgegengesetzten Seiten mit insgesamt zwei zweiten Temperierplatten in Kontakt stehen.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen der Batterieanordnung kann der Fluideinlass und der Fluidauslass auf unterschiedlichen, bevorzugt auf gegenüberliegenden Seiten der Batterieanordnung angeordnet sein. Dadurch können die Verteilerstrukturen auf der Fluideingangs- und der Fluidausgangsseite einen ähnlichen Aufbau aufweisen und sich jeweils über die gesamte Seite der Batterieanordnung erstrecken. Ferner ergibt sich durch eine solche Ausgestaltung der Batterieanordnung auf natürliche Art und Weise ein Fluidfluss durch die Fluidkanäle, welcher sich durch die gesamte Batterieanordnung erstreckt. Eine Verwendung ähnlich oder gleich aufgebauter Verteilerstrukturen ermöglicht es zudem insgesamt die erforderliche Bauteilvielfalt zum Bereitstellen der erfindungsgemäßen Batterieanordnung zu reduzieren.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen der Batterieanordnung kann der Fluideinlass und der Fluidauslass auf der gleichen Seite der Batterieanordnung angeordnet sind. Hierbei kann der Fluideinlass auf Höhe oder in der ersten Ebene und der Fluidauslass auf Höhe oder in der zweiten Ebene angeordnet sein, oder umgekehrt.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen der Batterieanordnung kann der mindestens eine in der ersten Temperierplatte ausgebildete Kanal mindestens einen bevorzugt bogenförmigen Umlenkbereich aufweisen, in dem der Kanal um 180° umgelenkt wird. Bei dem Umlenkbereich kann es sich um einen Mäander handeln. Im Betrieb der innerhalb der Batterieanordnung integrierten Temperiereinrichtung ist die Richtung des Fluidstroms in den von dem Umlenkbereich getrennten Abschnitten des Fluidkanals entgegengesetzt. Durch Verknüpfen mehrerer Fluidkanalabschnitte durch Umlenkbereich kann der mindestens eine Fluidkanal in der ersten Temperierplatte schlangenartig (mäanderförmig) durch diese verlaufen. Bei einer ungeraden Anzahl von Umlenkbereichen münden die Fluidkanalenden (d.h. Kanaleingang und Kanalausgang) in der Regel auf der gleichen Seite der Batterieanordnung, während sie bei einer geraden Anzahl von Umlenkbereichen auf unterschiedlichen, bevorzugt enggegengesetzten Seiten münden. Der Verlauf des mindestens einen Fluidkanals in der ersten Temperierplatte kann ferner so sein, dass der Fluidkanal in einer Ebene angeordnet ist. Anders ausgedrückt findet im Betrieb der Temperiereinrichtung der Fluidfluss durch den mindestens einen Fluidkanal innerhalb der ersten Temperierplatte in einer Ebene statt, so dass eine im Fluidkreislauf bereitgestellte Fluidpumpe keine Hubarbeit verrichten muss.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen der Batterieanordnung kann der mindestens eine in der mindestens einen zweiten Temperierplatte ausgebildete Kanal mindestens einen bevorzugt bogenförmigen Umlenkbereich aufweisen, in dem der Kanal um 180° umgelenkt wird. Grundsätzlich treffen alle in Bezug auf den mindestens einen Fluidkanal, welcher in der ersten Temperierplatte ausgebildet ist, auch auf den mindestens einen Fluidkanal zu, welcher in der mindestens einen zweiten Temperierplatte ausgebildet ist. Im Unterschied zu der ersten Temperierplatte sind die zweiten Temperierplatten in der Regel senkrecht zu der ersten Temperierplatte angeordnet, sodass die durch die Umlenkbereiche verknüpften Kanalabschnitte nicht nebeneinander, sondern übereinander angeordnet sind. Bei einer mäanderförmigen Ausgestaltung des mindestens einen Fluidkanals in der zweiten Temperierplatte besteht zwischen den beiden Enden des Fluidkanals ein Höhenunterschied, welcher gegebenenfalls von einer im Fluidkreislauf angeordneten Fluidpumpe überwunden werden muss. In einer bevorzugten Ausführungsform der Batterieanordnung weist ein mäanderförmiges Fluidkanal in einer zweiten Temperierplatte drei Fluidkanalbereiche auf, welche durch zwei Umlenkbereiche miteinander verbunden sind. Der Eingang des Fluidkanals kann dabei beispielsweise im oberen Bereich der Batterieanordnung angeordnet sein, während der Ausgang im unteren Bereich der Batterieanordnung, auf deren gegenüberliegenden Seite angeordnet ist. Auch eine umgekehrte Anordnung kann im Rahmen der Erfindung realisiert werden.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen der Batterieanordnung kann jeder in einer ersten und/oder in einer zweiten Temperierplatte ausgebildete Fluidkanal eine strukturierte, bevorzugt geriffelte Oberfläche aufweisen. Eine derartige Strukturierung, welche im Wesentlichen mit Kühlrippen an üblichen Kühlkörpern vergleichbar ist, dient der Vergrößerung der Kontaktoberfläche zwischen dem in dem Fluidkanal im Betrieb der Batterieanordnung strömenden Fluid und dem den Kanal bzw. dem Material des Fluidkanals. Dadurch kann der Energietransport zwischen dem Fluid und dem Fluidkanal effizienter gestaltet werden.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen der Batterieanordnung kann jede der zweiten Temperierplatten derart geformt sein, dass ihre Seitenflächen zumindest abschnittsweise an die Form der Batteriezellen angepasst sind, mit denen die jeweilige zweite Temperierplatte in thermischem Kontakt steht. Die Form der zweiten Temperierplatte kann also zumindest abschnittsweise einer Negativform bezüglich der Form der damit in Kontakt stehenden Batteriezellen entsprechen. Generell kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Form der zweiten Temperierplatten geometrisch auf den zu Temperierenden Grundkörper, in der Regel die Batteriezelle, ausgelegt sein. Dadurch kann eine optimale thermische Ankontaktierung zwischen einer zweiten Temperierplatte und den damit in thermischem Kontakt stehenden Batteriezellen erreicht werden. Zwecks weiterer Verbesserung des thermischen Kontakts kann, wie bereits erwähnt, Wärmeleitpaste verwendet werden. Die Fertigung der zweiten Temperierplatte kann beispielsweise durch Löten, Schweißen von z.B. Druckgussteilen oder mittels eines additiven Herstellungsverfahrens (3D-Druck) erfolgen.
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In einer beispielhaften Ausführungsform der Batterieanordnung können die Batteriezellen eine runde Grundfläche aufweisen, d. h. im Wesentlichen eine zylindrische Grundform haben. Die zweiten Temperierplatten können entsprechend eine gewellte bzw. wellige Form aufweisen. Hierbei kann die Krümmung der des Zylindermantels der Batteriezellen der Krümmung des Bereiches der zweiten Temperierplatte entsprechen, welcher an die Batteriezelle anliegt.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen der Batterieanordnung können die zweiten Temperierplatten im Wesentlichen senkrecht zur ersten Temperierplatte angeordnet sein. Insbesondere können die zweiten Temperierplatten senkrecht an oder auf der ersten Temperierplatte angeordnet sein. Beispielsweise können die zweiten Kühlplatten T-förmig an der ersten Temperierplatte angeordnet sein, beispielsweise in diese oder an diese gesteckt sein.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen der Batterieanordnung kann es sich bei den Batteriezellen um solche mit einseitiger Polung handeln, wobei die Batteriezellen bevorzugt als Rundzellen ausgebildet sind. Dadurch kann die andere Seite, beispielsweise die gegenüberliegende Seite, auf der entsprechend keine Polkontakte angeordnet sind, flach ausgebildet sein und eine möglichst große Fläche bereitstellen, welche thermisch mit der ersten Temperierplatte in Kontakt stehen kann.
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Unter dem Begriff der thermischen Ankontaktierung oder des thermischen in Kontakt Bringens von zwei Objekten kann im Rahmen dieser Beschreibung verstanden werden, dass beide Objekte derart dicht aneinander gebracht werden, dass der Wärmeaustausch in erster Linie direkt zwischen den Oberflächen der beiden Objekte erfolgt und nicht oder nur in einem sehr geringen bzw. vernachlässigbarem Maße durch Wärmestrahlung.
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Die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
- 1 zeigt eine Seitenansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Batterieanordnung.
- 2 zeigt eine perspektivische Querschnittsansicht einer beispielhaften zweiten Temperierplatte.
- 3 zeigt eine vereinfachte schematische Draufsicht auf eine Anordnung von Batteriezellen, die auf der ersten Temperierplatte angeordnet sind.
- 4 zeigt eine Draufsicht auf eine beispielhafte erste Temperierplatte.
- 5 zeigt eine perspektivische Ansicht der mit Batteriezellen bestückten Batterieanordnung aus 1.
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1 zeigt eine Seitenansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Batterieanordnung 1. Im gezeigten Beispiel weist diese eine erste Ebene 2 und eine zweite Ebene 3 auf, in welcher die Batteriezellen 11 angeordnet sind. In 1 ist zur besseren Übersichtlichkeit nur eine einzige Batteriezelle 11 im mittleren Kompartiment der zweiten Ebene 3 eingezeichnet. Die Kompartimente, in welche die Batteriezellen 11 eingesetzt werden, sind jeweils lateral von den zweiten Temperierplatten 6 umgeben. Die in diese Kompartimente eingesetzten Batteriezellen 11 stehen mit jeweils zweit Temperierplatten 6 in thermischem Kontakt. Die Batterieanordnung 1 weist ferner eine erste Temperierplatte 4 auf, mit welcher die eingesetzten Batteriezellen 11 ebenfalls in thermischem Kontakt stehen. Während die Batteriezellen 11 mittels der ersten Temperierplatte 4 über ihre Stirnseiten temperiert werden, werden sie mittels der zweiten Temperierplatten 6 über ihre Mantelflächen temperiert. In der Regel sind die Batteriezellen 11 in der ersten Ebene 2 hinsichtlich ihrer Ausrichtung relativ zu den Batteriezellen 11 in der zweiten Ebene 3 um 180° gedreht angeordnet. Folglich sind im Falle von Batteriezellen 11 mit einseitiger Polung die Batteriepole der Batteriezellen der Oberseite der Batterievorrichtung 1 (hier Blattoberseite) zugewendet während sie bei den Batteriezellen 11 der zweiten Ebene 3 zur Unterseite der Batterievorrichtung 1 (hier Blattunterseite) zugewendet sind. Die Batteriezellen 11 sind daher in diesem Beispiel mit gleichartigen Flächen auf der ersten Temperierplatte 4 angeordnet bzw. in dieser eingesteckt oder auf dieser fixiert.
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Im Betrieb wird das Kühlfluid über den Einlass 8 zugeführt und mittels der ersten Verteilerstruktur 7 auf die in der ersten Temperierplatte 4 und in den zweiten Temperierplatten 6 angeordneten Fluidkanäle verteilt. Entsprechend ist der Einlass 8 über die an der Unterseite der Batterieanordnung 1 angeordnete erste Verteilerstruktur 7 mit Eingängen der Fluidkanäle gekoppelt. Die in 1 eingezeichneten Pfeile zeigen den Strömungspfad des durch den Einlass 8 zugeführten Fluids an. Das Fluid wird von der in 1 gezeigten Seite der Batterieanordnung 1 in die Fluidkanäle in der ersten Temperierplatte 4 und in den zweiten Temperierplatten 6 eingeleitet und durchströmt diese. Anschließend verlässt das Fluid die Fluidkanäle und wird mittels der zweiten Verteilerstruktur 9, welche an der Oberseite der Batterieanordnung 1 angeordnet ist, gesammelt zum Auslass 10 der Batterieanordnung 1 geleitet. Die erste Verteilerstruktur 7 und die zweite Verteilerstruktur 9 sind hierbei an gegenüberliegenden Seiten der Batterieanordnung 1 angeordnet.
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In 2 ist eine perspektivische Querschnittsansicht einer beispielhaften zweiten Temperierplatte 6 veranschaulicht. Zum einen sieht man, dass die zweite Temperierplatte 6 eine gewellte bzw. wellige Form hat, welche an die Geometrie der in diesem Fall als zylinderförmig angenommenen Batteriezellen 11 angepasst ist, mit welchen sie innerhalb der entsprechenden Ebene in thermischem Kontakt steht. Ferner ist gezeigt, dass innerhalb der Temperierplatte 6 drei Fluidkanäle 61, 62, 63 bereitgestellt sind. Für die Ausgestaltung der Fluidkanäle 61, 62,63 innerhalb der zweiten Temperierplatte 6 gibt es ausgehend von der in 2 gezeigten Querschnittsansicht zwei praktikable Möglichkeiten. Gemäß einer ersten Möglichkeit können die gezeigten Fluidkanäle 61, 62,63 alle einen durchgehenden Fluidkanal ausbilden, wobei sie in Randbereichen der Temperierplatte mittels Umlenkbereichen miteinander verbunden sind. Bezugnehmend auf die in 1 gezeigte Batterieanordnung 1 kann das Fluid in den unteren Fluidkanal 63 eingeleitet werden, an einem ersten Ende der zweiten Temperierplatte 6 mittels eines Umlenkbereiches in den mittleren Fluidkanal 62 geleitet werden, an einem zweiten Ende der zweiten Temperierplatte 6 mittels eines weiteren Umlenkbereiches in den oberen Fluidkanal 61 eingeleitet werden und anschließend am ersten Ende der zweiten Temperierplatte 6 aus dem mäanderförmigen Fluidkanal in die zweite Verteilerstruktur 9 ausströmen. Gemäß einer zweiten Möglichkeit können mindestens zwei der drei in 2 dargestellten Fluidkanäle 61, 62, 63 voneinander getrennt sein, so dass einer oder alle Fluidkanäle - bis auf die durch die wellenartige Ausgestaltung der zweiten Temperierplatte 6 aufgezwungene Undulation - geradlinig von einem bis zum anderen Ende der zweiten Temperierplatte 6 verlaufen. Unabhängig von der konkreten Ausgestaltung des Verlaufs des Fluids innerhalb der zweiten Temperierplatte 6 kann die Breite der in 2 gezeigten Fluidkanäle 61, 62, 63 (entspricht der kleineren der beiden Dimensionen des Querschnitts des Fluidkanals 61, 62,63) beispielsweise im Bereich von 1 mm liegen.
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3 zeigt eine vereinfachte schematische Draufsicht auf einen Ausschnitt aus einer Anordnung von Batteriezellen 11, die auf der ersten Temperierplatte 4 der erfindungsgemäßen Batterieanordnung 1 angeordnet sind. Hierbei sind die Batteriezellen 11 als Rundzellen ausgebildet und in relativ zueinander versetzten Reihen angeordnet, um eine Anordnung mit einer höheren Packungsdichte zu erhalten. Ferner sind drei zweite Temperierplatten 6 gezeigt, deren wellige Form an die Geometrie der Batteriezellen 11 angepasst ist. Jede der Batteriezellen 11 steht an zwei Seiten in thermischem Kontakt mit jeweils einer zweiten Temperierplatte 6. In anderen Ausführungsbeispielen kann jede zweite Temperierplatte 6 weggelassen werden, sodass jede Batteriezelle 11 nur von einer Seite mit einer zweiten Temperierplatte 6 thermisch ankontaktiert wird.
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4 zeigt eine Draufsicht auf eine beispielhafte erste Temperierplatte 4, wie sie beispielsweise in der in 1 gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Batterieanordnung zum Einsatz kommen kann. In der ersten Temperierplatte 4 sind insgesamt vier voneinander getrennte Fluidkanäle 51, 52, 53, 54 ausgebildet. Die in 4 eingezeichneten Pfeile deuten die Strömungsrichtung des Fluids im Betrieb der Temperiereinrichtung der Batterieanordnung 1 an. Die Eingänge der vier Fluidkanäle 51, 52, 53, 54 sind mit der ersten Verteilerstruktur 7 gekoppelt und die vier Ausgänge der vier Fluidkanäle 51, 52, 53, 54 sind mit der zweiten Verteilerstruktur 9 gekoppelt. Jeder der vier Fluidkanäle 51, 52, 53, 54 weist einen schlangen- bzw. mäanderförmigen Verlauf auf, welcher mithilfe von jeweils zwei Umlenkbereichen 55 pro Fluidkanal 51, 52, 53, 54 erreicht wird. Durch die mäanderförmige Struktur der Fluidkanäle 51, 52, 53, 54 und durch ihre Anzahl kann die Fluidkanaldichte innerhalb der ersten Temperierplatte 4 an die Bedürfnisse des zu temperierenden Systems, in diesem Fall der Batteriezellen 11 ausgelegt werden. Wie dargestellt, kann an der unteren rechten Ecke der ersten Temperierplatte 4 problemlos ein Bereich ausgespart werden durch Einrücken des untersten Umlenkbereiches des untersten Fluidkanals 54. In Analogie zu der Beschreibung des Verlaufs der Fluidkanäle innerhalb der in 2 veranschaulichten zweiten Temperierplatte 6 wird darauf hingewiesen, dass das in 4 gezeigte Innenleben der ersten Temperierplatte 4 nur eines von vielen möglichen Beispielen darstellt. Im Allgemeinen kann die Anzahl der Fluidkanäle 51, 52, 53, 54, die Lage ihrer Enden, ihre geometrischen Abmessungen, die Anzahl und/oder Lage der Umkehrbereiche 55, um einige Gestaltungsparameter zu nennen, nach Bedarf angepasst werden.
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5 zeigt eine perspektivische Ansicht der mit Batteriezellen 11 bestückten Batterieanordnung 1 aus 1, wobei hier verglichen mit der in 1 gezeigten Ansicht die Rückseite der Batterieanordnung 1 dargestellt ist. Die oberste die Batteriezellen 11 der ersten Ebene 2 von oben bedeckende Platte stellt die Kontaktierungsebene der Batteriezellen 11 dar. Eine entsprechende Kontaktierungsebene ist ebenfalls auf der Unterseite der Batterieanordnung 1 vorgesehen zur elektrischen Ankontaktierung der Batteriezellen 11 der zweiten Ebene 3. Die weiteren in 5 mit Bezugszeichen versehenen Elemente sind bereits mit Bezug auf die vorherigen Figuren im Detail beschrieben worden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006059989 A1 [0004]
- DE 102012111970 A1 [0005]
