DE102022004636A1 - Batteriekühlvorrichtung - Google Patents

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DE102022004636A1
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Himanshu Patel
Chetan Mundhe
Rohit Kulkarni
Sudesh Gulia
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Mercedes Benz Group AG
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Abstract

Es wird eine Kühlvorrichtung 100 für einen Batteriepack offenbart, die Folgendes umfasst: ein Gehäuse 102 zur Aufnahme von Batteriemodulen 106 des Batteriepacks, eine Vielzahl von Zellenhaltern 108, die in jedem Batteriemodul 106 angeordnet sind, um Zellen 110 des Batteriemoduls 106 aufzunehmen, einen Kühler 118, der dafür konfiguriert ist, eine konstante Temperatur eines Kühlmittels 120 zu kühlen und aufrechtzuerhalten, und einen Kühlmittelkreislauf 122, der dafür konfiguriert ist, das Kühlmittel 120 zwischen dem Kühler 118 und den Batteriemodulen 106 zu zirkulieren. Ferner ist eine Pumpe 132 dafür konfiguriert, das Kühlmittel 120 durch den Kühlmittelkreislauf 122 zu pumpen, um das Kühlmittel 120 in die Batteriemodule 106 zur Kühlung jeder Zelle 110 der Batteriemodule 106 zuzuführen. Die Zellenhalter 108 sind dafür konfiguriert, das zugeführte Kühlmittel 120 durch jeden Zellenhalter 108 zur Kühlung jeder Zelle 110 zu zirkulieren, um eine gleichmäßige Temperatur der Zellen 110 des Batteriepacks zu gewährleisten.

Description

  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Batterie-Wärmemanagementsysteme in Fahrzeugen. Insbesondere betrifft sie eine Batteriekühlvorrichtung, die es ermöglicht, eine Vielzahl von Zellen einfach zu stapeln und ein Kühlmedium effektiv zirkulieren zu lassen.
  • Die Temperatur einer Batterie ist ein kritischer Faktor für die Betriebsleistung der Batterie. Die Lade-/Entladekapazität wird stark von der Betriebstemperatur der Batterie beeinflusst. Darüber hinaus hängt auch die Haltbarkeit/Lebensdauer der Batterien stark von der Betriebstemperatur ab. Daher ist die Optimierung des Energiemanagements und der Batterieleistung im Stand, bei langsamer Fahrt, bei schneller Fahrt usw. für die in Elektrofahrzeugen verwendeten Batterien/Batteriepacks von großer Bedeutung. Darüber hinaus wäre es von Vorteil, ein effizientes Batterie-Wärmemanagementsystem (Battery Thermal Management System, BTMS) bereitzustellen, um die Leistung und Lebensdauer der Zellen und damit des Batteriepacks zu verbessern, indem die Temperaturen der Zellen des Batteriepacks geregelt werden.
  • Das Patentdokument US20210074969A1 offenbart Verfahren und Systeme für das Wärmemanagement von Batteriepacks, wie z.B. das Heizen und Kühlen von einzelnen Batterien, die in Batteriepacks angeordnet sind. Die Verfahren und Systeme verwenden thermische Kontrollmodule, die speziell so konfiguriert sind, dass sie mit der Seitenwand und dem unteren Ende jeder Batterie in einem Batteriepack thermisch gekoppelt sind. In einigen Beispielen umfasst ein Wärmekontrollmodul eine Wärmeplatte und eine oder zwei Batterieeingriffskomponenten, die mit der Wärmeplatte verbunden und thermisch gekoppelt sind. Jede Batterieeingriffskomponente umfasst eine Vielzahl von Batterieaufnahmeöffnungen. Wenn die Batterien in diese Öffnungen eingesetzt sind, sind die Seitenwand und das untere Ende jeder Batterie thermisch mit dem thermischen
  • Kontrollmodul gekoppelt. Ein Thermofluid wird zumindest durch die Wärmeplatte zirkuliert, um die Batterien zu kühlen oder zu erwärmen, ohne dass es zu einem direkten Kontakt zwischen dem Thermofluid und den Batterien kommt.
  • Ein weiteres Patentdokument US9397376B2 offenbart eine Batterieanordnung, die elektrisch isolierte Kühlkörper verwendet, um das Wärmemanagement und die Sicherheit des Batteriepacks zu verbessern. Die Batterieanordnung ist in Batteriegruppen unterteilt, wobei die Batterien innerhalb jeder Gruppe die gleiche Spannung aufweisen und jede Batteriegruppe mit den anderen Batteriegruppen in Reihe geschaltet ist. Der Kühlkörper ist segmentiert, wobei jedes Kühlkörpersegment mit den Batterien innerhalb einer einzelnen Batteriegruppe thermisch gekoppelt ist, und wobei jedes Kühlkörpersegment von den benachbarten Kühlkörpersegmenten elektrisch isoliert ist. Die Kühlkörpersegmente sind thermisch an mindestens eine Kühlmittelleitung gekoppelt und von dieser elektrisch isoliert, die ihrerseits an ein Wärmemanagementsystem gekoppelt ist.
  • Ein weiteres Patentdokument US9276242B2 offenbart eine Batteriezellenanordnung mit einer Batteriezelle, die in Form einer Filmzelle gebildet ist und einen flachen Zellkörper mit zwei Stirnseiten, einen den Zellkörper umgebenden flexiblen Zellrand und zwei an einer Randseite der Batteriezelle angeordnete Kontaktabschnitte umfasst. Die Batteriezellenanordnung weist ferner eine Rahmenanordnung auf, die ein erstes Rahmenelement und ein zweites Rahmenelement umfasst, das den Zellkörper allseitig am Rand einrahmt. An einer den Stirnseiten des Zellkörpers abgewandten Seite der Rahmenanordnung ist mindestens eine Entlüftungsöffnung vorgesehen, um im Falle einer Beschädigung Fluid, insbesondere Gas, aus der Batteriezellenanordnung austreten zu lassen.
  • Ein weiteres Patentdokument US20170288285A1 offenbart Systeme und Verfahren zur flüssigkeitstemperaturgeregelten Energiespeicherung in Elektrofahrzeugen. Das System umfasst ein Gehäuse und einen Kanal, der durch das Gehäuse verläuft. Der Kanal umfasst einen Einlass zum Einströmen von Flüssigkeit und einen Auslass zum Ausströmen der Flüssigkeit. Der Kanal ist durch mindestens zwei wärmeleitende Platten begrenzt, die auf gegenüberliegenden Seiten des Kanals angeordnet sind. Die Platten sind so konfiguriert, dass sie in thermischen Kontakt mit mindestens einer Batterie gebracht werden können. Der Kanal ist ein Strömungsweg für ein flüssiges Kühlmittel.
  • Während die zitierten Patentdokumente verschiedene Arten von Wärmemanagementsystemen und -verfahren offenbaren, besteht die Möglichkeit, ein effizienteres Wärmemanagementsystem für eine effiziente Kühlung der Zellen des Batteriepacks bereitzustellen.
  • Es besteht daher die Notwendigkeit, eine effiziente, optimale und kostengünstige Kühlanordnung bereitzustellen, die die in den Zellen der Batterie erzeugte Wärme abführt, um die Zellen effizient zu schließen und so die Leistung und Lebensdauer des Batteriepacks zu verbessern.
  • Ein allgemeines Ziel der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Batteriekühlvorrichtung für ein Batteriepack eines Fahrzeugs bereitzustellen, um die Leistung und Lebensdauer des Batteriepacks zu verbessern.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Batteriekühlvorrichtung bereitzustellen, die eine bessere Batterielebensdauer ermöglicht, indem sie eine gleichmäßige Temperatur im gesamten Batteriepack gewährleistet.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Kühlvorrichtung zum Abführen überschüssiger Wärme aus einem Batteriepack eines Fahrzeugs bereitzustellen, um die Energie und/oder die Leistung des Batteriepacks im Stand, bei langsamer Fahrt und bei schneller Fahrt zu optimieren.
  • Aspekte der vorliegenden Offenbarung beziehen sich auf Batteriekühlsysteme in Elektrofahrzeugen. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf eine Batteriekühlvorrichtung, die es ermöglicht, eine Vielzahl von Zellen einfach zu stapeln und ein Kühlmedium zur Kühlung von Batteriezellen effektiv zirkulieren zu lassen.
  • In einem Aspekt stellt die vorliegende Offenbarung eine Kühlvorrichtung zum Kühlen eines Batteriepacks bereit. Das Batteriepack kann ein Batteriepack eines Elektrofahrzeugs sein. Die Kühlvorrichtung kann ein Gehäuse zur Aufnahme des Batteriepacks umfassen. Das Gehäuse kann ein oder mehrere Fächer zur Aufnahme eines oder mehrerer Batteriemodule des Batteriepacks umfassen. Jedes Batteriemodul kann eine Vielzahl von Zellen umfassen. Die Vielzahl von Zellen jedes Batteriemoduls kann in einer Vielzahl von Zellenhaltern angeordnet sein, die in dem Batteriemodul angeordnet sind. Die Zellenhalter können in den Batteriemodulen parallel zueinander angeordnet sein. Darüber hinaus kann die offengelegte Kühlvorrichtung Folgendes umfassen: einen Kühler, der zum Kühlen und Aufrechterhalten einer konstanten Temperatur eines Kühlmittels konfiguriert ist, einen Kühlmittelkreislauf, der dafür konfiguriert ist, den Kühler mit den Batteriemodulen fluidisch zu verbinden, um das Kühlmittel zwischen dem Kühler und den Batteriemodulen zu zirkulieren, und eine Pumpe, die dafür konfiguriert ist, das Kühlmittel durch den Kühlmittelkreislauf zu pumpen, um das Kühlmittel in die Batteriemodule zum Kühlen jeder Zelle der Batteriemodule zuzuführen.
  • Ferner kann die Vielzahl von Zellenhaltern in jedem Batteriemodul so konfiguriert sein, dass das jedem der Batteriemodule zugeführte Kühlmittel durch jeden Zellenhalter zirkuliert, um überschüssige Wärme von jeder Zelle abzuführen, um eine gleichmäßige Temperatur der mehreren Zellen des Batteriepacks sicherzustellen.
  • Jedes Modulgehäuse kann einen Einlass zur Aufnahme des Kühlmittels aus dem Kühlmittelkreislauf und einen Auslass zum Ablassen des erwärmten Kühlmittels aus dem Modulgehäuse aufweisen. Darüber hinaus kann der Kühlmittelkreislauf Folgendes umfassen: einen Auslasskanal, der strömungstechnisch mit dem Einlass des Modulgehäuses eines jeden Batteriemoduls verbunden werden kann, um gekühltes Kühlmittel aus dem Kühler zu den Batteriemodulen zu leiten, und einen Einlasskanal, der strömungstechnisch mit dem Auslass des Modulgehäuses jedes Batteriemoduls verbunden ist, um erwärmtes Kühlmittel von den Batteriemodulen zu dem Kühler zu leiten, um das erwärmte Kühlmittel zu kühlen. Das Kühlmittel kann zum Beispiel eine dielektrische Flüssigkeit sein.
  • Ferner kann jeder Zellenhalter Folgendes umfassen: ein Zellengehäuse, um die jeweilige Zelle aufzunehmen, so dass ein Spalt zwischen der Zelle und einer Innenfläche des Zellengehäuses aufrechterhalten wird, damit das Kühlmittel durch das Zellengehäuse fließen kann, und ein Paar von Haltern einschließlich eines oberen Halters und eines unteren Halters zum Halten der Zelle am oberen und unteren Ende der Zelle. Der obere Halter umfasst mindestens eine erste Öffnung, um den Eintritt des zugeführten Kühlmittels in das Zellengehäuse zu ermöglichen, und der untere Halter umfasst mindestens eine zweite Öffnung, um den Austritt des erhitzten Kühlmittels aus dem Zellengehäuse in das Batteriemodul zu ermöglichen. Zum Beispiel kann sowohl der obere Halter als auch der untere Halter eine geschlitzte Buchse sein, damit das Kühlmittel durch das Zellengehäuse fließen kann.
  • Ferner kann die Pumpe so konfiguriert sein, dass sie einen vordefinierten Druck und eine vordefinierte Durchflussrate des Kühlmittels in jedem Zellenhalter aufrechterhält.
  • Ferner kann das Gehäuse eine obere Abdeckung, eine untere Abdeckung und vier Seitenplatten umfassen. In zwei gegenüberliegenden Seitenplatten der vier Seitenplatten können ein oder mehrere Schlitze vorgesehen sein, um die Batteriemodule intakt zu halten. Die obere Abdeckung, die untere Abdeckung und die vier Seitenplatten können durch Schrauben lösbar aneinander befestigt werden. Zusätzlich kann eine Dichtung an einer Innenfläche jeder der oberen Abdeckung, der unteren Abdeckung und der vier Seitenplatten vorgesehen werden.
  • Verschiedene Objekte, Merkmale, Aspekte und Vorteile des Erfindungsgegenstandes werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen zusammen mit den beigefügten Zeichnungen, in denen gleiche Ziffern gleiche Komponenten darstellen, deutlicher.
  • Die beigefügten Zeichnungen dienen dem weiteren Verständnis der vorliegenden Offenbarung und sind Bestandteil dieser Beschreibung. Die Zeichnungen zeigen beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Grundsätze der vorliegenden Offenbarung.
    • 1A zeigt eine beispielhafte Schnittdarstellung der vorgeschlagenen Kühlvorrichtung zum Kühlen eines Batteriepacks gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 1 B und 1C zeigen eine Draufsicht bzw. eine Vorderansicht eines Batteriemoduls gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 1 D und 1E zeigen eine Draufsicht bzw. eine Vorderansicht eines Zellenhalters mit einer Zelle eines Batteriemoduls gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 1F zeigt eine Vielzahl von Batteriemodulen eines Batteriepacks gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 1G veranschaulicht die Zufuhr eines Kühlmittels zu einer Vielzahl von Batteriemodulen eines Batteriepacks gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 2A zeigt eine beispielhafte Darstellung eines Gehäuses der vorgeschlagenen Kühlvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 2B zeigt eine Explosionszeichnung eines Gehäuses der vorgeschlagenen Kühlvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • Es folgt eine ausführliche Beschreibung der in den begleitenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen der Offenbarung. Die Ausführungsformen sind so ausführlich, dass die Offenbarung klar vermittelt wird. Jedoch soll die angebotene Ausführlichkeit die vorhersehbaren Variationen von Ausführungsformen nicht einschränken; im Gegensatz dazu wird beabsichtigt, alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen abzudecken, die in den Geist und den Umfang der vorliegenden Offenbarung fallen, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert sind.
  • Die hierin erläuterten Ausführungsformen beziehen sich auf Batteriekühlsysteme in Elektrofahrzeugen. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf eine Batteriekühlvorrichtung, die es ermöglicht, eine Vielzahl von Zellen eines Batteriepacks einfach zu stapeln und ein Kühlmedium zur Kühlung der Zellen effektiv zirkulieren zu lassen. Die Batteriekühlvorrichtung kann eine einheitliche Temperatur für alle Zellen des Batteriepacks ermöglichen, indem das Kühlmittel durch ein Gehäuse jeder Zelle zirkuliert. Die Zirkulation des Kühlmittels durch die Gehäuse der Zellen führt die in den Zellen erzeugte Wärme ab.
  • Unter Bezugnahme auf 1A bis 1G kann die vorgeschlagene Kühlvorrichtung 100 zum Kühlen eines Batteriepacks ein Gehäuse 102 umfassen, um das Batteriepack in einem Fach 104 des Gehäuses 102 unterzubringen. Das Batteriepack umfasst Batteriemodule, wie z.B. die Batteriemodule 106-1, 106-2...106-N, (im Folgenden gemeinsam als Batteriemodule 106 und einzeln als Batteriemodul 106 bezeichnet). Eine Vielzahl von Stützen 114 kann in dem Fach 104 des Gehäuses 102 angeordnet sein, um die Batteriemodule 106 zu stützen. Eine Vielzahl von Zellenhaltern 108 ist in jedem Batteriemodul 106 angeordnet, um eine Vielzahl von Zellen 110 jedes Batteriemoduls 106 aufzunehmen. Jedes Batteriemodul 106 kann ein Modulgehäuse112 umfassen, um die Vielzahl von Zellenhaltern 108 aufzunehmen. Die Zellenhalter 108 in jedem Batteriemodul 106 können parallel zueinander angeordnet sein, wie in 1 B und 1C gezeigt. Das Batteriepack kann zum Beispiel ein Batteriepack eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs sein.
  • Darüber hinaus kann die offengelegte Kühlvorrichtung 100 Folgendes umfassen: einen Kühler 118, der dafür konfiguriert ist, eine konstante Temperatur eines Kühlmittels 120 zu kühlen und aufrechtzuerhalten, und einen Kühlmittelkreislauf 122, um den Kühler 118 mit den Batteriemodulen 106 fluidisch zu verbinden, um das Kühlmittel 120 zwischen dem Kühler 118 und den Batteriemodulen 106 zu zirkulieren. Darüber hinaus kann das Modulgehäuse 112 jedes Batteriemoduls 106 einen Einlass 124 zur Aufnahme des Kühlmittels aus dem Kühlmittelkreislauf 122 und einen Auslass 126 zum Ablassen des erwärmten Kühlmittels aus dem Modulgehäuse 112 in den Kühlmittelkreislauf 122 umfassen. Zusätzlich kann der Kühlmittelkreislauf 122 einen Auslasskanal128 umfassen, der mit dem Einlass 124 des Modulgehäuses112 jedes Batteriemoduls 106 fluidisch verbunden werden kann, um gekühltes Kühlmittel aus dem Kühler 118 zu den Batteriemodulen 106 zu leiten. Darüber hinaus umfasst der Kühlmittelkreislauf 122 einen Einlasskanal 130, der mit dem Auslass 126 des Modulgehäuses 112 jedes Batteriemoduls 106 strömungstechnisch verbunden werden kann, um erwärmtes Kühlmittel von den Batteriemodulen 106 zum Kühler 118 zu leiten. Der Kühler 118 ist so konfiguriert, dass er das aufgenommene erwärmte Kühlmittel kühlt, um das Kühlmittel zu rezirkulieren. Der Auslasskanal 128 kann über Kanäle 134-1 mit den Einlässen 124 der Batteriemodule 106 fluidisch verbunden sein. Der Einlasskanal 130 kann über Kanäle, wie beispielsweise einen Kanal 134-2, mit den Auslässen 126 der Batteriemodule 106 fluidisch verbunden sein. Das Kühlmittel 120 kann zum Beispiel eine dielektrische Flüssigkeit sein.
  • Ferner kann die offengelegte Kühlvorrichtung 100 eine Pumpe 132 umfassen, die mit dem Kühlmittelkreislauf 122 dafür konfiguriert ist, das Kühlmittel 120 durch den Auslasskanal128 zu pumpen, um das Kühlmittel 120 in die Batteriemodule 106 zum Kühlen jeder Zelle 110 der Batteriemodule 106 zu leiten. Ferner kann die Vielzahl von Zellenhaltern 108 in jedem Batteriemodul 106 so konfiguriert sein, dass das in das Batteriemodul 106 geleitete Kühlmittel durch jeden Zellenhalter 108 zirkuliert, um überschüssige Wärme von jeder Zelle 110 abzuführen, um eine einheitliche Temperatur, beispielsweise unter 10 °C, der mehreren Zellen 110 des Batteriepacks zu gewährleisten.
  • Zusätzlich kann, wie in 1E gezeigt, jeder Zellenhalter 108 Folgendes umfassen: ein Zellengehäuse 136, um die jeweilige Zelle 110 aufzunehmen, so dass ein Spalt zwischen der Zelle 110 und einer Innenfläche des Zellengehäuses 136 aufrechterhalten wird, damit das Kühlmittel 120 durch das Zellengehäuse 136 fließen kann, und ein Paar von Haltern einschließlich eines oberen Halters 138 und eines unteren Halters 140 zum Halten der Zelle 110 am oberen und unteren Ende der Zelle 110. Der obere Halter 138 umfasst mindestens eine erste Öffnung, um den Eintritt des zugeführten Kühlmittels 120 in das Zellengehäuse 136 zu ermöglichen, und der untere Halter 140 umfasst mindestens eine zweite Öffnung, um den Austritt des erwärmten Kühlmittels aus dem Zellengehäuse 136 in das Batteriemodul 106 zu ermöglichen. Beispielsweise können sowohl der obere Halter 138 als auch der untere Halter 140 eine geschlitzte Buchse sein, damit das Kühlmittel durch das Zellengehäuse 136 fließen kann.
  • Darüber hinaus kann die Pumpe 132 so konfiguriert sein, dass sie einen vordefinierten Druck und eine vordefinierte Durchflussrate des Kühlmittels 120 in den Zellenhaltern 108 aufrechterhält.
  • Bezugnehmend auf 2A und 2B kann das Gehäuse 102 eine obere Abdeckung 202, eine untere Abdeckung 204 und vier Seitenplatten 206-1, 206-2, 206-3 und 206-4 (gemeinsam als Seitenplatten bezeichnet) umfassen. In den beiden gegenüberliegenden Seitenplatten, z.B. den Seitenplatten 206-1 und 206-2, können ein oder mehrere Schlitze 208 vorgesehen sein, um die Batteriemodule106 intakt zu halten. Zusätzlich kann eine Dichtung 210 mit einer Innenfläche jeder der oberen Abdeckung 202, der unteren Abdeckung 204 und der vier Seitenplatten 206 vorgesehen sein. Die obere Abdeckung 202, die untere Abdeckung 204 und die vier Seitenplatten 206 können durch Schrauben 214 zusammengefügt werden. Zusätzlich kann beispielsweise eine elektronische Vorrichtung 212 mit dem Gehäuse 102 konfiguriert werden, um eine oder mehrere Eigenschaften zu erfassen, wie z.B., ohne darauf beschränkt zu sein, Temperaturen der Zellen 110, Ladezustand der Zellen 110 usw., und den Betrieb des Kühlers 118 basierend auf den erfassten Attributen zu steuern. Zusätzlich kann die elektronische Vorrichtung 212 Sensoren, Schalter, Schaltungen usw. umfassen.
  • In einer beispielhaften Implementierung kann die abzunehmende Gesamtwärme mindestens 15 kW betragen, ohne darauf beschränkt zu sein. Die Wärmekapazität des Kühlmittels oder der dielektrischen Flüssigkeit kann mindestens 2747J/kg-K betragen, ohne darauf beschränkt zu sein, und die Dichte des Kühlmittels kann mindestens 890kg/m3 betragen, ohne darauf beschränkt zu sein. Als Beispiel, und nicht als Einschränkung, für einen Anstieg der Temperatur des Kühlmittels um 1 Grad Celsius kann die erforderliche Durchflussmenge des Kühlmittels mindestens 5,5 kg/s betragen, ohne darauf beschränkt zu sein, während der Druckabfall über dem Gehäuse mindestens 2,5 bar betragen kann, wofür die erforderliche Pumpleistung mindestens 1,3 kW betragen kann, ohne darauf beschränkt zu sein.
  • Somit bietet die vorliegende Offenbarung eine verbesserte, einfache und kostengünstige Kühlvorrichtung zum Kühlen einer Vielzahl von Zellen eines Batteriepacks eines Elektrofahrzeugs.
  • Während das Vorstehende verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschreibt, können andere und weitere Ausführungsformen der Erfindung erdacht werden, ohne vom grundsätzlichen Umfang der Erfindung abzuweichen. Der Umfang der Erfindung wird durch die folgenden Ansprüche bestimmt. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen, Varianten oder Beispiele beschränkt, die enthalten sind, um eine Person mit normalem Fachwissen auf dem Gebiet der Technik in die Lage zu versetzen, die Erfindung herzustellen und zu verwenden, wenn sie mit Informationen und Wissen kombiniert wird, die der Person mit normalem Fachwissen auf dem Gebiet der Technik zur Verfügung stehen.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Batteriekühlvorrichtung für ein Batteriepack eines Fahrzeugs bereit, um die Leistung und Lebensdauer des Batteriepacks zu verbessern.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Batteriekühlvorrichtung bereit, die eine bessere Batterielebensdauer ermöglicht, indem sie eine gleichmäßige Temperatur im gesamten Batteriepack gewährleistet.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Kühlvorrichtung zum Abführen überschüssiger Wärme aus einem Batteriepack eines Fahrzeugs bereit, um die Energie und/oder die Leistung des Batteriepacks im Stand, bei langsamer Fahrt und bei schneller Fahrt zu optimieren.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • 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.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 20210074969 A1 [0003]
    • US 9397376 B2 [0005]
    • US 9276242 B2 [0006]
    • US 20170288285 A1 [0007]

Claims (10)

  1. Kühlvorrichtung (100) zum Kühlen eines Batteriepacks, wobei die Kühlvorrichtung (100) Folgendes umfasst: ein Gehäuse (102) zur Aufnahme des Batteriepacks, wobei das Gehäuse ein oder mehrere Fächer (104) zur Aufnahme eines oder mehrerer Batteriemodule (106) des Batteriepacks umfasst, wobei jedes Batteriemodul (106) eine Vielzahl von Zellen (110) umfasst; eine Vielzahl von Zellenhaltern (108), die in jedem des einen oder der mehreren Batteriemodule (106) konfiguriert sind, wobei die Vielzahl von Zellenhaltern (108) dafür konfiguriert ist, die Vielzahl von Zellen (110) des Batteriemoduls (106) aufzunehmen; einen Kühler (118), der dafür konfiguriert ist, eine konstante Temperatur eines Kühlmittels (120) zu kühlen und aufrechtzuerhalten; einen Kühlmittelkreislauf (122), der dafür konfiguriert ist, den Kühler (118) mit dem einen oder den mehreren Batteriemodulen (106) fluidisch zu verbinden, um das Kühlmittel (120) zwischen dem Kühler (118) und dem einen oder den mehreren Batteriemodulen (106) zu zirkulieren; und eine Pumpe (132), die dafür konfiguriert ist, das Kühlmittel (120) durch den Kühlmittelkreislauf (122) zu pumpen, um das Kühlmittel (120) in das eine oder die mehreren Batteriemodule (106) zum Kühlen jeder Zelle des einen oder der mehreren Batteriemodule (106) zu leiten; wobei die Vielzahl von Zellenhaltern (108) in jedem Batteriemodul (106) dafür konfiguriert ist, das Kühlmittel (120), das in jedes der einen oder mehreren Batteriemodule (106) geleitet wird, durch jeden Zellenhalter (108) zu zirkulieren, um überschüssige Wärme von jeder Zelle abzuführen, um eine gleichmäßige Temperatur der mehreren Zellen des Batteriepacks sicherzustellen.
  2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei jedes der ein oder mehreren Batteriemodule (106) ein Modulgehäuse (112) zur Aufnahme der Vielzahl von Zellenhaltern (108) aufweist, und wobei jedes Modulgehäuse (112) einen Einlass (124) zur Aufnahme des Kühlmittels (120) aus dem Kühlmittelkreislauf (122) und einen Auslass (126) zum Ablassen des erwärmten Kühlmittels (120) aus dem Modulgehäuse (112) in den Kühlmittelkreislauf (122) aufweist.
  3. Kühlvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Kühlmittelkreislauf (122) Folgendes umfasst: einen Auslasskanal (128), der strömungstechnisch mit dem Einlass (124) des Modulgehäuses (112) jedes Batteriemoduls (106) verbunden ist, um gekühltes Kühlmittel (120) aus dem Kühler (118) zu jedem der ein oder mehreren Batteriemodule (106) zu leiten, und einen Einlasskanal (130), der strömungstechnisch mit dem Auslass (126) des Modulgehäuses (112) jedes Batteriemoduls (106) verbunden ist, um erwärmtes Kühlmittel (120) von jedem der einen oder mehreren Batteriemodule (106) zu dem Kühler (118) zu leiten.
  4. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei jeder Zellenhalter (108) Folgendes umfasst: ein Zellengehäuse (136) zur Aufnahme der jeweiligen Zelle, so dass ein Spalt zwischen der Zelle und einer Innenfläche des Zellengehäuses (136) aufrechterhalten wird, damit das Kühlmittel (120) durch das Zellengehäuse (136) fließen kann, und ein Paar von Haltern mit einem oberen Halter (138) und einem unteren Halter (140) zum Halten der Zelle (110), wobei der obere Halter (138) mindestens eine erste Öffnung aufweist, um den Eintritt des zugeführten Kühlmittels (120) in das Zellengehäuse (136) zu ermöglichen, und wobei der untere Halter (140) mindestens eine zweite Öffnung aufweist, um den Austritt des erwärmten Kühlmittels (120) aus dem Zellengehäuse (136) in das Batteriemodul (106) zu ermöglichen.
  5. Kühlvorrichtung (100) nach Anspruch 4, wobei sowohl der obere Halter (138) als auch der untere Halter (140) eine geschlitzte Buchse ist, die es dem Kühlmittel (120) ermöglicht, durch das Zellengehäuse (136) zu fließen.
  6. Kühlvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die Pumpe (132) dafür konfiguriert ist, einen vordefinierten Druck und eine vordefinierte Durchflussrate des Kühlmittels (120) innerhalb der Vielzahl von Zellenhaltern (108) aufrechtzuerhalten.
  7. Kühlvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei das Kühlmittel (120) eine dielektrische Flüssigkeit ist, und wobei das Batteriepack in einem Fahrzeug eingesetzt ist.
  8. Kühlvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Zellenhaltern (108) in jedem der ein oder mehreren Batteriemodule (106) parallel zueinander angeordnet sind.
  9. Kühlvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse (102) eine obere Abdeckung (202), eine untere Abdeckung (204) und vier Seitenplatten (206) aufweist, und wobei ein oder mehrere Schlitze (208) in zwei gegenüberliegenden Seitenplatten der vier Seitenplatten (206) vorgesehen sind, um die Batteriemodule (106) intakt zu halten.
  10. Kühlvorrichtung (100) nach Anspruch 9, wobei eine Dichtung (210) mit einer Innenfläche jeder der oberen Abdeckung (202), der unteren Abdeckung (204) und der vier Seitenplatten konfiguriert ist.
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