DE102022133082A1

DE102022133082A1 - Batteriezellenmodul für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102022133082A1
Application number: DE102022133082.6A
Authority: DE
Inventors: Dominik Grass
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2022-12-13
Filing date: 2022-12-13
Publication date: 2024-06-13

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Batteriezellenmodul (200) für ein Kraftfahrzeug, umfassend zwei Batteriezellen (202) und eine Kühleinheit (100), wobei die Kühleinheit (100) zwischen den Batteriezellen (202) angeordnet ist, wobei die Kühleinheit (100) elastisch verformbar ist und einen Kühlkanal (103) aufweist, wobei der Kühlkanal (103) bei einer elastischen Verformung der Kühleinheit (100) unverformt bleibt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriezellenmodul für ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 1.
Batteriezellenmodule werden als Bestandteile von Batterien in Kraftfahrzeugen verwendet, um einem elektrischen Antrieb des Kraftfahrzeugs elektrische Energie zur Verfügung zu stellen. Während des Betriebs und bei einer Aufladung der Batterie entsteht Wärme, die durch eine oder mehrere Kühleinheit/en abtransportiert wird. Zu diesem Zweck wird häufig ein flüssiges Kühlmedium verwendet.
Aus DE 10 2018 108 962 A1 ist ein Modul aus Folienzellen bekannt, die durch eine elastisch verformbare Kühleinheit gekühlt werden.
Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Kühlleistung zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein Batteriezellenmodul gemäß Anspruch 1 und durch ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 9 gelöst. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Das Batteriezellenmodul gemäß Anspruch 1 umfasst zwei Batteriezellen und eine Kühleinheit. Unter einer Batteriezelle wird dabei im Rahmen dieser Beschreibung insbesondere ein Element verstanden, das elektrische Energie bereitstellt und mit elektrischer Energie aufladbar ist. Das Batteriezellenmodul kann insbesondere Bestandteil einer Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs sein.
Die Kühleinheit ist zwischen den Batteriezellen angeordnet, elastisch verformbar und weist einen Kühlkanal auf. Der Kühlkanal bleibt bei einer elastischen Verformung der Kühleinheit unverformt. Somit bleibt die Durchflussrate des Kühlmediums unabhängig von der elastischen Verformung konstant, sodass eine zuverlässige und gleichbleibende Kühlwirkung erzielt wird. Es ist auch möglich, dass die Kühleinheit mehrere Kühlkanäle aufweist, die bei der elastischen Verformung unverformt bleiben.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Kühleinheit zwei Abdeckplatten umfassen, die jeweils an einer der Batteriezellen anliegen. Dabei kann beispielsweise eine erste der Abdeckplatten an einer ersten der Batteriezellen und eine zweite der Abdeckplatten an einer zweiten der Batteriezellen anliegen.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der Kühlkanal zwischen den Abdeckplatten angeordnet sein.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Kühleinheit ein elastisch verformbares Element aufweisen, das zwischen den Abdeckplatten angeordnet ist und eine elastische Rückstellkraft auf die Abdeckplatten ausübt. Dies ist insbesondere vorteilhaft für eine besonders gute Wärmeleitung von den Batteriezellen über die Abdeckplatten zum Kühlkanal. Außerdem passt sich die Kühleinheit an die Größe des Spaltes zwischen den Batteriezellen an.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das elastisch verformbare Element eine Feder, eine Federplatte und/oder einen Schaum umfassen.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das elastisch verformbare Element durch eine während des Betriebs des Batteriezellenmoduls auftretende Formänderung der Batteriezellen verformbar sein. Dies kann insbesondere beim bestimmungsgemäßen Betrieb der Fall sein. Beispielsweise kann die Formänderung der Batteriezellen beim Aufladen auftreten. Die Formänderung kann auch als Swelling bezeichnet werden.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der Kühlkanal dazu ausgebildet sein, dass ein flüssiges Kühlmedium durch ihn hindurch strömt.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das Batteriezellenmodul einen Zufluss und einen Abfluss umfassen. Der Zufluss kann an einem ersten Ende des Kühlkanals angeordnet sein. Der Abfluss kann an einem zweiten Ende des Kühlkanals angeordnet sein. Der Zufluss und der Abfluss können jeweils für einen Anschluss an einen weiteren Kühlkanal außerhalb des Batteriezellenmoduls ausgebildet sein. So ist es möglich, dass ein Kühlmedium durch den Zufluss in den Kühlkanal strömt und durch den Abfluss wieder aus dem Kühlkanal heraus strömt.
Das Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 9 umfasst ein Batteriezellenmodul nach einer Ausführungsform der Erfindung und einen elektrischen Antrieb. Hierunter wird insbesondere ein Antrieb verstanden, der dazu ausgebildet ist, das gesamte Kraftfahrzeug in Bewegung zu versetzen. Das Batteriezellenmodul ist dazu ausgebildet, dem elektrischen Antrieb elektrische Energie zur Verfügung zu stellen. Dies kann beispielsweise durch eine geeignete Verkabelung erreicht werden. Das Kraftfahrzeug umfasst außerdem ein flüssiges Kühlmedium, das im Kühlkanal angeordnet ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Dabei werden für gleiche oder ähnliche Bauteile und für Bauteile mit gleichen oder ähnlichen Funktionen dieselben Bezugszeichen verwendet. Dabei zeigt

1 eine schematische Schnittansicht durch einer Kühleinheit nach einer Ausführungsform der Erfindung;
2 eine schematische Schnittansicht durch ein Batteriezellenmodul nach einer Ausführungsform der Erfindung.

Die Kühleinheit 100 umfasst einen Zufluss 101, einen Abfluss 102 mehrere Kühlkanäle 103 und einen Bereich 104 mit einem elastisch verformbaren Element. Ein flüssiges Kühlmedium kann über den Zufluss 101 in die Kühlkanäle 103 eingeleitet werden. Durch den Abfluss 102 kann das flüssige Kühlmedium aus den Kühlkanälen 103 austreten.
Die Kühleinheit 100 ist elastisch verformbar. Dies wird durch das elastisch verformbare Element erreicht, das beispielsweise eine Feder, eine Federplatte und/oder einen Schaum umfassen oder sein kann. Bei einer Verformung der Kühleinheit 100 bewahren die Kühlkanäle 103 ihre Form, sodass unabhängig von der Verformung ein konstanter Fluss des Kühlmediums erreicht werden kann.
Das in 2 dargestellte Batteriezellenmodul 200 umfasst zwei Batteriezellen 202 und drei Kühleinheiten 100, die jeweils zwei Abdeckplatten 203 aufweisen. Die Abdeckplatten 203 können durch die elastische Rückstellkraft des elastisch verformbaren Elements verformbar sein. Die Abdeckplatten 203 einer mittleren der Kühleinheiten 100 liegen jeweils an einer der Batteriezellen 202 an. Die Batteriezellen 202 und die Kühleinheiten 100 sind innerhalb eines Gehäuses 201 angeordnet. Aufgrund der elastischen Rückstellkraft des elastisch verformbaren Elements, die in 2 mit Pfeilen dargestellt ist, werden die Abdeckplatten 203 gegen die jeweils benachbarte Batteriezelle 202 gedrückt.
Während des Betriebs können die Batteriezellen 202 ihre Ausdehnung verändern. Dies kann beispielsweise durch Swelling bei einem Aufladevorgang geschehen. Durch die Verformbarkeit der Kühleinheiten 100 passen diese sich jeweils an den zwischen den Batteriezellen 202 bzw. zwischen einer der Batteriezellen 202 und dem Gehäuse 201 vorhandenen Spalt an. Somit ist auch bei einer Größenänderung der Batteriezellen 202 eine zuverlässige Kühlung gesichert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102018108962 A1 [0003]

Claims

Batteriezellenmodul (200) für ein Kraftfahrzeug, umfassend zwei Batteriezellen (202) und eine Kühleinheit (100), wobei die Kühleinheit (100) zwischen den Batteriezellen (202) angeordnet ist, wobei die Kühleinheit (100) elastisch verformbar ist und einen Kühlkanal (103) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (103) bei einer elastischen Verformung der Kühleinheit (100) unverformt bleibt.
Batteriezellenmodul (200) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinheit (100) zwei Abdeckplatten (203) umfasst, wobei die Abdeckplatten (203) jeweils an einer der Batteriezellen (202) anliegen.
Batteriezellenmodul (200) nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (103) zwischen den Abdeckplatten (203) angeordnet ist.
Batteriezellenmodul (200) nach einem der beiden vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinheit (100) ein elastisch verformbares Element umfasst, wobei das elastisch verformbare Element zwischen den Abdeckplatten (203) angeordnet ist, und wobei das elastisch verformbare Element eine elastische Rückstellkraft auf die Abdeckplatten (203) ausübt.
Batteriezellenmodul (200) nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das elastisch verformbare Element eine Feder, eine Federplatte und/oder einen Schaum umfasst.
Batteriezellenmodul (200) nach einem der beiden vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elastisch verformbare Element durch eine während des Betriebs des Batteriezellenmoduls (200) auftretende Formänderung der Batteriezellen (202) verformbar ist.
Batteriezellenmodul (200) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (103) dazu ausgebildet ist, dass ein flüssiges Kühlmedium durch ihn hindurch strömt.
Batteriezellenmodul (200) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriezellenmodul (200) einen Zufluss (101) und einen Abfluss (102) umfasst, wobei der Zufluss (101) an einem ersten Ende des Kühlkanals (103) angeordnet ist, wobei der Abfluss (102) an einem zweiten Ende des Kühlkanals (103) angeordnet ist, und wobei der Zufluss (101) und der Abfluss (102) jeweils für einen Anschluss an einen weiteren Kühlkanal außerhalb des Batteriezellenmoduls (200) ausgebildet sind.
Kraftfahrzeug, umfassend ein Batteriezellenmodul (200) nach einem der vorherigen Ansprüche und einen elektrischen Antrieb, wobei das Batteriezellenmodul (200) dazu ausgebildet ist, dem Antrieb elektrische Energie zur Verfügung zu stellen, und wobei das Kraftfahrzeug ein flüssiges Kühlmedium umfasst, das im Kühlkanal (103) angeordnet ist.