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DE19829293A1

Battery cooling system

Abstract

A battery cooling system comprises: a battery cell 914) for generating electrical energy; an air-tight housing (10) to incorporate the cell in its inner space (24), this being filled with coolant; and a cooling device 927) which is in communication with this inner chamber and is filled with coolant. The coolant absorbs heat developed by the cell in the inner chamber of the housing in order to evaporate. The evaporated coolant moves in the cooling device and is cooled by it in order to condense. The coolant evaporated by the heat moves upwards to touch the cooling device and the condensed coolant moves downwards around the battery cell by gravity.

DE19829293A1, drawing sheet 1
Sheet 1 of 14

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23 claims: 3 independent, 20 dependent

  1. 1
    Batterie-Kühlsystem, umfassend:eine Batteriezelle ( 14 ) zur Erzeugung elektrischer Energie;ein luftdichtes Gehäuses ( 10 , 10 a, 10 b) zur Aufnahme der Batteriezelle ( 14 ) in seinem Innenraum ( 24 ), wobei der Innenraum ( 24 ) mit einem Kühlmittel gefüllt ist;und eine Kühleinrichtung ( 27 , 27 a- 27 e), die mit dem Innenraum ( 24 ) des luftdichten Gehäuses ( 10 , 10 a, 10 b) in kommunizierender Verbindung steht und mit dem Kühlmittel gefüllt ist, wobei das Kühlmittel mittels der Batteriezelle ( 14 ) in dem Innenraum ( 24 ) des luftdichten Gehäuses ( 10 , 10 a, 10 b) entwickelte Wärme absorbiert, um zu verdampfen;und wobei sich das verdampfte Kühlmittel in der Kühleinrichtung ( 27 , 27 a- 27 e) bewegt und mittels der Kühleinrichtung ( 27 , 27 a- 27 e) gekühlt wird, um kondensiert zu werden.
  2. 2
    Batterie-Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei sich das mittels der Wärme verdampfe Kühlmittel nach oben bewegt, um die Kühleinrichtung ( 27 , 27 a- 27 e) zu berühren, und sich das mittels der Kühleinrichtung ( 27 , 27 a- 27 e) kondensierte Kühlmittel nach unten in Richtung rund um die Batteriezelle ( 14 ) herum infolge seines Eigengewichts bewegt.
  3. 3
    Batterie-Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei die Kühleinrichtung ( 27 , 27 a, 27 b, 27 d) an der Oberseite der Batteriezelle ( 14 ) in vertikaler Richtung außerhalb des luftdichten Gehäuses ( 10 , 10 b) angeordnet ist.
  4. 4
    Batterie-Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei die Kühleinrichtung ( 27 c, 27 e) an der Oberseite der Batteriezelle ( 14 ) in vertikaler Richtung innerhalb des luftdichten Gehäuses angeordnet ist.
  5. 5
    Batterie-Kühlsystem nach Anspruch 4, wobei das luftdichte Gehäuse ( 10 a) aus einem Gehäusekörper ( 11 a) mit einer Öffnung, der die Batteriezelle ( 14 ) enthält bzw. aufnimmt, und aus einer Gehäuseabdeckung ( 12 a) besteht, die die Öffnung des Gehäusekörpers ( 11 a) hermetisch abdeckt und als die Kühleinrichtung ( 27 e) dient.
  6. 6
    Batterie-Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei die Kühleinrichtung ( 27 , 27 a- 27 e) eine Kühlleitung ( 29 , 29 a- 29 c, 290 , 290 a, 290 b) aufweist, in der Niedertemperatur-Kältemittel strömt, das in einem Klimatisierungs-Kältezyklus verwendet wird.
  7. 7
    Batterie-Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei das Kühlmittel in der Kühleinrichtung ( 27 d) im Wege des Wärmeaustauschs mit Luft gekühlt wird, die außerhalb der Kühleinrichtung ( 27 a) strömt.
  8. 8
    Batterie-Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei:die Kühleinrichtung ( 27 a) mit dem Innenraum ( 24 ) des luftdichten Gehäuses ( 10 ) über eine Verbindungsleitung ( 260 ) in kommunizierender Verbindung steht;und die Verbindungsleitung ( 260 ) einen Doppelrohr-Teil ( 26 d) aufweist, der aus einem Innenrohr ( 26 e) zur Förderung des Kühlmittels von dem Innenraum ( 24 ) des luftdichten Gehäuses ( 10 ) aus in die Kühleinrichtung ( 27 a) und aus einem Außenrohr ( 26 f) zur Förderung des Kühlmittels von der Kühleinrichtung ( 27 d) aus in den Innenraum ( 24 ) des luftdichten Gehäuses ( 10 ) besteht.
  9. 9
    Batterie-Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei:die Kühleinrichtung ( 27 b) mit dem Innenraum ( 24 ) des luftdichten Gehäuses ( 10 ) über eine Verbindungsleitung ( 261 , 262 ) in kommunizierender Verbindung steht;und die Verbindungsleitung ( 261 , 262 ) eine gasseitige Verbindungsleitung ( 261 ) zur Förderung des in dem luftdichten Gehäuse verdampften Kühlmittels und eine flüssigkeitsseitige Verbindungsleitung ( 262 ) zur Förderung des mittels der Kühleinrichtung ( 27 b) kondensierten Kühlmittels aufweist.
  10. 10
    Batterie-Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei:die Batterie-Zelle ( 14 ) eine Vielzahl von Batteriezellen aufweist;jeweils das luftdichte Gehäuse ( 10 ) eine Vielzahl von luftdichten Gehäusen aufweist, die in ihrem Inneren den Innenraum ( 24 ) bilden und eine entsprechende Batteriezelle der Vielzahl von Batteriezellen in dem Innenraum ( 24 ) derart aufnehmen, daß die Vielzahl der Batteriezellen elektrisch miteinander verbunden ist;und die Kühleinrichtung ( 27 ) eine Vielzahl von Kühleinrichtungen aufweist, die mit dem Innenraum ( 24 ) der Vielzahl von luftdichten Gehäusen in kommunizierender Verbindung stehen.
  11. 11
    Batterie-Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei:die Batterie-Zelle ( 14 ) eine Vielzahl von Batteriezellen aufweist;das luftdichte Gehäuse ( 10 ) eine Vielzahl von luftdichten Gehäusen aufweist, die jeweils in ihrem Inneren den Innenraum ( 24 ) bilden und eine entsprechende Batteriezelle der Vielzahl von Batteriezellen in dem Innenraum ( 24 ) derart aufnehmen, daß die Vielzahl der Batteriezellen ( 14 ) elektrisch miteinander verbunden ist;die Kühleinrichtung ( 27 a) mit allen Innenräumen der Vielzahl von luftdichten Gehäusen über eine Vielzahl von Verbindungsleitungen ( 260 , 26 a- 26 c) in kommunizierender Verbindung stehen.
  12. 12
    Batterie-Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei:die Batterie-Zelle ( 14 ) eine Vielzahl von Batteriezellen aufweist, die elektrisch miteinander verbunden und parallel zueinander in Längsrichtung in dem luftdichten Gehäuse ( 10 ) angeordnet sind;jede der Vielzahl von Batteriezellen einen positiven Anschluß ( 14 a) und einen negativen Anschluß ( 14 b) aufweist, die an den beiden Enden in Längsrichtung vorgesehen sind;und der positive Anschluß ( 14 a) eine der Vielzahl von Batteriezellen mit dem negativen Anschluß ( 14 b) einer benachbarten Batterie-Zelle der Vielzahl von Batteriezellen verbunden ist, der an derselben Seite wie der positive Anschluß ( 14 a) vorgesehen ist, der dort in Längsrichtung angeschlossen ist.
  13. 13
    Batterie-Kühlsystem nach Anspruch 12, wobei:das luftdichte Gehäuse ( 10 ) eine Abstützungs- bzw. Lagerungsbasis ( 13 ) aufweist, die in dem unteren Bereich des luftdichten Gehäuses ( 10 ) zur Aufteilung des Innenraums ( 24 ) in einen Hauptinnenraum ( 24 ) und in einen unteren Innenraum ( 24 a), die beide mit Kühlmittel gefüllt sind, angeordnet ist;die Vielzahl von Batteriezellen ( 14 ) an der Abstützungsbasis ( 13 ) in dem Hauptinnenraum ( 24 ) angeordnet ist;und eine Leitung ( 15 ), die den positiven Anschluß ( 14 a) einer Batteriezelle der Vielzahl von Batteriezellen ( 14 ) und den negativen Anschluß ( 14 b) der benachbarten Batteriezelle der Vielzahl von Batteriezellen ( 14 ) verbindet, innerhalb des unteren Innenraums ( 24 a) angeordnet ist.
  14. 14
    Batterie-Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei eine Vielzahl von zylindrischen Batteriezellen ( 14 ) in dem luftdichten Gehäuse ( 10 , 10 a, 10 b) in einer gestaffelten bzw. versetzten Anordnung hermetisch aufgenommen ist.
  15. 15
    Batterie-Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei eine Vielzahl von zylindrischen Batteriezellen ( 14 ) in dem luftdichten Gehäuse ( 10 , 10 a, 10 b) in einer gitterartigen Anordnung hermetisch abgedichtet aufgenommen ist.
  16. 16
    Batterie-Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei eine Vielzahl von Batteriezellen ( 14 ) in dem luftdichten Gehäuse voneinander beabstandet hermetisch abgedichtet aufgenommen ist.
  17. 17
    Batterie-Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei das Kühlmittel die gesamte Fläche der Batteriezelle ( 14 ) in dem Innenraum ( 24 ) des luftdichten Gehäuses ( 10 , 10 a, 10 b) berührt.
  18. 18
    Batterie-Kühlsystem, umfassend:eine Batteriezelle ( 14 ) zur Erzeugung elektrischer Energie;ein luftdichtes Gehäuse ( 10 ) zur Aufnahme der Batteriezelle ( 14 ) in seinem Innenraum ( 24 ), die in Längsrichtung etwa parallel zur Horizontalrichtung angeordnet ist, wobei der Innenraum ( 24 ) mit Kühlmittel gefüllt ist;und eine Kühleinrichtung ( 27 ), die an der oberen Außenseite des luftdichten Gehäuses ( 10 ) in vertikaler Richtung angeordnet ist und die obere Wand des luftdichten Gehäuses ( 10 ) zum Kühlen der oberen Wand des luftdichten Gehäuses ( 10 ) berührt, wobei das Kühlmittel in den Innenraum ( 24 ) des luftdichten Gehäuses Wärme rund um die Batteriezelle ( 14 ) absorbiert, um sich in ein gasförmiges Kühlmittel zu verändern;das gasförmige Kühlmittel sich nach oben bewegt, um die obere Wand des luftdichten Gehäuses in dem Innenraum zu berühren, und mittels der oberen Wand gekühlt wird, um kondensiert zu werden;und das kondensierte Kühlmittel rund um die Batteriezelle ( 14 ) herum durch sein Eigengewicht zurückkehrt.
  19. 19
    Batterie-Kühlsystem nach Anspruch 18, wobei die Kühleinrichtung eine Kühlleitung ( 290 , 290 a, 290 b), in der Niedertemperatur-Fluid strömt, und eine Wärmeleitelement ( 45 ) aufweist, das zwischen der Kühlleitung ( 290 ) und der oberen Wand des luftdichten Gehäuses ( 10 ) angeordnet ist, um den Wärmeaustausch zwischen der oberen Wand des luftdichten Gehäuses ( 10 ) und der Kühlleitung ( 290 ) zu erleichtern bzw. zu ermöglichen.
  20. 20
    Batterie-Kühlsystem, umfassend:eine Batteriezelle ( 14 ) zur Erzeugung elektrischer Energie;ein luftdichtes Gehäuse ( 10 , 10 a, 10 b) zur Aufnahme der Batteriezelle ( 14 ) in seinem Innenraum ( 24 ), der mit einem flüssigen Kühlmittel gefüllt ist, wobei das flüssige Kühlmittel die Batteriezelle ( 14 ) berührt, um von der Batteriezelle ( 14 ) entwickelte Wärme zu absorbieren, so daß sich das flüssige Kühlmittel in ein gasförmiges Kühlmittel infolge der Wärme verändert;und eine Kühleinrichtung ( 27 , 27 a- 27 c, 27 e), die an der Oberseite der Batteriezelle ( 14 ) in vertikaler Richtung zur Veränderung des gasförmigen Kühlmittels in das flüssige Kühlmittel im Wege des Wärmeaustauschs angeordnet ist.
  21. 21
    Batterie-Kühlsystem nach Anspruch 20, wobei die Kühleinrichtung ( 27 c) eine Kühlleitung ( 29 c) aufweist, in der Niedertemperatur-Fluid strömt, und ein Teil der Kühlleitung ( 29 c) innerhalb des Innenraums ( 24 ) des luftdichten Gehäuses ( 10 ) angeordnet ist.
  22. 22
    Batterie-Kühlsystem nach Anspruch 20, wobei:die Kühlvorrichtung ( 27 , 27 a, 27 b, 27 e) ein Kühleinrichtungsgehäuse ( 28 , 28 a, 28 b) aufweist, das mit flüssigem Kühlmittel aufgefüllt und an der oberen Außenseite des luftdichten Gehäuses ( 10 ) in vertikaler Richtung angeordnet ist, eine Verbindungsleitung ( 26 , 260 , 261 , 262 ), die das Kühleinrichtungsgehäuse ( 28 , 28 a, 28 b) und das luftdichte Gehäuse ( 10 ) verbindet, und eine Kühlleitung ( 29 ) aufweist, die durch das Kühleinrichtungsgehäuse ( 28 , 28 a, 28 b) hindurchgeführt ist und das Niedertemperatur-Fluid fördert, und das rund um die Batteriezelle ( 14 ) in dem Innenraum ( 24 ) des luftdichten Gehäuses ( 10 ) verdampfte gasförmige Kühlmittel sich in das Kühleinrichtungsgehäuse ( 28 , 28 a, 28 b) durch die Verbindungsleitung ( 26 , 260 , 261 ) hindurch infolge natürlicher Konvektion bewegt und durch das Berühren der Kühlleitung ( 29 ) gekühlt wird.
  23. 23
    Batterie-Kühlsystem nach Anspruch 21, wobei die Kühleinrichtung ( 27 , 27 a- 27 c, 27 e) eine Gasabsorptionseinrichtung ( 31 ), die in dem Kühleinrichtungsgehäuse ( 28 a, 28 b) angeordnet ist, zum Einfangen von Molekülen kleinen Durchmessers aufweist, die in dem gasförmigen Kühlmittel enthalten sind.
Independent claims23