DE-102023128132-B4 - Wiederaufladbares Energiespeichersystem

Abstract

Wiederaufladbares Energiespeichersystem (38), umfassend: ein Gehäuse (46) mit einem Innenbereich (54); ein im Innenbereich (54) des Gehäuses (46) angeordnetes Kühlmittelelement (56); und mehrere Energiespeicherzellen (78), die im Innenbereich (54) auf dem Kühlmittelelement (56) angeordnet sind, wobei jede der mehreren Energiespeicherzellen (78) umfasst: eine Zelldose (84), die ein Energiespeichermedium-Gehäuse (90) definiert, wobei die Zelldose (84) ein erstes Ende (86), das an dem Kühlmittelelement (56) gehalten ist, und ein zweites Ende (88) umfasst; eine Menge an Energiespeichermedium (92), die in dem Energiespeichermedium-Gehäuse (90) angeordnet ist; ein Wärmeabsorptionselement (100), das sich vom ersten Ende (86) zum zweiten Ende (88) durch die Menge des Energiespeichermediums (92) erstreckt, wobei das Wärmeabsorptionselement (100) eine Leitung (116) umfasst, die sich durch die Menge des Energiespeichermediums (92) erstreckt, wobei das Kühlmittelelement (56) eine erste Oberfläche (64), eine zweite Oberfläche (66) und einen zwischen der ersten Oberfläche (64) und der zweiten Oberfläche (66) angeordneten Kühlflüssigkeitsdurchgang (68) umfasst, wobei der Kühlflüssigkeitsdurchgang (68) einen Einlass (70) und einen Auslass (72) aufweist und das Wärmeabsorptionselement (100) in wärmeleitendem Kontakt mit der ersten (64) oder der zweiten Oberfläche (66) steht; und eine Rippe (74), wobei sich die Rippe (74) von der ersten Oberfläche (64) und der zweiten Oberfläche (66) in das Wärmeabsorptionselement (100) erstreckt und von dem Wärmeabsorptionselement (100) aufgenommen wird.

Inventors

• Neeraj S. Shidore
• Chinmaya Patil
• SeungHwan Keum
• Sanjay K. Mahajan
• Madhusudan Raghavan

Assignees

• GM Global Technology Operations LLC

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20231014

Priority Date

20230512

Claims (7)

1. Wiederaufladbares Energiespeichersystem (38), umfassend: ein Gehäuse (46) mit einem Innenbereich (54); ein im Innenbereich (54) des Gehäuses (46) angeordnetes Kühlmittelelement (56); und mehrere Energiespeicherzellen (78), die im Innenbereich (54) auf dem Kühlmittelelement (56) angeordnet sind, wobei jede der mehreren Energiespeicherzellen (78) umfasst: eine Zelldose (84), die ein Energiespeichermedium-Gehäuse (90) definiert, wobei die Zelldose (84) ein erstes Ende (86), das an dem Kühlmittelelement (56) gehalten ist, und ein zweites Ende (88) umfasst; eine Menge an Energiespeichermedium (92), die in dem Energiespeichermedium-Gehäuse (90) angeordnet ist; ein Wärmeabsorptionselement (100), das sich vom ersten Ende (86) zum zweiten Ende (88) durch die Menge des Energiespeichermediums (92) erstreckt, wobei das Wärmeabsorptionselement (100) eine Leitung (116) umfasst, die sich durch die Menge des Energiespeichermediums (92) erstreckt, wobei das Kühlmittelelement (56) eine erste Oberfläche (64), eine zweite Oberfläche (66) und einen zwischen der ersten Oberfläche (64) und der zweiten Oberfläche (66) angeordneten Kühlflüssigkeitsdurchgang (68) umfasst, wobei der Kühlflüssigkeitsdurchgang (68) einen Einlass (70) und einen Auslass (72) aufweist und das Wärmeabsorptionselement (100) in wärmeleitendem Kontakt mit der ersten (64) oder der zweiten Oberfläche (66) steht; und eine Rippe (74), wobei sich die Rippe (74) von der ersten Oberfläche (64) und der zweiten Oberfläche (66) in das Wärmeabsorptionselement (100) erstreckt und von dem Wärmeabsorptionselement (100) aufgenommen wird.
2. Wiederaufladbares Energiespeichersystem (38) nach Anspruch 1 , wobei die Leitung (116) aus einem wärmeleitenden Material gebildet ist, das mit einem elektrisch isolierenden Material beschichtet ist.
3. Wiederaufladbares Energiespeichersystem (38) nach Anspruch 1 , wobei das Wärmeabsorptionselement (100) einen ersten Endabschnitt (102) umfasst, der an die erste Oberfläche (64) des Kühlmittelelements (56) angeschlossen ist, und einen zweiten Endabschnitt (104), der in der Zelldose (84) endet.
4. Wiederaufladbares Energiespeichersystem (38) nach Anspruch 1 , wobei das Wärmeabsorptionselement (100) einen ersten Endabschnitt (102), der fluidisch an den Kühlflüssigkeitsdurchgang (68) angeschlossen ist, und einen zweiten Endabschnitt (104), der sich aus der Zelldose (84) heraus erstreckt, umfasst.
5. Wiederaufladbares Energiespeichersystem (38) nach Anspruch 4 , bei dem der erste Endabschnitt (102) fluidisch an den Kühlflüssigkeitsdurchgang (68) angeschlossen ist, wobei das Kühlmittelelement (56) entweder ein Wärmerohr (147) oder ein Phasenwechselmaterial-Element umfasst, das sich zwischen dem Kühlflüssigkeitsdurchgang (68) in die Leitung (116) erstreckt.
6. Wiederaufladbares Energiespeichersystem (38) nach Anspruch 1 , wobei die Zelldose (84) einen ersten Anschluss (94) umfasst, der an einem von dem ersten Ende (86) und dem zweiten Ende (88) angeordnet ist, und einen zweiten Anschluss (96), der an dem anderen von dem ersten Ende (86) und dem zweiten Ende (88) angeordnet ist, wobei sich das Wärmeabsorptionselement (100) durch jeden von dem ersten Anschluss (94) und dem zweiten Anschluss (96) erstreckt.
7. Fahrzeug (10), umfassend: eine Karosserie (12); einen in der Karosserie (12) gelagerten Elektromotor (34); und ein wiederaufladbares Energiespeichersystem (38) nach Anspruch 1 .

Description

EINLEITUNG Die Erfindung betrifft wiederaufladbare Energiespeichersysteme und insbesondere ein wiederaufladbares Energiespeichersystem für ein Fahrzeug mit Energiespeicherzellen mit einer internen Kühlstruktur. Wiederaufladbare Energiespeichersysteme (RESS) umfassen in der Regel ein oder mehrere Batteriepacks mit wiederaufladbaren Energiespeicherzellen. Der Batteriepack kann an ein Ladesystem angeschlossen sein, das die durch eine Last verlorene elektrische Energie wieder auflädt. Das Ladesystem kann Teil eines Fahrzeugs sein oder kann zu einer externen Ladestation gehören. Wenn ein Fahrzeug mit Strom versorgt wird, entlädt die Batterie gespeicherte elektrische Energie. Beim Aufladen und Entladen der gespeicherten elektrischen Energie entsteht Wärme, die, wenn sie nicht abgeführt wird, die Effizienz des Batteriepacks beeinträchtigen kann. Es gibt eine Vielzahl von Systemen, die zum Kühlen von Batterien eingesetzt werden. Viele Batterien verfügen zum Beispiel über ein Konvektionssystem, das einen Luftstrom über die Batteriebauteile leitet. Andere Systeme können Wärmesenken verwenden, die die Wärme von externen Batterieoberflächen absorbieren. Wieder andere Systeme können Kühlplatten verwenden. Eine Kühlplatte ist in der Regel aus Aluminium gefertigt und kann interne Durchgänge umfassen, durch die eine Flüssigkeit zirkuliert. Bestehende Systeme sind zwar effektiv, aber Zwangsluftsysteme und Kühlplatten haben nicht die erwünschte Effizienz, um große Wärmemengen zu absorbieren, die von größeren Batteriepacks erzeugt werden können. Dementsprechend wäre es wünschenswert, ein effizienteres Wärmeschutzsystem für Fahrzeugbatteriepacks zu entwickeln. DE 10 2021 121 017 A1 offenbart eine Batteriezelle und ein Batteriezellenmodul für ein Kraftfahrzeug. Die Batteriezelle weist ein zylindrisches Zellgehäuse mit einem Hohlzylinder, eine den Hohlzylinder auf einer ersten Stirnseite abschließende erste Abschlussplatte mit einer ersten Öffnung, einen Elektrodenwickel oder -stapel, und einen Stab auf, der sich entlang einer Längsachse des Hohlzylinders von einer zweiten Stirnseite des Hohlzylinders mit einem ersten Endbereich bis durch die erste Öffnung der ersten Stirnseite hindurch erstreckt, wobei der Elektrodenstapel im Wesentlichen radialsymmetrisch zur Längsachse des Stabs um den Stab herum innerhalb des Hohlzylinders angeordnet ist, und wobei der erste Endbereich zur Befestigung an einer ersten Befestigungseinrichtung ausgebildet ist. Das Batteriezellenmodul umfasst eine Mehrzahl von Batteriezellen und weist eine Rohrleitung auf, durch die ein Fluid aus einem Reservoir fließen kann, wobei die Rohrleitung sich entlang der Längsachse des Hohlzylinders erstreckt. Das Fluid kann Wärmeenergie mit dem Stab und damit indirekt mit dem Elektrodenstapel austauschen. DE 10 2012 203 285 A1 offenbart eine prismatische Zelle mit integrierter Kühlplatte. Dabei umfasst eine Batteriezellenbaugruppe eine Batteriezelle, die aktives Material umfasst, das ausgelegt ist, um aus einer elektrochemischen Reaktion Leistung zu erzeugen. Eine aus einem isolierenden Material gebildete Pouch umhüllt die Batteriezelle. Die Batteriezellenbaugruppe umfasst weiterhin ein Kühlelement mit einem inneren Abschnitt und einem äußeren Abschnitt. Der innere Abschnitt ist in dem Pouch angeordnet und steht mit der Batteriezelle in Wärmeverbindung. Der äußere Abschnitt ist außerhalb des Pouch angeordnet. Das Kühlelement ist ausgelegt, um eine während der elektrochemischen Reaktion erzeugte Wärme weg von der Batteriezelle zu leiten. KURZDARSTELLUNG Ein wiederaufladbares Energiespeichersystem umfasst ein Gehäuse mit einem Innenbereich, ein im Innenbereich des Gehäuses angeordnetes Kühlmittelelement und mehrere von im Innenbereich auf dem Kühlmittelelement angeordneten Energiespeicherzellen. Jede der mehreren Energiespeicherzellen umfasst eine Zelldose, die ein Energiespeichermedium-Gehäuse definiert. Die Zelldose umfasst ein erstes Ende, das an dem Kühlmittelelement gehalten ist, und ein zweites Ende. In dem Energiespeichermedium-Gehäuse ist eine bestimmte Menge an Energiespeichermedium angeordnet. Ein Wärmeabsorptionselement erstreckt sich vom ersten Ende zum zweiten Ende durch die Menge des Energiespeichermediums, wobei das Wärmeabsorptionselement eine Leitung umfasst, die sich durch die Menge des Energiespeichermediums erstreckt. Das Kühlmittelelement umfasst eine erste Oberfläche, eine zweite Oberfläche und einen Kühlflüssigkeitsdurchgang, der zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche angeordnet ist, wobei der Kühlflüssigkeitsdurchgang einen Einlass und einen Auslass aufweist und das Wärmeabsorptionselement in wärmeleitendem Kontakt mit der ersten Oberfläche oder der zweiten Oberfläche steht. Jede der mehreren Energiespeicherzellen umfasst ferner eine Rippe, die sich von der ersten und der zweiten Oberfläche in das Wärmeabsorptionselement erstreckt und von dem Wärmeabsorptionselement aufgenommen wird. Zusätzlich zu einem oder mehreren der hier b