DE102018100691A1 - High performance battery module or high power capacitor module - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Hochleistungsakkumodul oder -kondensatormodul, bestehend aus einem Kasten (10), in dem eine Kammer (11) vorgesehen ist; einer Elektrolytflüssigkeit (20), mit der die Kammer (11) befüllt ist; Batteriezellen (30), die in der Kammer (11) des Kastens (10) angebracht sind, wobei die Batteriezellen (30) in die Elektrolytflüssigkeit (20) elektrisch isoliert eingetaucht sind; und einer Wärmetauscheinheit (40), die mit der Kammer (11) des Kastens (10) verbunden ist, wodurch ein verschlossener Fluidumlaufsraum entsteht, wobei die Wärmetauscheinheit (40) die Elektrolytflüssigkeit (20) umlaufend aus der Kammer (11) herausbefördert, weiter die Temperatur der die Kammer (11) verlassenden Elektrolytflüssigkeit (20) senkt und sodann die gekühlte Elektrolytflüssigkeit (20) durch einen Eingang (12) des Kastens (10) in die Kammer (11) zurückbefördert. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zum automatischen Ausgleich der Ionenkonzentration vorgesehen, um die Ionenkonzentration der Elektrolytflüssigkeit (20) automtisch zu ermitteln und aufrechtzuerhalten . Erfindungsgemäß dient die Elektrolytflüssigkeit (20) als Kühlflüssigkeit des Hochleistungsakkumoduls oder -kondensatormoduls und kann das beim Aufladen/Entladen des Hochleistungsakkumoduls oder -kondensatormoduls entstehende Erhitzungsproblem lösen, sodass die Lebensdauer des Akkus oder des Kondensatorsystems verlängert wird.The invention relates to a Hochleistungsakkumodul or -kondensatormodul consisting of a box (10) in which a chamber (11) is provided; an electrolyte fluid (20) with which the chamber (11) is filled; Battery cells (30) mounted in the chamber (11) of the box (10), the battery cells (30) being immersed in the electrolyte liquid (20) electrically isolated; and a heat exchange unit (40) which is connected to the chamber (11) of the box (10), whereby a closed fluid circulation space is formed, wherein the heat exchange unit (40) circulating the electrolyte liquid (20) out of the chamber (11) further Temperature of the chamber (11) leaving the electrolyte liquid (20) lowers and then the cooled electrolyte liquid (20) through an input (12) of the box (10) back into the chamber (11). In a preferred embodiment of the invention, a device for automatic compensation of the ion concentration is also provided to automatically determine and maintain the ion concentration of the electrolyte liquid (20). According to the present invention, the electrolytic liquid (20) serves as a cooling liquid of the high-power battery module or capacitor and can solve the heating problem associated with charging / discharging the high-power battery module so that the life of the battery or the capacitor system is prolonged.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft eine Technik der Temperaturregelung von Sekundärbatterien, insbesondere ein Hochleistungsakkumodul oder Hochleistungskondensatormodul, bei dem die Elektrolytflüssigkeit als Kühlflüssigkeit dient.The invention relates to a technique of controlling the temperature of secondary batteries, in particular a Hochleistungsakkumodul or high-power capacitor module, wherein the electrolyte liquid serves as a cooling liquid.
Stand der TechnikState of the art
Um Verschmutzungen (z.B. Luftverschmutzung), die durch mit fossilen Brennstoffen wie Benzin oder Diesel angetriebene Fahrzeuge mit verursacht sind, zu verringern, sind Elektrofahrzeuge, Hybridelektrofahrzeuge und Plug-In-Hybridelektrofahrzeuge entwickelt worden. In der Regel umfasst ein Akku (Kurzform von Akkumulator) für Fahrzeuge eine Vielzahl von Batteriezellen, wobei in solche Batteriezellen häufig Lithiumionenakkus eingesetzt werden. Mehrere gekapselte Batteriezellen werden in Serie/parallel aneinander angeschlossen und weiter zu einem Akkumodul/Akkupaket gekapselt. Je nach dem Bedarf an elektrischer Energie wird häufig eine Vielzahl von Akkumodulen/Akkupaketen bei einem Fahrzeug eingesetzt, die mehrere tausend Batteriezellen umfassen.In order to reduce soiling (e.g., air pollution) caused by vehicles powered by fossil fuels such as gasoline or diesel, electric vehicles, hybrid electric vehicles, and plug-in hybrid electric vehicles have been developed. As a rule, a rechargeable battery (short form of rechargeable battery) for vehicles comprises a multiplicity of battery cells, lithium ion rechargeable batteries frequently being used in such battery cells. Several encapsulated battery cells are connected in series / parallel to each other and further encapsulated to a battery module / battery pack. Depending on the demand for electrical energy, a plurality of battery modules / battery packs are frequently used in a vehicle, which comprise several thousand battery cells.
Bei den mit elektrischer Energie angetriebenen Fahrzeugen besteht unvermeidlich das Problem der Erhitzung, die sich beim Aufladen/Entladen der Akkus ereignet. Die Temperatur stellt einen entscheidenden Faktor für die Standzeit und Sicherheit eines Akkus dar. Je höher die Temperatur des Akkus ist, desto heftiger werden die Sekundärreaktionen im Inneren des Akkus, die die Standzeit des Akkus verkürzen und im schlimmsten Fall dazu führen, dass die Wärme außer Kontrolle gerät, was einen Brand oder eine Explosion des Akkus hervorrufen kann. Die angemessene Betriebstemperatur von Lithiumionenakkus liegt zwischen 25°C und 40°C. Aus diesem Grund ist das Management der Temperatur des Akkus zu einem Forschungsschwerpunkt bei Akkus geworden.In the case of vehicles powered by electric power, there is inevitably a problem of heating that occurs during charging / discharging of the batteries. Temperature is a critical factor in the life and safety of a battery. The higher the temperature of the battery, the more intense the secondary reactions inside the battery will shorten the life of the battery and, in the worst case, cause the heat to go out Control device, which can cause a fire or explosion of the battery. The appropriate operating temperature of lithium ion batteries is between 25 ° C and 40 ° C. For this reason, the management of the temperature of the battery has become a research focus on batteries.
Bei vielen Anwendungen von Elektrofahrzeugen werden Hochleistungsakkusysteme und/oder -kondensatorsysteme gebraucht. Gegenwärtig gibt es außer der Methode, dass um den gekapselten Akku und/oder die Kondensatoreinheit herum ein Kühlmittel wie z.B. Luft, eine Flüssigkeit oder ein Festkörper angeordnet wird, keine weiteren Methoden.Many electric vehicle applications require high performance battery systems and / or capacitor systems. At present, besides the method, there is a coolant around the encapsulated battery and / or the condenser unit, such as e.g. Air, a liquid or a solid is placed, no further methods.
Es ist bekannt, dass die Temperatur des Akkus mit Lithiumionenakkus durch Luftkühlung, Flüssigkeitskühlung und Kühlung mit Speicherstoffen geregelt werden kann. Beispielsweise offenbart die Veröffentlichung
Bei den oben genannten bekannten technischen Ausführungen ist grundsätzlich ein Kühlmodul außerhalb des Akkus/Kondensatormoduls angeordnet, wobei bei diesen technischen Ausführungen entweder die Kühlanordnung um den Akku und/oder den Kondensatorakku/das Kondensatormodul herum verbessert worden ist oder sich darauf konzentriert, die Kühlplatte oder die Wärmeableitbaugruppe, die außerhalb des Akkus/des Kondensatormoduls angeordnet ist, aus vielen unterschiedlichen Materialien herzustellen. Dabei sind der Akku/Kondensator und das Kühlsystem deutlich als zwei voneinander unabhängige Teile angeordnet, wobei der Effekt der Kühlung des Akkus bei einer derartigen Struktur jedoch beschränkt ist. Die Beschränkung der Kühlleistung ist darauf zurückzuführen, dass ein Lithiumakku in der Regel aus einer Anode (beispielsweise Graphit), einer Kathode (beispielsweise Lithium), einem Elektrolyt und einem Separator besteht, wobei der Elektrolyt in den meisten Akkus eine Flüssigkeit ist und so auch Elektrolytflüssigkeit genannt wird. Um Oxidation und Feuchtigkeit zu verhindern, müssen die Elektroden, der Elektrolyt und der notwenige Separator in einer permanent verschlossenen Verpackung eingekapselt werden, wobei die Wärmeleitung durch das Verpackungsmaterial verringert wird, sodass eine direkte Wärmeleitung der Elektrolytflüssigkeit nicht möglich ist. Zudem handelt es sich bei den vorgenannten bekannten Techniken um Methoden zur Senkung der Temperatur außerhalb des Akkumoduls/des Akkupakets.In the above-mentioned known technical embodiments, a cooling module is generally arranged outside the battery / capacitor module, wherein in these technical embodiments either the cooling arrangement around the battery and / or the capacitor battery / the capacitor module has been improved or concentrated on the cooling plate or the Heat dissipation assembly, which is located outside the battery / capacitor module, made of many different materials. The battery / capacitor and the cooling system are clearly arranged as two independent parts, but the effect of the cooling of the battery is limited in such a structure. The limitation of the cooling performance is due to the fact that a lithium battery usually consists of an anode (for example graphite), a cathode (for example lithium), an electrolyte and a separator, the electrolyte being a liquid in most of the batteries and thus also electrolyte fluid is called. In order to prevent oxidation and moisture, the electrodes, the electrolyte and the necessary separator must be encapsulated in a permanently sealed package, whereby the heat conduction is reduced by the packaging material, so that a direct heat conduction of the electrolyte liquid is not possible. In addition, the aforementioned known techniques are methods for lowering the temperature outside the battery module / battery pack.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hochleistungsakkumodul oder -kondensatormodul zu schaffen, bei dem das beim Aufladen/Entladen des Hochleistungsakkumoduls oder -kondensatormoduls entstehende Erhitzungsproblem gelöst wird.The invention has for its object to provide a high performance accumulator module or To provide capacitor module, in which the heating problem arising during charging / discharging of the high-performance accumulator module or capacitor module is solved.
Technische LösungTechnical solution
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Hochleistungsakkumodul oder -kondensatormodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Hochleistungsakkumodul oder -kondensatormodul für Fahrzeuge und eine Ladevorrichtung dafür mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a Hochleistungsakkumodul or -kondensatormodul with the features of claim 1 and a Hochleistungsakkumodul or -kondensatormodul for vehicles and a charging device therefor with the features of claim 7. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Das erfindungsgemäße Hochleistungsakkumodul oder -kondensatormodul umfasst einen Kasten, der ein starrer oder nachgiebiger Behälter sein kann, wobei im Kasten eine Kammer vorgesehen ist, wobei der Kasten einen Eingang und einen Ausgang aufweist, die mit dem Inneren der Kammer in Verbindung stehen; einer Elektrolytflüssigkeit, mit der die Kammer befüllt ist. Das erfindungsgemäße Hochleistungsakkumodul oder -kondensatormodul umfasst ferner nicht gekapselte Batteriezellen, die in der Kammer des Kastens angebracht sind, wobei die Batteriezellen in die Elektrolytflüssigkeit eingetaucht sind, wobei eine erste Elektrode an der Außenseite des Kastens angeordnet und an die Pluspole der Batteriezellen elektrisch angeschlossen ist und eine zweite Elektrode an der Außenseite des Kastens angeordnet und an die Minuspole der Batteriezellen elektrisch angeschlossen ist; Das erfindungsgemäße Hochleistungsakkumodul oder -kondensatormodul umfasst ferner eine Wärmetauscheinheit, die an den Eingang und den Ausgang des Kastens so angeschlossen ist, dass die Wärmetauscheinheit und die Kammer zusammen einen verschlossenen Fluidumlaufraum bilden, wobei die Wärmetauscheinheit umlaufend durch den Ausgang die Elektrolytflüssigkeit aus der Kammer herausbefördert, weiter die Temperatur der die Kammer verlassenden Elektrolytflüssigkeit senkt und sodann die gekühlte Elektrolytflüssigkeit durch den Eingang in die Kammer zurückbefördert. Erfindungsgemäß wird die Elektrolytflüssigkeit als Kühlmittel für das Hochleistungsakkumodul oder -kondensatormodul verwendet, wobei die nicht gekapselten Batteriezellen unmittelbar im Inneren durch die Elektrolytflüssigkeit gekühlt werden. Auf diese Weise wird das beim Aufladen/Entladen des Hochleistungsakkumoduls oder -kondensatormoduls entstehende Erhitzungsproblem gelöst.The high capacity accumulator module or capacitor module of the present invention comprises a box which may be a rigid or compliant container, wherein a chamber is provided in the box, the box having an inlet and an outlet communicating with the interior of the chamber; an electrolyte fluid with which the chamber is filled. The high-capacity battery module or capacitor module according to the invention further comprises non-encapsulated battery cells mounted in the chamber of the box, wherein the battery cells are immersed in the electrolyte liquid, wherein a first electrode is disposed on the outside of the box and electrically connected to the positive terminals of the battery cells, and a second electrode is disposed on the outside of the box and electrically connected to the negative terminals of the battery cells; The high-capacity battery module or capacitor module according to the invention further comprises a heat exchange unit which is connected to the inlet and the outlet of the box so that the heat exchange unit and the chamber together form a sealed fluid circulation space, wherein the heat exchange unit circulates through the outlet the electrolyte liquid out of the chamber, further lowers the temperature of the electrolyte liquid leaving the chamber and then returns the cooled electrolyte liquid through the entrance into the chamber. According to the invention, the electrolyte liquid is used as the coolant for the high-performance battery module or capacitor module, wherein the non-encapsulated battery cells are cooled directly in the interior by the electrolyte liquid. In this way, the heating problem arising during charging / discharging of the high power battery module or capacitor module is solved.
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst das Hochleistungsakkumodul oder -kondensatormodul ferner eine Vorrichtung zum automatischen Ausgleich der Ionenkonzentration, welche Vorrichtung der Ermittlung der Ionenkonzentration der Elektrolytflüssigkeit in der Kammer dient und bei einer festgestellten niedrigen Ionenkonzentration die Kammer oder einen Wärmetauscher der Wärmetauscheinheit mit der gleichen Elektrolytflüssigkeit von hoher Konzentration nachfüllt. Somit kann die Ionenkonzentration der Elektroden der nicht gekapselten Batteriezellen stabil gehalten werden, um zu vermeiden, dass die Kapazität des Akkus durch die Verringerung der Anzahl von Lithiumionen verkleinert wird. Dadurch wird eine verlängerte Standzeit des Akkus oder des Kondensatormoduls erzielt.In a further preferred embodiment of the invention, the high performance battery module or capacitor module further comprises an ion balance automatic compensation device which serves to detect the ion concentration of the electrolyte fluid in the chamber and, at a detected low ion concentration, the chamber or a heat exchanger of the heat exchange unit with the same Refilling electrolyte fluid of high concentration. Thus, the ion concentration of the electrodes of the non-encapsulated battery cells can be kept stable to avoid that the capacity of the battery is reduced by the reduction of the number of lithium ions. This results in a longer service life of the battery or the capacitor module.
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst das Hochleistungsakkumodul oder -kondensatormodul ferner eine Ladevorrichtung, die an eine externe Stromquelle, die erste Elektrode und die zweite Elektrode elektrisch angeschlossen ist. Die Ladevorrichtung lädt die Batteriezellen mit dem Strom von der externen Stromquelle auf.In a further preferred embodiment of the invention, the high power battery module or capacitor module further comprises a charging device electrically connected to an external power source, the first electrode and the second electrode. The charging device charges the battery cells with the power from the external power source.
Vorteilhafterweise umfasst die Wärmetauscheinheit einen Wärmetauscher und eine Pumpe, die jeweils über eine Leitung an den Eingang und den Ausgang des Kastens angeschlossen sind. Umlaufend befördert die Pumpe die Elektrolytflüssigkeit durch den Ausgang aus der Kammer heraus. Weiter wird die Temperatur der die Kammer verlassenden Elektrolytflüssigkeit durch den Wärmetauscher gesenkt. Schließlich wird die gekühlte Elektrolytflüssigkeit durch den Eingang in die Kammer zurückbefördert.Advantageously, the heat exchange unit comprises a heat exchanger and a pump, which are each connected via a line to the input and the output of the box. Circumferentially, the pump carries the electrolyte fluid out through the exit from the chamber. Further, the temperature of the electrolyte liquid leaving the chamber is lowered by the heat exchanger. Finally, the cooled electrolyte liquid is returned through the entrance to the chamber.
Vorteilhafterweise ist die Wärmetauscheinheit an einer Ladesäule angebracht. Die Ladesäule weist eine Ladepistole auf, in der ein erster Fluidanschluss und ein zweiter Fluidanschluss eingebaut sind, wobei der erste Fluidanschluss an den Eingang des Kastens und der zweite Fluidanschluss dan den Ausgang des Kastens anzuschließen ist. Ferner sind der Wärmeaustauschmedium-Eingang und -Ausgang des Wärmetauschers der Wärmetauscheinheit jeweils an den ersten und zweiten Fluidanschluss der Ladepistole der Ladesäule angeschlossen.Advantageously, the heat exchange unit is attached to a charging station. The charging station has a charging gun, in which a first fluid port and a second fluid port are installed, wherein the first fluid port to the input of the box and the second fluid port is connected to the output of the box dan. Further, the heat exchange medium inlet and outlet of the heat exchanger of the heat exchange unit are respectively connected to the first and second fluid ports of the charging gun of the charging station.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf ein Hochleistungsakkumodul oder -kondensatormodul für Fahrzeuge und eine Ladevorrichtung dafür. Das Hochleistungsakkumodul oder -kondensatormodul umfasst einen Kasten, der ein starrer oder nachgiebiger Behälter sein kann, wobei im Kasten eine Kammer vorgesehen ist, wobei der Kasten einen Eingang und einen Ausgang aufweist, die mit dem Inneren der Kammer in Verbindung stehen. Das Hochleistungsakkumodul oder -kondensatormodul umfasst ferner eine Elektrolytflüssigkeit, mit der die Kammer befüllt ist, sowie nicht gekapselte Batteriezellen, die in der Kammer des Kastens angebracht sind, wobei die Batteriezellen in die Elektrolytflüssigkeit eingetaucht sind, wobei eine erste Elektrode an der Außenseite des Kastens angeordnet und an die Pluspole der Batteriezellen elektrisch angeschlossen ist und eine zweite Elektrode an der Außenseite des Kastens angeordnet und an die Minuspole der Batteriezellen elektrisch angeschlossen ist. Ferner umfasst das Hochleistungsakkumodul oder -kondensatormodul eine Wärmetauscheinheit, die an den Eingang und den Ausgang des Kastens so angeschlossen ist, dass die Wärmetauscheinheit und die Kammer zusammen einen verschlossenen Fluidumlaufraumbilden, wobei die Wärmetauscheinheit umlaufend durch den Ausgang die Elektrolytflüssigkeit aus der Kammer herausbefördert, weiter die Temperatur der die Kammer verlassenden Elektrolytflüssigkeit senkt und sodann die gekühlte Elektrolytflüssigkeit durch den Eingang in die Kammer zurückbefördert. Die Ladevorrichtung ist an eine externe Stromquelle, die erste Elektrode und die zweite Elektrode elektrisch angeschlossen. Die Ladevorrichtung lädt die Batteriezellen mit dem Strom von der externen Stromquelle auf.The present invention further relates to a high performance battery module or capacitor module for vehicles and a charging apparatus therefor. The high capacity accumulator module or condenser module includes a box, which may be a rigid or compliant container, wherein a chamber is provided in the box, the box having an inlet and an outlet communicating with the interior of the chamber. The high-capacity battery module or capacitor module further comprises an electrolyte fluid with which the chamber is filled and unencapsulated battery cells which are mounted in the chamber of the box, wherein the battery cells are immersed in the electrolyte liquid, wherein a first Electrode disposed on the outside of the box and is electrically connected to the positive terminals of the battery cells and a second electrode disposed on the outside of the box and is electrically connected to the negative terminals of the battery cells. Further, the high capacity battery module or condenser module includes a heat exchange unit connected to the entrance and exit of the box such that the heat exchange unit and the chamber together form a sealed fluid circulation space, the heat exchange unit circulating through the exit carrying the electrolyte fluid out of the chamber Temperature of the electrolyte leaving the chamber lowers and then the cooled electrolyte fluid through the entrance back into the chamber. The charging device is electrically connected to an external power source, the first electrode and the second electrode. The charging device charges the battery cells with the power from the external power source.
Beim erfindungsgemäßen Hochleistungsakkumodul oder -kondensatormodul und der Ladevorrichtung dafür ist es vorteilhaft, den Wärmetauscher an der Vorderseite eines Fahrzeugs anzubringen und die Temperatur der Elektrolytflüssigkeit durch Luft- oder Wasserkühlung zu senken. Die gekühlte Elektrolytflüssigkeit wird weiter durch den Eingang des Kastens in die Kammer zurückbefördert.In the high-capacity battery module or capacitor module according to the invention and the charging device therefor, it is advantageous to attach the heat exchanger to the front of a vehicle and to lower the temperature of the electrolyte fluid by air or water cooling. The cooled electrolyte fluid is further conveyed back through the entrance of the box into the chamber.
Beim erfindungsgemäßen Hochleistungsakkumodul oder -kondensatormodul und der Ladevorrichtung dafür ist die Wärmetauscheinheit vorteilhafterweise an einer Ladesäule angebracht. Die Ladesäule weist eine Ladepistole auf, in der ein erster Fluidanschluss und ein zweiter Fluidanschluss eingebaut sind, wobei der erste Fluidanschluss an den Eingang des Kastens und der zweite Fluidanschluss an den Ausgang des Kastens anzuschließen ist. Ferner sind der Wärmeaustauschmedium-Eingang und -Ausgang des Wärmetauschers der Wärmetauscheinheit jeweils an den ersten und zweiten Fluidanschluss der Ladepistole der Ladesäule angeschlossen. So kann das beim Aufladen/Entladen des Hochleistungsakkumoduls oder -kondensatormoduls entstehende Erhitzungsproblem beim Aufladen des Fahrzeugs mit einer Ladesäule gelöst werden.In the high power battery module or capacitor module according to the invention and the charging device therefor, the heat exchange unit is advantageously mounted on a charging station. The charging station has a charging gun in which a first fluid port and a second fluid port are installed, wherein the first fluid port is to be connected to the input of the box and the second fluid port to the output of the box. Further, the heat exchange medium inlet and outlet of the heat exchanger of the heat exchange unit are respectively connected to the first and second fluid ports of the charging gun of the charging station. Thus, the heating problem associated with charging / discharging the high power battery module or capacitor module when charging the vehicle with a charging station can be solved.
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Hochleistungsakkumodul oder -kondensatormoduls und der Ladevorrichtung dafür umfasst das Hochleistungsakkumodul oder -kondensatormodul ferner eine an der Ladesäule angeordnete vorrichtung zum automatischen Ausgleich der Ionenkonzentration, welche Vorrichtung der Ermittlung der Ionenkonzentration der Elektrolytflüssigkeit in der Kammer dient und bei einer festgestellten niedrigen Ionenkonzentration die Kammer oder die Wärmetauscheinheit mit der gleichen Elektrolytflüssigkeit mit hoher Konzentration nachfüllt.In a further preferred embodiment of the high-power battery module or capacitor module according to the invention and the charging device therefor, the high-power battery module or capacitor module further comprises an automatic ion concentration compensation device disposed on the charging column, which device serves to detect the ionic concentration of the electrolyte fluid in the chamber and if detected low ion concentration refills the chamber or heat exchange unit with the same high concentration electrolyte fluid.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung zum automatischen Ausgleich der Ionenkonzentration einen Detektor, der der Ermittlung der Ionenkonzentration der Elektrolytflüssigkeit in der Kammer dient, sowie einen ersten Behälter, der dem Speichern einer Elektrolytflüssigkeit mit hoher Ionenkonzentration dient, und einen zweiten Behälter, der dem Speichern einer Elektrolytflüssigkeit mit niedriger Ionenkonzentration dient. Die Vorrichtung zum automatischen Ausgleich der Ionenkonzentration umfasst ferner einen Verteiler, der an den ersten Behälter, den zweiten Behälter und die Kammer angeschlossen ist, wobei der Verteiler die Kammer wahlweise mit der Elektrolytflüssigkeit mit hoher Ionenkonzentration im erstenBehälter oder der Elektrolytflüssigkeit mit niedriger Ionenkonzentration im zweiten Behälter nachfüllt, und einen Steuerschaltkreis, an den der Detektor und der Verteiler elektrisch angeschlossen sind, wobei der Steuerschaltkreis gemäß der durch den Detektor ermittelten Ionenkonzentration der Elektrolytflüssigkeit in der Kammer den Verteiler ansteuert, die Kammer mit der Elektrolytflüssigkeit mit hoher Ionenkonzentration im ersten Behälter oder der Elektrolytflüssigkeit mit niedriger Ionenkonzentration im zweiten Behälter nachzufüllen.Preferably, the apparatus for automatically balancing the ion concentration comprises a detector for detecting the ion concentration of the electrolyte liquid in the chamber, a first container for storing a high ion concentration electrolyte liquid, and a second container for storing an electrolyte liquid low ion concentration is used. The apparatus for automatically balancing the ion concentration further comprises a manifold connected to the first container, the second container and the chamber, the manifold selectively communicating the chamber with the high ion concentration electrolyte liquid in the first container or the low ion concentration electrolyte liquid in the second container and a control circuit to which the detector and the manifold are electrically connected, the control circuit driving the manifold according to the ion concentration of the electrolyte liquid in the chamber as determined by the detector, the chamber having the high ion concentration electrolyte liquid in the first tank or the electrolyte liquid Refill with low ion concentration in the second container.
Vorzugsweise ist die Ladevorrichtung an der Ladesäule angeordnet, die an den Netzstrom elektrisch angeschlossen ist, der als externe Stromquelle für die Ladevorrichtung dient.Preferably, the charging device is arranged on the charging station, which is electrically connected to the mains current, which serves as an external power source for the charging device.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist die Ladevorrichtung an einem Fahrzeug angebracht und an den Generator des Fahrzeugs elektrisch angeschlossen, wobei die durch den Generator erzeugte elektrische Energie als externe Stromquelle dient.In a further advantageous embodiment, the charging device is mounted on a vehicle and electrically connected to the generator of the vehicle, wherein the electrical energy generated by the generator serves as an external power source.
Das erfindungsgemäße Hochleistungsakkumodul oder -kondensatormodul ist insofern vorteilhaft, als eine Elektrolytflüssigkeit als Kühlmittel für das Hochleistungsakkumodul oder -kondensatormodul eingesetzt ist und die nicht gekapselten Batteriezellen (bestehend aus einer Kathode, einem Separator und einer Anode) in der Kammer des Kastens verpackt sind, sodass die als Kühlmittel dienende Elektrolytflüssigkeit über einen verschlossenen Schlauch oder ein verschlossenes Rohr in die Kammer eintritt und die Kammer verlässt. Beim Aufladen/Entladen des Akkus kann die durch die Batteriezellen erzeugte Wärme zusammen mit der Elektrolytflüssigkeit in den Wärmetauscher an der anderen Seite des Kastens gelangen und dort gekühlt werden. Auf diese Weise kann das beim Aufladen/Entladen des Hochleistungsakkumoduls oder -kondensatormoduls entstehende Erhitzungsproblem gelöst werden, und die Standzeit des Akkus und/oder des Kondensatorsystems kann auch dadurch verlängert werden. Zudem sorgt die Vorrichtung zum automatischen Ausgleich der Ionenkonzentration dafür, dass die Ionenkonzentration der Elektroden der nicht gekapselten Batteriezellen stabil gehalten wird, um zu vermeiden, dass die Kapazität des Akkus durch die Verringerung der Anzahl von Lithiumionen verkleinert wird. Dadurch wird eine verlängerte Standzeit des Akkus oder des Kondensatormoduls erzielt.The high-capacity battery module or capacitor module according to the invention is advantageous in that an electrolyte liquid is used as a coolant for the high-capacity battery module or capacitor module and the non-encapsulated battery cells (consisting of a cathode, a separator and an anode) are packed in the chamber of the box, so that the electrolyte fluid serving as a coolant enters the chamber via a sealed tube or a sealed tube and leaves the chamber. When charging / discharging the battery, the heat generated by the battery cells can get together with the electrolyte liquid in the heat exchanger on the other side of the box and cooled there. In this way, the heating problem arising during charging / discharging of the high-power battery module or capacitor module can be solved, and the service life of the battery and / or the capacitor system can also be prolonged thereby. moreover The device for automatically balancing the ion concentration ensures that the ion concentration of the electrodes of the non-encapsulated battery cells is kept stable in order to avoid that the capacity of the battery is reduced by reducing the number of lithium ions. This results in a longer service life of the battery or the capacitor module.
Figurenlistelist of figures
-
1 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hochleistungsakkumodul oder -kondensatormoduls,1 shows a schematic representation of the structure of an embodiment of a Hochleistungsakkumodul or -kondensatormoduls invention, -
2 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hochleistungsakkumodul oder -kondensatormoduls,2 shows a schematic representation of the structure of a further embodiment of a Hochleistungsakkumodul or -kondensatormoduls invention, -
3 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hochleistungsakkumodul oder -kondensatormoduls,3 shows a schematic representation of the structure of a further embodiment of a Hochleistungsakkumodul or -kondensatormoduls invention, -
4 zeigt eine schematische Darstellung eines Teilaufbaus der Erfindung, wobei der Aufbau einer Ausführung eines Kastens veranschaulicht ist,4 shows a schematic representation of a partial structure of the invention, wherein the construction of an embodiment of a box is illustrated, -
5 zeigt eine schematische Darstellung eines Teilaufbaus der Erfindung, wobei der Aufbau einer Ausführung einer Ladevorrichtung veranschaulicht ist, und5 shows a schematic representation of a partial structure of the invention, wherein the construction of an embodiment of a charging device is illustrated, and -
6 zeigt eine schematische Darstellung eines Teilaufbaus der Erfindung, wobei der Aufbau einer Ausführung einer an einem Fahrzeug angebrachten Wärmetauscheinheit veranschaulicht ist.6 shows a schematic representation of a partial structure of the invention, wherein the construction of an embodiment of a vehicle mounted on a heat exchange unit is illustrated.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter AusführungsbeispieleDetailed description of preferred embodiments
Im Folgenden werden Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung anhand der detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen beschränkt.In the following, objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description of embodiments and the accompanying drawings. However, the invention is not limited to this description and the accompanying drawings.
Wie in
Dabei ist im Inneren des Kastens
Die Kammer
Die nicht gekapselten Batteriezellen
Die Wärmetauscheinheit
In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Wärmetauscheinheit
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß
Die vorliegende Erfindung stellt einerseits ein Hochleistungsakkumodul für Fahrzeuge bereit. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in die Kammer
Selbstverständlich ist es möglich, die Batteriezellen
Vorzugsweise wird der Wärmetauscher
Beim Einsatz des erfindungsgemäßen Hochleistungsakkumodul oder -kondensatormodul ist der Wärmetauscher
Beim erfindungsgemäßen Hochleistungsakkumodul oder -kondensatormodul und der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung dafür ist die Ladevorrichtung
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Hochleistungsakkumoduls oder -kondensatormoduls und der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung dafür ist die Ladevorrichtung
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben worden ist, ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass vielmehr Abwandlungen in der Weise möglich sind, dass einzelne Merkmale weggelassen oder andersartige Kombinationen von Merkmalen verwirklicht werden können, solange der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche nicht verlassen wird. Die Offenbarung der vorliegenden Erfindung schließt sämtliche Kombinationen der vorgestellten Einzelmerkmale mit ein.Although the present invention has been described in detail with reference to the embodiments, it will be understood by those skilled in the art that the invention is not limited to these embodiments, but rather modifications are possible in the manner that individual features omitted or other combinations of features can be realized as long as the scope of protection of the appended claims is not abandoned. The disclosure of the present invention includes all combinations of the featured individual features.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Kastenbox
- 1111
- Kammerchamber
- 1212
- Eingangentrance
- 1313
- Ausgangexit
- 1414
- erste Schnittstelle für elektrische Steckverbinderfirst interface for electrical connectors
- 1515
- zweite Schnittstelle für elektrische Steckverbindersecond interface for electrical connectors
- 2020
- Elektrolytflüssigkeitelectrolyte fluid
- 2121
- erste Elektrodefirst electrode
- 2222
- zweite Elektrodesecond electrode
- 3030
- Batteriezellebattery cell
- 4040
- WärmetauscheinheitHeat exchange unit
- 4141
- Wärmetauscherheat exchangers
- 4242
- Pumpepump
- 5050
- Vorrichtung zum automatischen Ausgleich der IonenkonzentrationDevice for automatic compensation of the ion concentration
- 5151
- erster Behälterfirst container
- 5252
- zweiter Behältersecond container
- 5353
- Detektordetector
- 5454
- Verteilerdistributor
- 5555
- SteuerschaltkreisControl circuit
- 6060
- Ladevorrichtungloader
- 6161
- erstes Stromkabelfirst power cable
- 6262
- zweites Stromkabelsecond power cable
- 6363
- LadeschnittstelleLoading interface
- 6464
- erster Schnellanschlussfirst quick connection
- 641 641
- Leitungmanagement
- 6565
- zweiter Schnellanschlusssecond quick connection
- 651651
- Leitungmanagement
- 7070
- Ladepistoleloading pistol
- 7171
- erster Fluidanschlussfirst fluid connection
- 7272
- zweiter Fluidanschlusssecond fluid connection
- 7373
- Ladesteckercharging plug
- AA
- Ladesäulecharging station
- PP
- externe Stromquelleexternal power source
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 2011/0059347 A1 [0005]US 2011/0059347 A1 [0005]
- CN 202076386 U [0005]CN 202076386 U [0005]
- US 2010/0279154 A1 [0005]US 2010/0279154 A1 [0005]
Claims (15)
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---|---|---|---|
DE102018100691.8A DE102018100691A1 (en) | 2018-01-12 | 2018-01-12 | High performance battery module or high power capacitor module |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018100691.8A DE102018100691A1 (en) | 2018-01-12 | 2018-01-12 | High performance battery module or high power capacitor module |
Publications (1)
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---|---|
DE102018100691A1 true DE102018100691A1 (en) | 2019-07-18 |
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ID=67068573
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DE102018100691.8A Withdrawn DE102018100691A1 (en) | 2018-01-12 | 2018-01-12 | High performance battery module or high power capacitor module |
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-
2018
- 2018-01-12 DE DE102018100691.8A patent/DE102018100691A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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