DE19829293A1

DE19829293A1 - Batterie-Kühlsystem

Info

Publication number: DE19829293A1
Application number: DE1998129293
Authority: DE
Inventors: Akihisa Kokubo; Katsuya Ishii; Keiichiro Banzai
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-07-02
Filing date: 1998-06-30
Publication date: 1999-01-07
Also published as: JP4123541B2; US6106972A; JPH1126031A

Description

Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem für eine Batterie (eine Speicherbatterie), die in einem Fahrzeug, beispielsweise einem hybrid-betriebenen Fahrzeug, eingebaut ist.

Von einer als Elektroquelle für ein Elektrofahrzeug oder ein hybrid-betriebenes Fahrzeug verwendeten Batterie wird gefordert, daß sie ein hohe Spannung und eine große Kapazität besitzt. Daher besteht diese Batterie im allgemeinen aus ei ner Vielzahl von elektrisch miteinander in Reihe angeschlossenen Zellen. Diese Art einer Batterie wird als eine Batterieeinheit bezeichnet.

Bei der Batterieeinheit kann jedoch Wärme nicht nur durch chemische Reaktio nen, sondern auch durch einen Joule-Verlust, bewirkt während der Lade- und Entlade-Zyklen, in jeder Zelle entwickelt werden, was zu einer Erhöhung der Tem peratur der Batterieeinheit führt. Die Erhöhung der Temperatur beeinträchtigt die Lebensdauer der Batterie und andere Batterieeigenschaften nachteilig. Daher sind zur Lösung des obenangegebenen Problems verschiedene Arten von Batte rie-Kühlsystemen vorgeschlagen worden.

Beispielsweise schlägt JP-A-8-222 280 eine Wärmeleitung bzw. ein Wärmerohr mit einem Verdampfungsteil am einen Ende und einem Kondensationsteil am an deren Ende vor. Der Verdampfungsteil ist in ein luftdichtes Gehäuse eingesetzt, in dem eine Vielzahl von Batteriezellen untergebracht ist, während der Kondensati onsteil von dem luftdichten Gehäuse aus nach oben vorsteht. Die Wärmeleitung enthält eine Kühlmittelflüssigkeit. Die Kühlmittelflüssigkeit, die in dem Verdamp fungsteil enthalten ist, absorbiert von den Zellen entwickelte Wärme, so daß sie verdampft und sich zu einem Kühlmittelgas verändert. Dann bewegt sich das Kühlmittelgas zu dem Kondensationsteil nach oben, und verliert es die Wärme in dem Kondensationsteil, so daß es kondensiert, um zu dem flüssigen Zustand wie der zurückzukehren. Hierbei wird die Wärme von dem Kühlmittelgas an die Au ßenluft übertragen bzw. abgegeben.

Bei der Batterieeinheit, die von der Wärmeleitung bzw. dem Wärmerohr Gebrauch macht, tritt jedoch leicht eine Veränderung bzw. Unterschiedlichkeit der Tempe ratur innerhalb des luftdichten Gehäuses auf. Insbesondere ist in dem luftdichten Gehäuse die Kühlwirkung an dem von dem Verdampfungsteil der Wärmeleitung abgelegenen Bereich kleiner als diejenige an dem dem Verdampfungsteil be nachbarten Bereich, was zu der Veränderung bzw. Unterschiedlichkeit der Tem peratur in dem luftdichten Gehäuse der Batterieeinheit führt. Wenn die Batterie einheit eine Veränderung bzw. Unterschiedlichkeit der Temperatur in dem luft dichten Gehäuse aufweist, werden die Kapazitäten der Zellen, die in dem Teil mit einer höheren Temperatur angeordnet sind, d. h. an dem von dem Verdamp fungsteil der Wärmeleitung abgelegenen Bereich angeordnet sind, im Vergleich zu denjenigen an dem Teil mit einer niedrigeren Temperatur plötzlich herabgesetzt, wenn die Lade- und Entladezyklen fortschreiten. Bei einigen Arten von Batterien können die in einem gewissen Ausmaß beeinträchtigten Zellen entflammbares Wasserstoffgas erzeugen.

Die Erfindung ist im Hinblick auf die obenangegebenen Probleme geschaffen worden. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Batterie-Kühlsystem zu schaffen, das in der Lage ist, eine Vielzahl von in einem luftdichten Gehäuse enthaltenen Batteriezellen gleichmäßig abzukühlen. Eine weitere der Erfindung besteht darin, ein Batterie-Kühlsystem mit einer kleinen Baugröße zu schaffen. Ein noch weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Batterie-Kühlsystem zu schaffen, das in der Lage ist, für eine starke Kühleigenschaft zu sorgen.

Kurz gesagt, besitzt das erfindungsgemäße Batterie-Kühlsystem ein luftdichtes Gehäuse, das eine Batteriezelle in seinem Innenraum enthält und eine Kühlein richtung enthält, die mit dem Innenraum des luftdichten Gehäuses in kommunizie render Verbindung steht. Der Innenraum des luftdichten Gehäuses und die Kühl vorrichtung sind mit Kühlmittel gefüllt. Das Kühlmittel absorbiert von der Batterie zelle in dem Innenraum entwickelte Wärme, so daß das Kühlmittel verdampft und das verdampfte (gasförmige) Kühlmittel sich in die Kühleinrichtung bewegt und mittels der Kühleinrichtung gekühlt wird, um so kondensiert zu werden. Das kon densierte (flüssige) Kühlmittel kehrt zu der Batteriezelle zurück.

Weil bei dem Batterie-Kühlsystem das Kühlmittel die gesamte Fläche der Batte riezelle in dem Innenraum des luftdichten Gehäuses berühren kann, kann die Batteriezelle gleichmäßig und wirksam heruntergekühlt werden. Selbst dann, wenn das luftdichte Gehäuse eine Vielzahl von Batteriezellen enthält, werden die Batteriezellen gleichmäßig und wirksam heruntergekühlt werden, damit sie keine Veränderung bzw. Unterschiedlichkeit der Temperatur aufweisen. In bevorzugter Weise ist die Kühleinrichtung an der Oberseite der Batteriezelle angeordnet. Die Kühleinrichtung kann innerhalb oder außerhalb des luftdichten Gehäuses ange ordnet sein. Wenn die Kühleinrichtung innerhalb des luftdichten Gehäuses ange ordnet ist, kann die Größe des Batterie-Kühlsystems verringert sein. Die Kühlein richtung kann von einer Kühlleitung bzw. einem Kühlrohr Gebrauch machen, in der bzw. in dem sich Niedertemperatur-Kältemittel eines Klimatisierungs-Kältezy klusses befindet. In diesem Fall wird das verdampfte Kühlmittel in der Kühlein richtung im Wege eines Wärmeaustauschs mit dem Niedertemperatur-Kältemittel heruntergekühlt.

Die Kühleinrichtung muß nicht stets ein Element aufweisen, das mit dem Innen raum des luftdichten Gehäuses in kommunizierender Verbindung steht. Wenn das luftdichte Gehäuse, das die Batteriezelle enthält, mit seiner Längsrichtung bei spielsweise etwa parallel zur Horizontalrichtung angeordnet ist, kann die Kühlein richtung an der oberen Außenseite des luftdichten Gehäuses in vertikaler Rich tung angeordnet sein, um die obere Wand zu berühren. In diesem Fall wird die obere Wand des luftdichten Gehäuses gekühlt, und wird das durch die Wärme rund um die Batteriezelle herum verdampfte Kühlmittel durch das Berühren der oberen Wand des luftdichten Gehäuses innerhalb des Innenraums des luftdichten Gehäuses gekühlt. In diesem Fall kann der Raum für den Einbau der Kühlein richtung verkleinert sein, und wird gleichzeitig die Abdichtungseigenschaft des luftdichten Gehäuses verbessert bzw. unterstützt. Die Kühleinrichtung kann aus nur einer Kühlleitung bestehen, in der Niedertemperatur-Fluid strömt. In diesem Fall ist ein Teil der Kühlleitung in dem Innenraum des luftdichten Gehäuses ange ordnet, was zu einer Verkleinerung der Baugröße des Batterie-Kühlsystems und zu einer Senkung der Kosten führt.

Diese und weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung sind deutlicher ersicht lich aus einem besseren Verständnis von bevorzugten Ausführungsformen, die nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden. In diesen zeigen:

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt mit der Darstellung einer Batterie und einer Kühleinrichtung bei einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2 eine Draufsicht mit der Darstellung der Batterie von Fig. 1, von der die Gehäuseabdeckung entfernt ist;

Fig. 3 einen vertikalen Schnitt mit der Darstellung einer Batterieeinheit und von Kühleinrichtungen bei einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 4 eine vertikalen Schnitt mit der Darstellung einer Batterieeinheit und einer Kühleinrichtung bei einer dritten Ausführungsform;

Fig. 5 einen vertikalen Schnitt mit der Darstellung einer Batterie und einer Kühleinrichtung bei einer vierten Ausführungsform;

Fig. 6A eine Draufsicht mit der Darstellung einer Batterie, von der die Gehäu seabdeckung entfernt ist, dies bei einer fünften Ausführungsform;

Fig. 6B einen vertikalen Schnitt mit der Darstellung der Batterie mit der Ge häuseabdeckung und einer Kühleinrichtung bei der fünften Ausfüh rungsform;

Fig. 7 eine schematische Ansicht zur Erläuterung des Mechanismus des Kühlens bei der fünften Ausführungsform;

Fig. 8 eine Draufsicht mit der Darstellung einer Batterieeinheit bei einer sechsten Ausführungsform;

Fig. 9 eine Seitenansicht mit der Darstellung der Batterieeinheit bei der sechsten Ausführungsform;

Fig. 10 eine Vorderansicht mit der Darstellung einer Batterieeinheit und einer Kühleinrichtung bei einer siebten Ausführungsform;

Fig. 11 eine Seitenansicht mit der Darstellung der Batterieeinheit der Kühlein richtung bei der siebten Ausführungsform;

Fig. 12 eine Draufsicht mit der Darstellung der Batterieeinheit, von der die Kühleinrichtung entfernt ist, dies bei der siebten Ausführungsform;

Fig. 13 eine auseinandergezogene Vorderansicht mit der Darstellung einer Batterie vor ihrem Zusammenbau bei einer achten Ausführungsform;

Fig. 14 eine Vorderansicht mit der Darstellung der Batterie nach ihrem Zu sammenbau bei der achten Ausführungsform;

Fig. 15 eine Draufsicht mit der Darstellung einer Batterieeinheit, von der das Abdeckungselement entfernt ist, und einer Kühleinrichtung bei einer neunten Ausführungsform;

Fig. 16 einen Schnitt mit der Darstellung der Batterie mit dem Abdeckungs element und der Kühleinrichtung bei der neunten Ausführungsform;

Fig. 17 einen Vertikalschnitt mit der Darstellung einer Batterie und einer Kühl einrichtung bei einer zehnten Ausführungsform;

Fig. 18 einen Schnitt entlang der Linie XVIII-XVIII von Fig. 17;

Fig. 19 eine Draufsicht mit der Darstellung einer Batterie, von der die Gehäu seabdeckung entfernt ist, dies bei einer elften Ausführungsform; und

Fig. 20 eine Draufsicht mit der Darstellung einer Batterieeinheit, von der die Gehäuseabdeckung entfernt ist, dies bei einer zwölften Ausführungs form.

(Erste Ausführungsform)

Gemäß Fig. 1 besitzt bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform eine Batterie 100 ein luftdichtes Gehäuse 10. Das luftdichte Gehäuse 10 besteht aus einem Gehäusekörper 11 mit einem Öffnungsbereich und einer Gehäuseabdeckung 12 zum Abdecken des Öffnungsbereichs des Gehäusekörpers 11. Der Gehäusekör per 11 und die Gehäuseabdeckung 12 wird aus Metall oder Kunststoff hergestellt.

Eine Abstützungs- bzw. Lagerungsbasis 13, hergestellt aus Isoliermaterial, ist in dem Bodenbereich des Gehäusekörpers 11 angeordnet. Die Abstützungsbasis 13 besitzt eine sechseckige Gestalt entsprechend der Gestalt, die durch die Innen wände des Gehäusekörpers 11 gebildet ist. Gemäß Darstellung in Fig. 2 ist eine Vielzahl von zylindrischen Zellen (Batteriezellen) 14, bei dieser Ausführungsform insbesondere von sieben Zellen, an der Abstützungsbasis 13 innerhalb des Ge häusekörpers 11 angeordnet. Die sieben Zellen 14 sind elektrisch miteinander in Reihe über Elektrodrähte bzw. -leitungen angeschlossen und gegenüber dem Ge häuse 10 elektrisch isoliert.

Ein Ende der angeschlossenen Zellen 14 ist an einer positiven Ausgangsleitung 16 angeschlossen, während das andere Ende der angeschlossenen Zellen 14 an einer negativen Ausgangsleitung 17 angeschlossen ist. Die beiden Ausgangslei tungen 16 bzw. 17 sind an äußere Leitungen 19, 20 über einen Abdichtungsan schluß 18 angeschlossen, der an der Gehäuseabdeckung 18 hermetisch befestigt ist. Von den Zellen 14 erzeugter elektrischer Strom wird über die äußeren Leitun gen 19, 20 abgeführt. Jede der Zellen 14 ist eine wiederladbare sekundäre Zelle (Speicher- bzw. Akkuzelle), insbesondere einen Nickel-Wasserstoff-Zelle. Wenn die Temperatur in dem Gehäuse 10 der Batterie 100 nicht so hoch ist, beispiels weise unter 45°C liegt, können die Nickel-Wasserstoff-Zellen den Innendruck des Gehäuses 10 auf dem atmosphären Druck halten, indem in dem Gehäuse 10 entwickelte Wärme absorbiert wird.

Die obengenannte Gehäuseabdeckung 12 besitzt einen oberen Teil 12b und einen sechseckigen, prismaförmigen Erfassungsteil 12a, der einstückig und rechtwinklig mit dem Umfangsbereich des oberen Teils 12b verbunden ist. Der Erfassungsteil 12a ist an der Außenseitenwand des Gehäusekörpers 11 über ein Abdichtungselement 21 hermetisch angesetzt bzw. angebracht. Das Abdichtungs element 21, das ein aus einem elastischen Material, beispielsweise bei dieser Ausführungsform aus Gummi, hergestellter O-Ring ist, ist in einer Nut 11a, die an der Außenseitenfläche des Gehäusekörpers 11 ausgebildet ist, aufgenommen und durch den Erfassungsteil 12a zusammengedrückt. Der Erfassungsteil 12a der Gehäuseabdeckung 12 ist des weiteren an dem Gehäusekörper 11 angeschraubt. Im besonderen gemäß Fig. 2 sind sechs Ansatzbereiche 22 an der Innenseiten wand des Gehäusekörpers 11 in einem konstanten Abstand ausgebildet. Des weiteren sind Befestigungslöcher zur Aufnahme von Schrauben (Befestigungs elementen) 23 in dem Erfassungsteil 12a der Gehäuseabdeckung 12 und in dem Gehäusekörper 11 an den den Ansatzteilen 22 entsprechenden sechs Bereichen ausgebildet. Die Schrauben 23 sind in den Befestigungslöchern eingeschraubt bzw. festgelegt. Dementsprechend ist die Gehäuseabdeckung 12 hermetisch ab gedichtet an dem Gehäusekörper 11 befestigt.

In dem Innenraum 24 des Gehäuses 10 sind die zylindrischen Zellen 14 in einer im Querschnitt gestaffelten bzw. versetzten Anordnung gemäß Darstellung in Fig. 2 angeordnet. Der Innenraum 24 ist durch die zylindrische Zellen 14 nicht voll ständig unterteilt. Das heißt, die die Zellen 14 umgebenden Räume stehen mit einander als der einstückige verbindende Innenraum 24 innerhalb des Gehäuses 10 miteinander in kommunizierender Verbindung. Der obere Teil 12b der Gehäu seabdeckung 12 besitzt eine Öffnung 25 an seinem zentralen Bereich, und eine siphonartige thermische Kühleinrichtung 27 ist über dem Gehäuse 10 angeordnet, um mit dem Innenraum 24 des Gehäuses 10 über eine Verbindungsleitung 26 und die Öffnung 26 in kommunizierender Verbindung zu stehen. Der Innenraum 24 des Gehäuses 10, die Kühleinrichtung 27 und die Verbindungsleitung 26 bilden einen Kühlmittel-Umlaufsystem-Durchtritt, und der Kühlmittel-Umlaufsystem- Durchtritt ist mit einem Kühlmittel gefüllt, das als Arbeitsfluid für die Kühleinrich tung 27 dient. Für die Kühlvorrichtung 27 kann ein nicht-brennbares Kühlmittel mit einem hohen Siedepunkt, beispielsweise Fluorkohlenstoff, verwendet werden. Der Gehäusekörper 11 besitzt einen Kühlmittel-Einfüllanschluß (nicht dargestellt) zum Eingießen des Kühlmittels in den Gehäusekörper 11.

Die Verbindungsleitung 26 ist aus Kunststoff oder Metall, beispielsweise aus Alu minium, hergestellt. Die Kühleinrichtung 27 besitzt ein zylindrisches Gehäuse 28, das ebenfalls aus Kunststoff oder Metall, beispielsweise aus Aluminium, herge stellt ist und das mit seiner Achse etwa rechtwinklig zur Achse des Gehäuses 10 der Batterie 100 angeordnet ist. Das Gehäuse 28 steht mit der Verbindungsleitung 26 an dem zentralen Bereich in seiner axialen Richtung in kommunizierender Ver bindung.

Eine Kühlmittelleitung 29 ist durch das Gehäuse 28 in der Axialrichtung des Ge häuses 28 hindurchgeführt. Die Kühlleitung 29 ist eine Niederdruck-Kältemittellei tung in einem Kältezyklus einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage (nicht dargestellt), und auf der Niederdruckseite in dem Zyklus strömt in der Kühlleitung 29 Niedertempe ratur-Kältemittel. Beispielsweise kann eine Kühlleitung, die zwischen einem Druck reduziermittel, beispielsweise einem Expansionsventil, und einem Verdampfer an der Einlaßseite oder zwischen dem Verdampfer auf der Auslaßseite und einem Speicher auf der Einlaßseite vorgesehen ist, als die Kühlleitung 29 dienen. Der Speicher dient als Gas/Flüssigkeits-Abscheider des Kältemittels, das in einen Kompressor eingeführt wird.

Die Kühlleitung 29 ist aus Metall, beispielsweise aus Aluminium, mit einer ausrei chenden thermischen Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit hergestellt. An der äußeren Umfangsfläche der Kühlleitung 29 sind plattenartige Rippenelemente 30 angeordnet, um die Wärmeübertragung zwischen der Kühlleitung 29 und dem Kühlmittel innerhalb des Gehäuses 28 zu erleichtern bzw. zu ermöglichen. Die Rippenelemente 30 sind aus Metall, beispielsweise wiederum aus Aluminium, hergestellt. Des weiteren ist eine Gasabsorptionseinrichtung 31 zum selektiven Einfangen von Molekülen kleinen Durchmessers, beispielsweise von Wasserstoff gas, an der Oberseite innerhalb des Gehäuses 28 angeordnet. Die Absorptions einrichtung 31 kann von Zeolit oder dergleichen Gebrauch machen.

Als nächstes werden die Arbeitsweise und die Wirkungen der Batterie 100 und zugleich der Kühleinrichtung 27 bei der ersten Ausführungsform erläutert. Wenn die Zellen 14 entladen werden, steigt die Temperatur in dem luftdichten Gehäuse 10 infolge des Joule-Verlustes und dergleichen an. Sobald die Temperatur in dem Gehäuse 10 ansteigt, absorbiert Kühlmittel, das in dem Innenraum 24 des Ge häuses 10 enthalten ist, Wärme von den Zellen 14, bis es siedet und hierdurch vergast wird. Entsprechend werden die Zellen 14 durch die latente Verdamp fungswärme des Kühlmittels gekühlt. Weil hierbei jede der Zellen 14 das Kühlmit tel auf der gesamten Außenfläche in dem Innenraum 24 berührt, werden die Zel len 14 wirksam und gleichmäßig gekühlt, wodurch die Veränderung bzw. Unter schiedlichkeit der Temperatur zwischen den Zellen 14 minimiert wird.

Das gasförmige Kühlmittel in dem Gehäuse 10 bewegt sich in der Verbindungs leitung 26 infolge natürlicher Konvexion, verursacht durch die Abnahme der Dichte des Kühlmittels in dem Gehäuse 10, nach oben und strömt in das zylindrische Gehäuse 28 der Kühleinrichtung 27 ein. Das gasförmige Kühlmittel wird in dem Gehäuse 28 infolge eines Wärmeaustauschs mit dem Niedertemperatur-Kälte mittel, das in der Kühlleitung 29 strömt, gekühlt, so daß es kondensiert und sich in den Flüssigkeitszustand verändert. Das flüssige Kühlmittel bewegt sich in der Verbindungsleitung 26 infolge der Zunahme seiner Dichte nach unten, d. h. infolge seines Eigengewichts, und kehrt in den Innenraum 24 des luftdichten Gehäuses 10 zurück. Das Kühlmittel kann wiederholt zum Kühlen der Zellen 14 verwendet werden.

Wie oben angegeben kann ein nicht-brennbares Kühlmittel mit hohem Siede punkt, beispielsweise Fluorkohlenstoff, als das Kühlmittel für die siphonartige, thermische Kühleinrichtung 27 bei dieser Ausführungsform verwendet werden. Weil in diesem Fall der Arbeitsdruck (Fluid-Arbeitsdruck) innerhalb des Gehäuses 10 herabgesetzt werden kann, kann die mechanische Festigkeit, die für das Ge häuse 10 erforderlich ist, bei der Gestaltung herabgesetzt werden, woraus sich geringe Kosten ergeben. Insbesondere besitzt Fluorkohlenstoff einen Arbeitsdruck im allgemeinen im Bereich von 90 kPa-200 kPa, was etwa den atmosphären Druck ausmacht, und einen Siedepunkt von etwa 30°C bei dem Druck. Des weite ren ist das Kühlmittel, beispielsweise Fluorkohlenstoff nicht-brennbar, so daß die Sicherheit der Batterie 100 verbessert ist.

Bei dieser Ausführungsform wird das Niedertemperatur-Kältemittel in dem Kühlzy klus für die Klimaanlage als Kühlmittel verwendet, das in der Kühlleitung 29 der Kühleinrichtung 27 strömt. Daher gibt es eine große Unterschiedlichkeit der Tem peratur zwischen dem Niederdruck-Kältemittel in der Kühlleitung 29 und dem gasförmigen Hochtemperatur-Kühlmittel in dem Gehäuse 28. Demzufolge sorgt die Kühleinrichtung 27 für eine starke Kondensationseigenschaft in Hinblick auf das gasförmige Kühlmittel. Daher muß die Kühleinrichtung 27 keine große Bau größe aufweisen, und muß die Kühlleitung 29 nicht meanderförmig oder gebogen in dem Gehäuse 28 verlaufen. Obwohl bei der ersten Ausführungsform die Kühl leitung 29 ein gerades, kreisförmiges Rohr ist, kann sie auch ein flaches Rohr sein.

Weil die Kühlleitung 29 in dem Gehäuse 28 nicht meanderförmig oder abgebogen angeordnet ist, kann der Druckverlust des Kältemittels auf der Niederdruckseite des Klimaanlagen-Kältezyklusses minimiert sein, wodurch eine Abnahme der Kältezyklus-Wirksamkeit verhindert ist. Wenn des weiteren der Fahrzeug-Klimati sierungs-Kältezyklus als eine Wärmepumpe verwendet wird, wird, weil das Kälte mittel Wärme in der Kühleinrichtung 27 absorbiert, die Erwärmungs- bzw.

Heizeigenschaft der Wärmepumpe begünstigt.

Andererseits besitzt die Batterie 100 ein Sicherheitsventil zum Freisetzen von Wasserstoffgas aus dem Gehäuse 10, wenn der Innendruck der Batterie 100 in folge einer großen Menge von Gas, das durch die überladenen Zellen 14 erzeugt wird, auf einen besonderen Druck ansteigt. Weil jedoch bei dieser Ausführungs form die Kühleinrichtung 27 die Gasabsorptionseinrichtung 31 zum selektiven Einfangen von Molekülen kleinen Durchmessers, beispielsweise von Wasserstoff gas, besitzt, kann verhindert werden, daß der Druck innerhalb des Gehäuses 10 der Batterie 100 auf den besonderen Druck ansteigt, der dazu geeignet und be stimmt ist, das Sicherheitsventil zu öffnen. Die Gasabsorptionsvorrichtung 31 kann an der Innenwand der Gehäuseabdeckung 12 angeordnet sein.

(Zweite Ausführungsform)

Bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform ist gemäß Darstellung in Fig. 3 eine Vielzahl von Batterien 100 mit derselben Bauweise wie bei der ersten Ausfüh rungsform zusammengefaßt. Das heißt, bei der zweiten Ausführungsform ist die Vielzahl von Batterien 100 auf einer Linie in horizontaler Richtung angeordnet, und sind äußere Leitungen 19, 20 der Batterien 100 miteinander verbunden, so daß die Batterien 100 in Reihe elektrisch angeschlossen sind, wodurch eine Bat terieeinheit 110 gebildet ist. Bei den nachfolgenden Ausführungsform sind die gleichen Teile und Bauteile wie bei der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet, und ist die gleiche Beschreibung nicht nochmals wie derholt.

Im allgemeinen benötigt ein Elektrofahrzeug eine große Zahl von in Reihe ange schlossenen Zellen, um für eine hohe Spannung und große Kapazität zu sorgen. Bei der zweiten Ausführungsform ist die erforderliche große Zahl der Zellen in mehrere Gruppen unterteilt, und ist jede der Gruppen in einer der Batterien 100 enthalten. Bei dieser Ausführungsform besitzt jede Gruppe sieben Zellen 14, wie sie bei der ersten Ausführungsform beschrieben sind. Des weiteren besitzt jede der Batterien 100 eine Kühleinrichtung 27 mit der Gasabsorptionseinrichtung 31. Entsprechend wird ein Anstieg der Temperatur jeder Batterie verhindert, wodurch der Anstieg der Temperatur der Batterieeinheit 110 verhindert wird. Des weiteren wird in jeder Batterie 100 erzeugtes Wasserstoffgas mittels jeder Gasabsorptions einrichtung 31 eingefangen, ohne aus der Batterieeinheit 110 freigesetzt zu wer den. Die anderen Merkmale und Wirkungen bei der zweiten Ausführungsform sind die gleichen wie diejenigen bei der ersten Ausführungsform.

(Dritte Ausführungsform)

Bei der dritten Ausführungsform besitzt gemäß Darstellung in Fig. 4 eine Batterie einheit 110, die aus einer Vielzahl von Batterien 100, bei dieser Ausführungsform aus drei Batterien, besteht, eine gemeinsame Kühleinrichtung 27a. Die Kühlein richtung 27a besitzt eine Verbindungsleitung 26, die aus einer Vielzahl von Ab zweigungsleitungen 26a-26c besteht, die mit den Innenräumen 24 der Batterien 100 in kommunizierender Verbindung stehen. Die Verbindungsleitung 26 besitzt des weiteren einen Doppelrohr-Bereich 26d an der Verbindung der Abzweigungs leitungen 26a-26c, und der Doppelrohr-Bereich 26a steht mit dem Inneren eines Gehäuses 28a der Kühleinrichtung 27a und dem zentralen Bereich in axialer Richtung des Gehäuses 28a in kommunizierender Verbindung. Das in den luft dichten Gehäusen 10 der Batterien 100 verdampfte gasförmige Kühlmittel tritt durch die Abzweigungsleitungen 26a-26c hindurch und bewegt sich in dem Innen rohr des Doppelrohr-Bereichs 26d nach oben. Nachdem das gasförmige Kühlmit tel kondensiert worden ist, damit es sich als flüssiges Kühlmittel in dem Gehäuse 28a der Kühleinrichtung 27a befindet, bewegt sich dann das flüssige Kühlmittel in dem Außenrohr des Doppelrohr-Bereichs 26d nach unten. Dies beruht darauf, daß das Innenrohr des Doppelrohr-Bereichs 26d an seinen beiden Enden von dem Außenrohr aus gemäß Darstellung in Fig. 4 vorsteht.

Somit strömen das gasförmige Kühlmittel bzw. das flüssige Kühlmittel in unter schiedlichen Rohren des Doppelrohr-Bereichs 26d. Daher stört sogar dann, wenn eine große Kühlmittelmenge rund um die Zellen 14 in den Batterien 100 verdampft wird, das gasförmige Kühlmittel, das sich in dem Innenrohr des Doppelrohr-Be reichs 26d nach oben bewegt, nicht das flüssige Kühlmittel, das sich in dem Au ßenrohr des Doppelrohr-Bereichs 26d nach unten bewegt. Folglich wird der Um lauf des Kühlmittels in glatter und problemloser Weise geführt, was zu einer Ver besserung der Kühleigenschaft der Kühleinrichtung 27a führt.

Die Gasabsorptionseinrichtung 31 ist an der oberen Innenwand des Gehäuses 28a derart angeordnet, daß sie dem Öffnungsende des Doppelrohr-Bereichs 26d der Verbindungsleitung 26 zugewandt ist. Entsprechend fängt die Gasabsorpti onseinrichtung 31 in wirksamer Weise Wasserstoffgas ein, das in dem gasförmi gen Kühlmittel enthalten ist, das von dem Innenrohr des Doppelrohrbereichs 26d abgegeben wird. Nur eine einzige Gasabsorptionseinrichtung 31 ist für die Kühl einrichtung 27a ausreichend. Die übrigen Merkmale und Wirkungen sind die glei chen wie diejenigen bei der ersten und der zweiten Ausführungsform.

(Vierte Ausführungsform)

Bei der vierten bevorzugten Ausführungsform ist gemäß Darstellung in Fig. 5 eine Kühleinrichtung 27b mit der Achse etwa parallel zur Achse des Gehäuses 10 der Batterie 100 vertikal angeordnet. Das Gehäuse 28b der Kühleinrichtung 27b steht mit dem Innenraum 24 des Gehäuses 10 der Batterie über eine gasseitige Ver bindungsleitung 261 und eine flüssigkeitsseitige Verbindungsleitung 262 in kommunizierender Verbindung, die beide mit der Gehäuseabdeckung 12 der Batterie 100 verbunden sind. Die gasseitige Verbindungsleitung 261 ist mit dem oberen Ende des Gehäuses 28b verbunden, um gasförmiges Kühlmittel von dem Gehäuse 10 der Batterie 100 in das Gehäuse 28b der Kühleinrichtung 27b zu transportieren, während die flüssigkeitsseitige Verbindungsleitung 262 mit dem unteren Ende des Gehäuses 28b verbunden ist, um flüssiges Kühlmittel von dem Gehäuse 28b in das Gehäuse 10 zu transportieren.

Das heißt, bei der vierten Ausführungsform bilden das Gehäuse 10 der Batterie, die gasseitige Verbindungsleitung 261, das Gehäuse 28b der Kühleinrichtung 27b und die flüssigkeitsseitige Verbindungsleitung 262 zusammen arbeitend einen schleifenartigen Durchgang, in dem das Kühlmittel zirkuliert, so daß die Zirkulation des Kühlmittels glatter und einfacher geführt wird als bei der dritten Ausführungs form, was zu einer hohen Kühleigenschaft der Kühleinrichtung 27b führt. Die Gasabsorptionseinrichtung 31 ist in dem Gehäuse 28b derart angeordnet, daß sie dem Öffnungsende der gasseitigen Verbindungsleitung 261 zugewandt ist, so daß sie Wasserstoffgas wirksam einfängt. Die übrigen Merkmale und Wirkungen sind die gleichen wie diejenigen bei der ersten Ausführungsform.

(Fünfte Ausführungsform)

Bei der fünften Ausführungsform ist gemäß Darstellung in Fig. 6A, 6B eine Kühl einrichtung 27c innerhalb des Gehäuses 10 der Batterie 100 angeordnet, wodurch eine Verkleinerung der Baugröße der Kühleinrichtung 27c realisiert ist.

Insbesondere ist eine Kühlleitung 29c der Kühleinrichtung 27c direkt innerhalb der Gehäuseabdeckung 12 des Gehäuses 10 angeordnet. Die Kühlleitung 29c ist ein Aluminiumrohr, das an der Niederdruck-Seite des Kältezyklusses einer Fahrzeug- Klimaanlage angeordnet ist, und in der Kühlleitung 29c strömt Niedertemperatur- Kältemittel. Ein einlaßseitiges Anschlußelement 32 und ein auslaßseitiges An schlußelement 33 sind hermetisch an der Gehäuseabdeckung 12 angeordnet. Die Kühlleitung 29c hängt von der Innenwand der Gehäuseabdeckung 12 aus nach unten herunter, wobei ihre beiden Enden mit den Anschlußelementen 32, 33 ein stückig verbunden sind. Obwohl Fig. 6A, 6B dies nicht angeben bzw. nicht gezeigt ist, können Rippenelemente 30 an der Fläche der Kühlleitung 29c angeordnet sein. In gleicher Weise kann die Gasabsorptionseinrichtung 31 zum Einfangen von Wasserstoffgas an der Innenwand der Gehäuseabdeckung 12 angeordnet sein.

Als nächstes wird der Mechanismus des Kühlens bei der fünften Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 7 erläutert. Der Innenraum 24 des Gehäuses 10 ist mit einem Kühlmittel mit hohem Siedepunkt, beispielsweise mit Fluorkohlenstoff, gefüllt und das Kühlmittel verdampft (siedet), verursacht durch die Wärme, die von den Zellen 14 entwickelt wird, um vergast zu werden. Das gasförmige Kühlmittel strömt in dem Innenraum 24 infolge natürlicher Konvexion, bedingt durch die Ab nahme der Dichte des Kühlmittels, nach oben, erreicht die Kühlleitung 29c der Kühleinrichtung 27c, die in dem oberen Bereich des Innenraums 24 angeordnet ist, und wird im Wege eines Wärmeaustauschs mit dem Niedertemperatur-Kälte mittel, das in der Kühlleitung 29c strömt, gekühlt, so daß es kondensiert wird, um flüssig zu werden. Das flüssige Kühlmittel bewegt sich infolge seines Eigenge wichts nach unten und wird wieder zum Kühlen der Zellen 14 verwendet. Auf diese Weise siedet (verdampft) das Kühlmittel rund um die Zellen 14 herum, und wird es in dem oberen Bereich des Innenraums 24 kondensiert.

(Sechste Ausführungsform)

Bei der sechsten Ausführungsform ist gemäß Darstellung in Fig. 8, 9 eine Vielzahl von Batterien 100 aufweisenden Kühleinrichtungen 27c bei der fünften Ausfüh rungsform als eine Batterieeinheit 110 zusammengefaßt. Verbindungsleitungen 34, hergestellt aus Aluminium, verbinden das auslaßseitige Anschlußelement 32 einer der Kühlleitungen 29c, die in einer Batterie 100 angeordnet sind, das aus laßseitige Anschlußelement 33 einer anderen Kühlleitung 29c, die in einer ande ren Batterie 100 angeordnet ist, wie in Fig. 8 dargestellt ist. Entsprechend sind die Kühlleitungen 29 über die Verbindungsleitung 34 miteinander in Reihe verbunden. Die übrigen Merkmale und Wirkungen sind die gleichen wie diejenigen bei den obenangegebenen Ausführungsformen.

(Siebte Ausführungsform)

Bei der sechsten Ausführungsform macht die Kühleinrichtung von dem Nieder temperatur-Kältemittel in dem Klimatisierungs-Kältezyklus Gebrauch. Im Gegen satz hierzu ist bei der siebten bevorzugten Ausführungsform eine Kühleinrichtung 27d des Typs mit Luftkühlung vorgesehen.

Gemäß Fig. 10, 11 besteht die Kühleinrichtung 27d aus einer Vielzahl von flachen Röhrchen 35, die vertikal und parallel zueinander angeordnet sind, und aus ge wellten Rippen 36, die zwischen zwei benachbarten flachen Röhrchen 35 ange ordnet sind. Die unteren Enden der flachen Röhrchen 35 stehen mit einem sich horizontal erstreckenden Speicherbehälter 37 in kommunizierender Verbindung. Die flachen Röhrchen 35, die gewellten Rippen 36 und der Speicherbehälter 37 sind aus Aluminium hergestellt und miteinander verlötet.

Die Kühleinrichtung 27d ist oberhalb der Batterie 100 angeordnet, und der Spei cherbehälter 37, der an dem unteren Ende der Kühleinrichtung 27d angeordnet ist, und der Innenraum 24 der Batterie 100 stehen miteinander über die Verbin dungsleitung 26d in kommunizierender Verbindung. Gemäß Darstellung in Fig. 11, 12 besitzt, wenn eine Vielzahl von Batterien 100 als eine Batterieeinheit 110 zu sammengefaßt ist, die Verbindungsleitung 26d Abzweigungsleitungen wie bei der dritten Ausführungsform. Fig. 12 zeigt eine Anordnung der Verbindungsleitung 26d, wenn die Batterieeinheit aus sechs Batterien 100 besteht, die auf zwei Linien angeordnet sind.

Eine Blaseinrichtung, beispielsweise ein elektrisch angetriebenes Gebläse (nicht dargestellt), bläst Luft in Richtung zu der Kühleinrichtung 27d. Entsprechend strahlt das gasförmige Kühlmittel, das in den flachen Röhrchen 35 strömt, Wärme in die Luft über die gewellten Rippen 36 ab, so daß es gekühlt und kondensiert wird. Wenn die Batterieeinheit 110 in einem Fahrzeug mit der Kühleinrichtung 27d eingebaut ist und die Kühleinrichtung 27d in einem Luftkanal auf der stromaufwär tigen Seite des Verdampfers einer Fahrzeug-Klimaanlage angeordnet ist, kann die Kühleinrichtung 27d mit Hilfe von Luft gekühlt werden, die mittels eines Klimatisie rungs-Gebläses geblasen wird. In diesem Fall ist es nicht notwendig, daß die Kühleinrichtung 27d eine besondere Blaseinrichtung besitzt.

(Achte Ausführungsform)

Die achte Ausführungsform ist ein modifiziertes Beispiel der in Fig. 6A, 6B darge stellten fünften Ausführungsform. Gemäß Fig. 13, 14 besteht bei der achten Aus führungsform ein luftdichtes Gehäuse 10a einer Batterie 100a aus einem Gehäu sekörper 11a und einer Gehäuseabdeckung 12a. Diese Gehäuseabdeckung 12a besteht aus einem kastenartigen Element 38 mit einem oberen Öffnungsbereich und einem Deckelelement 39 zum Abdecken des Öffnungsbereichs des kastenar tigen Elements 38, wodurch ein Gehäuseabdeckungs-Innenraum gebildet ist. Das kastenartige Element 38 und das Deckelelement 39 sind aus Metall mit einer aus reichenden Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise aus Aluminium, hergestellt und miteinander verlötet, so daß der Gehäuseabdeckungs-Innenraum hermetisch ausgebildet vorgesehen ist.

Schrauben bzw. Bolzen 40, die durch das Deckelelement 39 und die Wand des kastenartigen Elements 38 hindurchgeführt sind, sind in Gewindebohrungen ein geschraubt, die in der Wand des Gehäusekörpers 11a vorgesehen sind, so daß die Gehäuseabdeckung 12a einstückig mit dem Gehäusekörper 11a verschraubt ist. Ein Abdichtungselement 42 ist zwischen der oberen End- bzw. Stirnfläche des Gehäusekörpers 11a und der Bodenfläche der Gehäuseabdeckung 12a angeord net, wodurch für eine Luftdichtigkeit zwischen dem Gehäusekörper 11a und der Gehäuseabdeckung 12a gesorgt ist.

In dem Innenraum der Gehäuseabdeckung strömt Niedertemperatur-Kältemittel auf der Niederdruck-Seite eines Fahrzeug-Klimatisierungs-Kältezyklusses. Im Detail ist eine einlaßseitige Leitung 29a durch das Deckelelement 39 der Gehäu seabdeckung an einem Umfangsbereich des Deckelelements 39 hindurchgeführt, um mit dem Innenraum der Gehäuseabdeckung in kommunizierender Verbindung zu stehen, während eine auslaßseitige Leitung 29b durch das Deckelelement 39 an einem anderen umfangsseitigen Bereich des Deckelelements 39 hindurchge führt ist, um ebenso mit dem Innenraum der Gehäuseabdeckung in kommunizie render Verbindung zu stehen. Entsprechend strömt gemäß Darstellung in Fig. 13 und 14 das Niedertemperatur-Kältemittel in dem Innenraum der Gehäuseabdeckung von der linken Seite zur rechten Seite.

Des weiteren sind plattenförmige Rippenelemente 30a, 30b an der inneren Bo denwand und an der äußeren Bodenwand des kastenförmigen Elements 38 vor gesehen, um den Wärmeaustausch zwischen dem Niedertemperatur-Kältemittel in dem Innenraum der Gehäuseabdeckung und dem gasförmigen Kühlmittel in dem Innenraum 24 des luftdichten Gehäuses 10a zu erleichtern bzw. zu ermögli chen. Entsprechend werden bei der achten Ausführungsform die Bodenwand des kastenartigen Elements 38 und die Rippenelemente 30b, die an der äußeren Bo denwand des kastenartigen Elements 38 vorgesehen sind, durch das Niedertem peratur-Kältemittel über die Rippenelemente 30a gekühlt. Dann bewegt sich das gasförmige Kühlmittel (das Kühlmittel mit einem hohen Siedepunkt), das im Wege der Absorption von durch die Zellen 14 entwickelter Wärme vergast worden ist, sich in dem Innenraum 24 des luftdichten Gehäuses 10a nach oben, und berührt dieses gasförmige Kühlmittel die gekühlte Bodenwand des kastenförmigen Ele ments 38 und die gekühlten Rippenelemente 30b, so daß es an diesen kondensiert wird.

Das heißt, bei der achten Ausführungsform dient die Gehäuseabdeckung 12a des luftdichten Gehäuses 10a als eine Kühleinrichtung 27e. In der Batterie 100a ist die positive Elektroleitung 19 der Zellen 14 hermetisch abgedichtet aus dem zentralen Bereich der Gehäuseabdeckung 12a über ein Stopfenelement 43 herausgeführt. Die negative Elektroleitung (nicht dargestellt) ist aus dem Umfangsbereich der Gehäuseabdeckung 12a ebenfalls hermetisch abgedichtet herausgeführt. Die ne gative Elektroleitung kann aus dem zentralen Bereich der Gehäuseabdeckung 12a herausgeführt sein.

(Neunte Ausführungsform)

Bei den obenangegebenen Ausführungsformen findet die Kühleinrichtung Anwen dung bei einer Batterieeinheit 110 mit einer Vielzahl von Batterien, die in Längs richtung parallel zu der vertikalen Richtung angeordnet sind. Im Gegensatz hierzu findet die Kühleinrichtung bei der neunten bevorzugten Ausführungsform Anwen dung bei einer Batterieeinheit 110 mit einer Vielzahl von Batterien, die in Längs richtung parallel zu der Horizontalrichtung angeordnet sind.

Gemäß Fig. 16 sind sechs Batterien 100 in einer Linie in Längsrichtung parallel zu der horizontalen Richtung angeordnet und miteinander verbunden, wodurch die Batterieeinheit 110a gebildet ist. Die Batterieeinheit 110a ist gänzlich mittels eines Abdeckungselements 44, das aus Kunststoff oder Metall hergestellt ist, derart ab gedeckt, daß das Abdeckungselement 44 einen besonderen Raum mit jeder obe ren Fläche der luftdichten Gehäuse 10 der Batterien 100 bildet. In dem besonde ren Raum sind Kühlleitungen 290 der Kühleinrichtung angeordnet, und der be sondere Raum rund um die Kühlleitungen 290 ist mit einem Wärmeleitelement 45, das aus einem Isoliermaterial, beispielsweise aus Keramik oder Kunststoff, herge stellt ist, umgeben. Gemäß Fig. 16 füllt pulverförmiges Keramikmaterial den be sonderen Raum als das Wärmeleitelement 45 auf. Bei dieser Ausführungsform sind die Gehäusekörper 11 und die Gehäuseabdeckungen 12 der luftdichten Ge häuse 10 aus Metall mit einer ausreichenden Wärmeleitfähigkeit hergestellt.

Gemäß Fig. 15 ist eine einlaßseitige Leitung 290a an einem Ende in der Längs richtung der Batterien 100 angeordnet, während eine auslaßseitige Leitung 290b an dem anderen Ende in der Längsrichtung der Batterien 100 angeordnet ist. Die mehreren bzw. verschiedenen Kühlleitungen 290 sind zwischen der einlaßseitigen und der auslaßseitigen Leitung 290a bzw. 290b parallel zur Längsrichtung der Batterien 100 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform sind sieben Kühlleitungen 290 vorgesehen. Wie bei den obenangegebenen Ausführungsformen strömt Nie dertemperatur-Kältemittel auf der Niederdruck-Seite einer Fahrzeug-Klimaanlage von der einlaßseitigen Leitung 290a aus zu der auslaßseitigen Leitung 290b hin durch die Kühlleitungen 290 hindurch.

Wiederum gemäß Fig. 16 sind die Kühlleitungen 290 in Aussparungsbereichen angeordnet, die durch Wände von zwei benachbarten Batterien 100 gebildet sind, um die Höhe der Batterieeinheit 110 nicht zu vergrößern. In jeder Batterie 100 ab sorbiert Kühlmittel mit hohem Siedepunkt von den Zellen 14, so daß es verdampft, wodurch es sich zu einem gasförmigen Kühlmittel verändert. Das gasförmige Kühlmittel bewegt sich in dem Innenraum 24 des luftdichten Gehäuses 10 nach oben und berührt die obere Innenwand des luftdichten Gehäuses 10. Dann wird das gasförmige Kühlmittel durch das Niedertemperatur-Kältemittel, das in den Kühlleitungen 290 durch das luftdichte Gehäuse 110 hindurch, das aus Metall mit einer ausreichenden Wärmeleitfähigkeit hergestellt ist, und durch das thermische Leitelement 45 hindurch strömt, gekühlt, so daß es kondensiert wird. Das konden sierte flüssige Kühlmittel bewegt sich infolge seines Eigengewichts nach unten und wird zum Kühlen der Zellen 14 wieder verwendet.

Auf diese Weise sind bei der neunten Ausführungsform die Kühlleitungen 290 der Kühleinrichtung außerhalb des luftdichten Gehäuses 10 angeordnet, und konden siert das gasförmige Kühlmittel an der oberen Innenwand des luftdichten Gehäu ses 10. Weil bei der zehnten Ausführungsform die Batterien 100 in Längsrichtung parallel zur Horizontalrichtung angeordnet sind und sich die Kühlleitungen 290 entlang der Längsrichtung der Batterien 100 erstrecken, sind die Längen der Kühlleitungen 290, die in der Lage sind, das gasförmige Kühlmittel zu berühren, lang, was zu einer hohen Kühlwirksamkeit der Kühleinrichtung führt.

(Zehnte Ausführungsform)

Die zehnte bevorzugte Ausführungsform ist ein modifiziertes Beispiel der in Fig. 1, 2 dargestellten ersten Ausführungsform. Gemäß Fig. 17 besteht bei der zehnten Ausführungsform die Abstützungs- bzw. Lagerungsbasis 13 aus einer rechtecki gen Abstützwand 13a und einem rechteckigen, prismaförmigen Fuß- bzw. Beinteil 13b, der sich von dem Umfangsbereich der Abstützungswand 13a aus nach unten erstreckt, wodurch ein unterer Innenraum 24a an der unteren Seite der Abstüt zungswand 13a gebildet ist.

In der Abstützungswand 13a ist eine Vielzahl von Verbindungslöchern 13c ausge bildet, so daß der Innenraum (der Hauptinnenraum) 24 an der oberen Seite der Abstützungswand 13a mit dem unteren Innenraum 24a in kommunizierender Ver bindung steht. Entsprechend ist auch der untere Innenraum 24a mit Kühlmittel gefüllt. Die Abstützungsbasis 13 ist aus einem Isoliermaterial, beispielsweise aus Kunststoff, hergestellt. Bei dieser Ausführungsform sind zwölf Verbindungslöcher 13c vorgesehen.

Des weiteren besitzt die Abstützungswand 13a Durchgangslöcher 13d, in denen positive und negative Anschlüsse 14a, 14b der Zellen 14 hindurchgeführt sind, um in Richtung zu dem unteren Innenraum 24a vorzustehen. Hierbei besitzt gemäß Darstellung in Fig. 17, 18 die Batterie 100 sieben zylindrische Zellen 14, die in einer gestaffelten bzw. versetzten Gestalt angeordnet sind, so daß die Zellen 14 abwechselnd einen positiven Anschluß 14a und einen negativen Anschluß 14b an der oberen bzw. der unteren Seite aufweisen. Weiter ins Detail gehend sind die Zellen 14 derart angeordnet, daß beispielsweise an der unteren Seite der Batterie 100 eine der Zellen 14 die negativen Anschlüsse 14b aufweist, während die be nachbarte Zelle die positiven Anschlüsse 14a aufweist.

Dementsprechend besteht keine Notwendigkeit, den unteren Anschluß mit einem oberen Anschluß mittels einer Elektroleitung zu verbinden. Es reicht aus, daß zwei benachbarte Zellen miteinander ausschließlich an der unteren Seite oder aus schließlich an der oberen Seite gemäß Darstellung in Fig. 18 verbunden sind, so daß die Länge der Elektroleitungen 15 verkürzt sein kann. Des weiteren sind ei nige Elektroleitungen 15, die an der Unterseite vorgesehen sind, in dem Kühlmittel innerhalb des unteren Innenraums 24a eingetaucht und durch Verdampfung la tenter Wärme des flüssigen Kühlmittels innerhalb des unteren Innenraums 24a gekühlt. Daher ist verhindert, daß die Elektroleitungen 15 eine hohe Temperatur aufweisen, so daß der Durchmesser der Elektroleitungen 15 verkleinert sein kann. Des weiteren können die Längen der Elektroleitungen 15 verkürzt sein, was zu ge ringen Kosten führt. Des weiteren ist die Arbeit beim Verlegen der Elektroleitun gen 15 leicht und einfach.

Das in dem unteren Innenraum 24a verdampfte Kühlmittel strömt glatt in den In nenraum 24 durch die Verbindungslöcher 13c ein, und anstelle des verdampften Kühlmittels strömt flüssiges Kühlmittel, das mittels der Kühleinrichtung kondensiert worden ist, von dem Innenraum 24 aus in den unteren Innenraum 24c durch die Verbindungslöcher 13c ein. Die Elektroleitungen 15 sind weiter ins einzelne ge hend bei dieser Ausführungsform polbezogene Leiterelemente und besitzen an ih ren beiden Enden ringartige Verbindungsteile. Die ringartigen Verbindungsteile weisen Durchgangslöcher (nicht dargestellt) auf, in die Schrauben 46 eingesetzt sind. Jeder der Anschlüsse 14a, 14b besitzt eine Gewindebohrung (nicht darge stellt) zur Aufnahme einer entsprechenden Schraube der Schrauben 46. Die Elektroleitungen 15 sind an den Anschlüssen 14a, 14b der Zellen 14 mit Hilfe der Schrauben 46 angeschlossen, die durch die Durchgangslöcher der ringartigen Verbindungsteile der Elektroleitungen 15 hindurchgeführt und in den Gewindeboh rungen der Anschlüsse 14a, 14b eingeschraubt sind. Die weiteren Merkmale und Wirkungen sind die gleichen wie diejenigen bei der ersten Ausführungsform.

(Elfte Ausführungsform)

Bei der elften bevorzugten Ausführungsform besitzt gemäß Darstellung in Fig. 19 eine Batterie 100b ein rechteckiges, parallelepipedisches luftdichtes Gehäuse 10b, das aus einem Gehäusekörper 11b und einer Gehäuseabdeckung 12b be steht. Die zylindrischen Zellen 14 sind in dem rechteckigen, parallelepipedischen luftdichten Gehäuse 10b mit einem im Querschnitt gitterartigen Muster aufge nommen. Ins Detail gehend besitzt gemäß Darstellung in Fig. 19 das luftdichte Gehäuse 10b eine im Querschnitt rechteckige Gestalt, und die Mittelpunkte der Zellen 14 gesehen im Querschnitt liegen auf parallelen Linien zu den kürzeren und den längeren Seiten des luftdichten Gehäuses 10b. Sogar in diesem Fall be rühren alle Zellen 14 das Kühlmittel, das den Innenraum 24b des luftdichten Ge häuses 10b füllt, an ihren gesamten Flächen, so daß die Zellen 14 wirksam mittels des Kühlmittels gekühlt werden.

(Zwölfte Ausführungsform)

Bei der zwölften bevorzugten Ausführungsform weist eine Batterie 100c ein recht eckiges, parallelepipedisches luftdichtes Gehäuse 10c auf, das aus einem Ge häusekörper 11c und einer Gehäuseabdeckung wie bei der elften Ausführungs form besteht. Gemäß Fig. 20, die eine Draufsicht auf den Gehäusekörper 11c zeigt, sind rechteckige Zellen 14a, in dem luftdichten Gehäuse 10c mit ausrei chenden Zwischenräumen zwischen ihnen aufgenommen. Entsprechend berührt das Kühlmittel in gesicherter Weise die gesamten Flächen der Zellen 14a, was zu einer ausreichenden Kühlwirkung der Zellen 14a führt. Weil bei der zwölften Aus führungsform die Zellen 14 eine im Querschnitt rechteckige Gestalt aufweisen, sind die Zellen 14 in dem luftdichten Gehäuse 10c voneinander beabstandet an geordnet; jedoch ist es ganz offensichtlich, daß sogar dann, wenn die Zellen 14 eine zylindrische Gestalt besitzen, die Zellen 14 voneinander beabstandet ange ordnet sein können.

Zwar ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die vorstehend angegebenen be vorzugten Ausführungsformen dargestellt und beschrieben worden, jedoch ist es für den Fachmann offensichtlich, daß Veränderungen der Form und der Details durchgeführt werden können, ohne den Rahmen der Erfindung gemäß deren De finitionen in den beigefügten Ansprüchen zu verlassen.

Beispielsweise können bei den obenbeschriebenen Ausführungsformen um schlossene bzw. verkapselte Zellen mit einem luftdichten Gehäuse, das in der Lage ist, eine Lösung im Inneren ohne die Gefahr irgendeines Austritts zu enthal ten, als Zellen 14 verwendet werden. Wenn die umschlossenen bzw. gekapselten Zellen verwendet werden, ist es nicht notwendig, Wartungsvorgänge durchzufüh ren, beispielsweise für die Zuführung von Wasser in die Zellen. Veränderungen wie die obenbeschriebenen sind als innerhalb des Rahmens der Erfindung gemäß deren Definition durch die beigefügten Ansprüche liegend zu verstehen.

Claims

1. Batterie-Kühlsystem, umfassend:
eine Batteriezelle (14) zur Erzeugung elektrischer Energie;
ein luftdichtes Gehäuses (10, 10a, 10b) zur Aufnahme der Batteriezelle (14) in seinem Innenraum (24), wobei der Innenraum (24) mit einem Kühlmittel gefüllt ist; und
eine Kühleinrichtung (27, 27a-27e), die mit dem Innenraum (24) des luftdichten Gehäuses (10, 10a, 10b) in kommunizierender Verbindung steht und mit dem Kühlmittel gefüllt ist,
wobei das Kühlmittel mittels der Batteriezelle (14) in dem Innenraum (24) des luft dichten Gehäuses (10, 10a, 10b) entwickelte Wärme absorbiert, um zu verdamp fen; und
wobei sich das verdampfte Kühlmittel in der Kühleinrichtung (27, 27a-27e) bewegt und mittels der Kühleinrichtung (27, 27a-27e) gekühlt wird, um kondensiert zu werden.

2. Batterie-Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei sich das mittels der Wärme ver dampfe Kühlmittel nach oben bewegt, um die Kühleinrichtung (27, 27a-27e) zu berühren, und sich das mittels der Kühleinrichtung (27, 27a-27e) kondensierte Kühlmittel nach unten in Richtung rund um die Batteriezelle (14) herum infolge seines Eigengewichts bewegt.

3. Batterie-Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei die Kühleinrichtung (27, 27a, 27b, 27d) an der Oberseite der Batteriezelle (14) in vertikaler Richtung außerhalb des luftdichten Gehäuses (10, 10b) angeordnet ist.

4. Batterie-Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei die Kühleinrichtung (27c, 27e) an der Oberseite der Batteriezelle (14) in vertikaler Richtung innerhalb des luft dichten Gehäuses angeordnet ist.

5. Batterie-Kühlsystem nach Anspruch 4, wobei das luftdichte Gehäuse (10a) aus einem Gehäusekörper (11a) mit einer Öffnung, der die Batteriezelle (14) ent hält bzw. aufnimmt, und aus einer Gehäuseabdeckung (12a) besteht, die die Öff nung des Gehäusekörpers (11a) hermetisch abdeckt und als die Kühleinrichtung (27e) dient.

6. Batterie-Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei die Kühleinrichtung (27, 27a-27e) eine Kühlleitung (29, 29a-29c, 290, 290a, 290b) aufweist, in der Niedertem peratur-Kältemittel strömt, das in einem Klimatisierungs-Kältezyklus verwendet wird.

7. Batterie-Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei das Kühlmittel in der Kühlein richtung (27d) im Wege des Wärmeaustauschs mit Luft gekühlt wird, die außer halb der Kühleinrichtung (27a) strömt.

8. Batterie-Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei:
die Kühleinrichtung (27a) mit dem Innenraum (24) des luftdichten Gehäuses (10) über eine Verbindungsleitung (260) in kommunizierender Verbindung steht; und
die Verbindungsleitung (260) einen Doppelrohr-Teil (26d) aufweist, der aus einem Innenrohr (26e) zur Förderung des Kühlmittels von dem Innenraum (24) des luft dichten Gehäuses (10) aus in die Kühleinrichtung (27a) und aus einem Außenrohr (26f) zur Förderung des Kühlmittels von der Kühleinrichtung (27d) aus in den In nenraum (24) des luftdichten Gehäuses (10) besteht.

9. Batterie-Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei:
die Kühleinrichtung (27b) 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 flüs sigkeitsseitige Verbindungsleitung (262) zur Förderung des mittels der Kühlein richtung (27b) kondensierten Kühlmittels aufweist.

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 auf weist, die in ihrem Inneren den Innenraum (24) bilden und eine entsprechende Batteriezelle der Vielzahl von Batteriezellen in dem Innenraum (24) derart auf nehmen, 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 Ver bindung stehen.

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 Bat teriezelle der Vielzahl von Batteriezellen in dem Innenraum (24) derart aufneh men, daß die Vielzahl der Batteriezellen (14) elektrisch miteinander verbunden ist;
die Kühleinrichtung (27a) mit allen Innenräumen der Vielzahl von luftdichten Ge häusen über eine Vielzahl von Verbindungsleitungen (260, 26a-26c) in kommuni zierender Verbindung stehen.

12. Batterie-Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei:
die Batterie-Zelle (14) eine Vielzahl von Batteriezellen aufweist, die elektrisch mit einander verbunden und parallel zueinander in Längsrichtung in dem luftdichten Gehäuse (10) angeordnet sind;
jede der Vielzahl von Batteriezellen einen positiven Anschluß (14a) und einen ne gativen Anschluß (14b) aufweist, die an den beiden Enden in Längsrichtung vor gesehen sind; und
der positive Anschluß (14a) eine der Vielzahl von Batteriezellen mit dem negativen Anschluß (14b) einer benachbarten Batterie-Zelle der Vielzahl von Batteriezellen verbunden ist, der an derselben Seite wie der positive Anschluß (14a) vorgesehen ist, der dort in Längsrichtung angeschlossen ist.

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 In nenraums (24) in einen Hauptinnenraum (24) und in einen unteren Innenraum (24a), die beide mit Kühlmittel gefüllt sind, angeordnet ist;
die Vielzahl von Batteriezellen (14) an der Abstützungsbasis (13) in dem Hauptin nenraum (24) angeordnet ist; und
eine Leitung (15), die den positiven Anschluß (14a) einer Batteriezelle der Vielzahl von Batteriezellen (14) und den negativen Anschluß (14b) der benachbarten Bat teriezelle der Vielzahl von Batteriezellen (14) verbindet, innerhalb des unteren In nenraums (24a) angeordnet ist.

14. Batterie-Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei eine Vielzahl von zylindrischen Batteriezellen (14) in dem luftdichten Gehäuse (10, 10a, 10b) in einer gestaffelten bzw. versetzten Anordnung hermetisch aufgenommen ist.

15. Batterie-Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei eine Vielzahl von zylindrischen Batteriezellen (14) in dem luftdichten Gehäuse (10, 10a, 10b) in einer gitterartigen Anordnung hermetisch abgedichtet aufgenommen ist.

16. Batterie-Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei eine Vielzahl von Batteriezellen (14) in dem luftdichten Gehäuse voneinander beabstandet hermetisch abgedichtet aufgenommen ist.

17. Batterie-Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei das Kühlmittel die gesamte Flä che der Batteriezelle (14) in dem Innenraum (24) des luftdichten Gehäuses (10, 10a, 10b) berührt.

18. Batterie-Kühlsystem, umfassend:
eine Batteriezelle (14) zur Erzeugung elektrischer Energie;
ein luftdichtes Gehäuse (10) zur Aufnahme der Batteriezelle (14) in seinem Innen raum (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 Ge häuses (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 verän dern;
das gasförmige Kühlmittel sich nach oben bewegt, um die obere Wand des luft dichten 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 Ei gengewicht zurückkehrt.

19. Batterie-Kühlsystem nach Anspruch 18, wobei die Kühleinrichtung eine Kühl leitung (290, 290a, 290b), in der Niedertemperatur-Fluid strömt, und eine Wär meleitelement (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. Batterie-Kühlsystem, umfassend:
eine Batteriezelle (14) zur Erzeugung elektrischer Energie;
ein luftdichtes Gehäuse (10, 10a, 10b) zur Aufnahme der Batteriezelle (14) in sei nem 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, 27a-27c, 27e), 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. Batterie-Kühlsystem nach Anspruch 20, wobei die Kühleinrichtung (27c) eine Kühlleitung (29c) aufweist, in der Niedertemperatur-Fluid strömt, und ein Teil der Kühlleitung (29c) innerhalb des Innenraums (24) des luftdichten Gehäuses (10) angeordnet ist.

22. Batterie-Kühlsystem nach Anspruch 20, wobei:
die Kühlvorrichtung (27, 27a, 27b, 27e) ein Kühleinrichtungsgehäuse (28, 28a, 28b) aufweist, das mit flüssigem Kühlmittel aufgefüllt und an der oberen Außen seite des luftdichten Gehäuses (10) in vertikaler Richtung angeordnet ist, eine Verbindungsleitung (26, 260, 261, 262), die das Kühleinrichtungsgehäuse (28, 28a, 28b) und das luftdichte Gehäuse (10) verbindet, und eine Kühlleitung (29) aufweist, die durch das Kühleinrichtungsgehäuse (28, 28a, 28b) hindurchgeführt ist und das Niedertemperatur-Fluid fördert, und
das rund um die Batteriezelle (14) in dem Innenraum (24) des luftdichten Gehäu ses (10) verdampfte gasförmige Kühlmittel sich in das Kühleinrichtungsgehäuse (28, 28a, 28b) durch die Verbindungsleitung (26, 260, 261) hindurch infolge natür licher Konvektion bewegt und durch das Berühren der Kühlleitung (29) gekühlt wird.

23. Batterie-Kühlsystem nach Anspruch 21, wobei die Kühleinrichtung (27, 27a-27c, 27e) eine Gasabsorptionseinrichtung (31), die in dem Kühleinrichtungsge häuse (28a, 28b) angeordnet ist, zum Einfangen von Molekülen kleinen Durch messers aufweist, die in dem gasförmigen Kühlmittel enthalten sind.