DE102007063178A1 - Batterie mit Wärmeleitplatte zum Temperieren der Batterie - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterie (B) mit einem Batteriegehäuse und einer Wärmeleitplatte (3) zum Temperieren der Batterie, wobei die Batterie mehrere parallel und/oder seriell miteinander verschaltete Einzelzellen (1) aufweist, die an der Wärmeleitplatte (3) befestigt sind. Die Wärmeleitplatte (3) weist im Bereich der Pole (5) Bohrungen (9) und/oder Einschnitte (24) auf, wobei die Pole (5) durch die Bohrungen (9) oder Einschnitte (24) hindurchragen. Erfindungsgemäß sind die Einzelzellen (1) über deren in Bohrungen (9) und/oder Einschnitte (24) der Wärmeleitplatte (3) angeordneten Pole (5) mittels in die oder auf die Pole (5) anordbare Befestigungselementen (E1, E2) form- und kraftschlüssig befestigbar.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Batterie mit einer beispielsweise kopfseitig angeordneten Wärmeleitplatte, wobei die Batterie mehrere parallel und/oder seriell miteinander verschaltete Einzelzellen umfasst, die Wärme leitend mit der Wärmeleitplatte verbunden sind, wobei die Wärmeleitplatte im Bereich der Pole der Einzelzellen Bohrungen und/oder Einschnitte aufweist, in oder durch welche die Pole hinein- bzw. hindurchragen.
  • Aus der P809883/DE/1 (Amtl. Az. 10 2007 010 739.2-45) ist eine Batterie mit einem Gehäuse und einer Wärmeleitplatte zum Temperieren der Batterie bekannt. Die Batterie ist als Fahrzeugbatterie beispielsweise in einem Fahrzeug mit Hybridantrieb und/oder in einem mit Brennstoffzellen betriebenen Fahrzeug einsetzbar. Dabei weist die Batterie mehrere parallel und/oder seriell miteinander verschaltete Einzelzellen auf, die mit den Längsachsen parallel zueinander angeordnet sind. Die bei Ladung und Entladung der Batterie entstehende Wärme in den Einzelzellen, insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezellen ist beispielsweise in einen Klimakreislauf einer Klimaanlage in einem Fahrzeug abführbar. Hierzu sind die Einzelzellen kopfseitig Wärme leitend mit der Wärmeleitplatte verbunden. Für eine effiziente Wärmeableitung ist innerhalb der Wärmeleitplatte eine Kanalstruktur angeordnet, welche mit einem Wärmeleitmedium durchströmt ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Batterie anzugeben, welche kostengünstig und einfach aufgebaut ist.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die erfindungsgemäße Batterie mit einem Batteriegehäuse umfasst mehrere parallel und/oder seriell miteinander verschaltete Einzelzellen, die an einer auf diese beispielsweise kopfseitig angeordneten Wärmeleitplatte mittels einer vorgespannten Verbindung von auf oder in Pole der Einzelzellen form- und kraftschlüssig anordbaren Befestigungselementen befestigbar ist. Unter einer vorgespannten Verbindung wird dabei insbesondere eine durch Anziehen des Befestigungselementes erzielte mechanische, form- und kraftschlüssige Verbindung der Einzelzellen über die Pole an die Wärmeleitplatte mit Zugbelastung in Längsachse des Befestigungselementes verstanden. Dabei sind die Einzelzellen zu einem Zellenverbund zusammengefasst. Die Wärmeleitplatte weist Bohrungen und/oder Einschnitte im Bereich des jeweiligen Pols auf, in oder durch welche die Pole der Einzelzellen hinein- bzw. hinausragen. Mittels von in den Polen oder auf den über die Wärmeleitplatte hinausragenden Polen angeordneten Befestigungselementen sind die Einzelzellen einfach und sicher an der Wärmeleitplatte positionierbar und fixierbar.
  • Durch die in die Wärmeleitplatte hineinragenden oder über diese hinausragenden Pole der Einzelzellen ist eine Positionierung und Ausrichtung der Einzelzellen in den Bohrungen und/oder Einschnitten der Wärmeleitplatte bei der Montage er möglicht, so dass ein zusätzlicher Einsatz oder andere Komponenten zur Positionierung und Ausrichtung der Einzelzellen zur Herstellung des Zellenverbundes nicht erforderlich sind. Darüber hinaus ist durch die Verwendung der Wärmeleitplatte als Kühlvorrichtung und Montage- bzw. Positionier- sowie Halteelement ein kostengünstiger, Bauraum optimierter und thermisch sowie mechanisch belastbarer Zellenverbund gebildet.
  • Bei einer Befestigung von als Rundzellen ausgebildeten Einzelzellen sind diese in einer möglichen Ausgestaltung jeweils über mindestens ein erstes Befestigungselement befestigt, welche in eine im jeweiligen Pol angeordnete Öffnung form- und kraftschlüssig eingreift. Das erste Befestigungselement ist beispielsweise eine Schraube und/oder eine Niete.
  • Bei als Flachzellen ausgebildeten Einzelzellen sind diese jeweils über mindestens ein an deren Pole form- und kraftschlüssig angeordnetes zweites Befestigungselement an der Wärmeleitplatte fixiert. Als zweites Befestigungselement ist beispielsweise eine Quetschhülse auf dem jeweiligen Pol anordbar.
  • In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Befestigung können die Pole der Einzelzellen mit der Wärmeleitplatte verschweißt sein.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist mindestens ein elastisches Element zwischen dem Befestigungselement und einem auf dem jeweiligen Pol gehaltenen elektrischen Kontaktierungselement bzw. der Wärmeleitplatte angeordnet. Dabei weist mindestens eines der elastischen Elemente vorzugsweise eine elektrisch isolierende Eigenschaft auf. Als elastische Elemente sind insbesondere Federscheiben und/oder Federmatten in Art einer Unterlegscheibe auf dem Befestigungselement unter halb der Auflagefläche des Befestigungselements zwischen dieser und dem Kontaktierungselement bzw. der Wärmeleitplatte angeordnet, um mechanische Verformungen infolge des Anziehens des Befestigungselementes zur Herstellung der vorgespannten Verbindungen zu reduzieren sowie Bauteiltoleranzen und Wärmedehnungen auszugleichen.
  • Zur elektrischen Verbindung der Einzelzellen ist auf deren Pole jeweils ein elektrisches Kontaktierungselement, beispielsweise eine Stromschiene, ein Zellverbinder oder eine Zellverbinderplatine, angeordnet.
  • Zur Sicherstellung einer elektrischen Isolation zwischen Warmeleitplatte und Einzelzelle und zum Ausgleich von Bauteiltoleranzen sowie Wärmedehnungen ist vorzugsweise ein elektrisch isolierendes Distanzelement jeweils auf einem der Pole und/oder auf einem Polpaar angeordnet. Das Distanzelement stellt in einer vorteilhaften Ausgestaltung einen vorgebbaren Spalt, den so genannten Wärmeleitspalt zwischen jeweiliger Einzelzelle und Wärmeleitplatte ein. Durch die Einstellung des Wärmeleitspaltes ist eine effiziente Wärmeableitung der von den Einzelzellen abgegebenen Wärme zur Wärmeleitplatte ermöglicht, indem dieser Wärmeleitspalt beispielsweise mit einem Wärme leitenden Medium ausgefüllt wird. Das Distanzelement ist beispielsweise aus Kunststoff.
  • Für eine effiziente Wärmeableitung der Einzelzellen, welche üblicherweise eine zulässige maximale Temperatur von 50°Celsius aufweisen, sind in den Zwischenräumen der Einzelzellen beispielsweise Wärmeleitstäbe, bevorzugt aus Aluminium, anordbar. Durch die Anordnung von Wärmeleitstäben wird die entstehende Wärme der Einzelzellen direkt über die Wärmeleitstäbe zur Wärmeleitplatte geführt.
  • Um eine elektrische Isolation der in dem Batteriegehäuse angeordneten Bauteile sicherzustellen sowie eine einfache und effektive Wärmeableitung über den gesamten Umfang der jeweiligen Einzelzelle zu ermöglichen, sind in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung das Batteriegehäuse, die Zwischenräume zwischen Wärmeleitplatte und Einzelzellen sowie die Zwischenräume zwischen den Einzelzellen mit einer, insbesondere elektrisch isolierenden und bevorzugt Wärme leitfähigen Vergussmasse und/oder einem elektrisch isolierenden und bevorzugt Wärme leitfähigen Schaum versehen. Dabei füllen die Vergussmasse und/oder der Schaum das Batteriegehäuse vollständig aus. Hierdurch werden die Zwischenräume innerhalb des Batteriegehäuses effizient zur Wärmeableitung genutzt, wobei gleichzeitig die Stabilität des gesamten Batteriegehäuses erhöht ist.
  • Die erfindungsgemäße Batterie, insbesondere eine Fahrzeugbatterie, ist in einem Fahrzeug mit Hybridantrieb und/oder in einem mit Brennstoffzellen betriebenen Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug zur Personenbeförderung, einsetzbar.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
  • 1 schematisch in perspektivischer Darstellung einen aus Rundzellen gebildeten Zellenverbund einer Batterie mit kopf- oder stirnseitig angeordneter Wärmeleitplatte,
  • 2 schematisch in perspektivischer Darstellung eine einzelne Rundzelle mit auf den Polen aufgesetzten Distanzelementen,
  • 3 schematisch die Rundzelle gemäß 2 in Explosionsdarstellung,
  • 4 schematisch eine Draufsicht auf den Zellenverbund gemäß 1,
  • 5 schematisch eine detaillierte Schnittdarstellung eines Zellenverbundausschnitts im Polbereich einer an der Wärmeleitplatte befestigten Rundzelle,
  • 6 schematisch eine alternative Ausführungsform einer möglichen Befestigung von Rundzellen an der Wärmeleitplatte,
  • 7 schematisch eine einzelne Flachzelle mit kopf- oder stirnseitig über den Zellenrand überstehenden Polen,
  • 8 schematisch eine perspektivische Ansicht eines aus Flachzellen gebildeten Zellenverbundes mit kopf- oder stirnseitig angeordneter Wärmeleitplatte,
  • 9 schematisch eine Draufsicht auf den Zellenverbund gemäß 8,
  • 10 schematisch eine Schnittansicht des Zellenverbundes gemäß 8, und
  • 11 schematisch eine Explosionsdarstellung des Zellenverbundes gemäß 8.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • In 1 ist ein aus mehreren Einzelzellen 1 gebildeter Zellenverbund 2 einer erfindungsgemäßen Batterie B mit einer beispielsweise kopfseitig angeordneten Wärmeleitplatte 3 dargestellt. Im Beispiel nach 1 sind die Einzelzellen 1 als Rundzellen 4 ausgebildet.
  • Erfindungsgemäß sind die Einzelzellen 1 über eine vorgespannte Verbindung an der Wärmeleitplatte 3 form- und kraftschlüssig gehalten und befestigt. Hierbei greift ein erstes Befestigungselement E1 in eine Öffnung 6 im jeweiligen Pol 5 ein.
  • Das erste Befestigungselement E1 ist im Beispiel nach 1 bis 5 als eine Schraube 7 ausgeführt. Hierzu weist die Öffnung 6 im Pol 5 beispielsweise ein Innengewinde auf. Mittels des Innengewindes und dazu korrespondierender Schraube 7 ist die jeweilige Einzelzelle 1 an der Wärmeleitplatte 3 fixiert und bei Anziehen der Schraube 7 vorgespannt gehalten.
  • Durch die annähernd runde Ausbildung der Einzellen 1 ist die Grundfläche der Batterie B bauraumoptimiert genutzt. Dabei sind die Einzelzellen 1 des vorliegenden Zellenverbundes 2 jeweils von einem Wärme leitenden, annähernd runden, insbesondere hexagonalen Zellengehäuse 8 (auch Ummantelung genannt), beispielsweise aus Aluminium, umgeben. Ein den Zellenverbund 2 umgebendes Batteriegehäuse ist nicht dargestellt.
  • Die Pole 5 einer jeden Einzelzelle 1 sind in Bohrungen 9, die in der Wärmeleitplatte 3 als Durchgangslöcher angeordnet sind, eingeführt und ragen in die Wärmeleitplatte 3 hinein.
  • In 2 ist eine Einzelzelle 1 des Zellenverbundes 2 nach 1 dargestellt. Dabei ist auf den Polen 5 der Einzelzelle 1 ein Distanzelement 10 angeordnet. Das Distanzelement 10 liegt direkt an den Polen 5 an und umschließt diese, wodurch die Pole 5 in deren Umfang gegenüber der Wärmeleitplatte 3 elektrisch isoliert sind. Dabei kann das Distanzelement 10 einen einzelnen Pol 5 oder ein Paar von Polen 5 (wie in 2 und 3 dargestellt) einer jeweiligen Einzelzelle 1 umgeben.
  • In 3 ist eine Explosionsdarstellung der in 2 gezeigten Einzelzelle 1 mit auf die Pole 5 aufsetzbarem Distanzelement 10 dargestellt.
  • Das als ein Formteil ausgebildete Distanzelement 10 ist auf den Polen 5 der Einzelzelle 1 anordbar. Um bei Montage eine Verwechslung der Anordnung des Distanzelementes 10 auf den Polen 5 auszuschließen, sind die Pole 5 der Einzelzelle 1 sowie die in dem Distanzelement 10 ausgebildeten Durchgangslöcher entsprechend unterschiedlich ausgeformt.
  • Das Distanzelement 10 ist aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff, insbesondere Kunststoff, geformt. Darüber hinaus weist das Distanzelement 10 am auf der Zellenoberseite 11 der jeweiligen Einzelzelle 1 aufliegenden Ende einen Randbereich 12 auf. Dieser Randbereich 12 stellt vorzugsweise einen elektrisch isolierenden Abstand zwischen Zellenoberseite 11 der Einzelzelle 1 und Wärmeleitplatte 3, den so genannten Wärmeleitspalt ein, der in 5 näher dargestellt ist.
  • 4 zeigt eine Draufsicht auf den in 1 dargestellten Zellenverbund 2 mit an der Wärmeleitplatte 3 befestigten, insbesondere verschraubten Einzelzellen 1.
  • In 5 ist eine Schnittdarstellung eines Polbereichs einer an die Wärmeleitplatte 3 befestigten Einzelzelle 1 dargestellt.
  • Die vorzugsweise aus einem Metall hergestellte Wärmeleitplatte 3, wodurch die Batterie B temperierbar ist, weist im Inneren eine in 5 näher dargestellte Kanalstruktur 18 für ein die Wärmeleitplatte 3 durchströmendes Wärmeleitmedium, z. B. ein Kühlmittel wie Frischluft oder ein flüssiges Kühlmedium, auf. Das Wärmeleitmedium, welches die Kanalstruktur 18 durchströmt, dient einem Abtransport der wärme, beispielsweise in einen nicht näher dargestellten Klimakreislauf eines Fahrzeuges.
  • Die Wärmeleitplatte 3 ist zwischen den Einzelzellen 1 und auf den Polen 5 aufgesetzten Kontaktierungselementen 14 angeordnet. Als Kontaktierungselemente 14.1 bis 14.2 sind zur elektrischen Verbindung der Pole 5 der Einzelzellen 1 im Ausführungsbeispiel nach 5 polweise angeordnete elektrische Zellverbinder 14.1 und/oder eine Zellverbinderplatine 14.2 vorgesehen.
  • Die Pole 5 einer Einzelzelle 1 sind in die in der Wärmeleitplatte 3 angeordneten Bohrungen 9 eingeführt und schließen zumindest bündig mit der Oberseite der Wärmeleitplatte 3 ab. Auch können die Pole 5, wie in 8 und 10 gezeigt, über die Oberfläche der Wärmeleitplatte 3 hinausragen. Der Durchmesser der Bohrungen 9 ist gegenüber dem Durchmesser der Pole 5 größer ausgebildet. Dadurch weisen die in die Bohrungen 9 eingeführten Pole 5 einen Abstand zur Innenwandung der Bohrung 9 auf. Somit berühren sich die Pole 5 und die Wärmeleitplatte 3 nicht, wodurch sie gegeneinander elektrisch isoliert sind. Um die elektrische Isolation sicherzustellen, ist das in 2 und 3 gezeigte Distanzelement 10 auf den Polen 5 der Einzelzelle 1 angeordnet.
  • Die Pole 5 weisen in Längsrichtung jeweils die Öffnung 6 auf, die beispielsweise mit einem Innengewinde versehen ist. Dabei greifen Schrauben 7 oder in 6 gezeigte Nieten 20 in die jeweilige Öffnung 6 der Pole 5 ein, wodurch die Einzelzellen 1 an die Wärmeleitplatte 3 gezogen und somit unter Zugspannung befestigt und positioniert sind.
  • Durch die vorgespannte Verbindung von Einzelzelle 1 und Wärmeleitplatte 3, welche durch die in die Öffnung 6 des jeweiligen Pols 5 (= Polöffnung) von oben eingreifende Schraube 7, deren Auflagefläche auf die Wärmeleitplatte 3 direkt oder indirekt über Kontaktierungselemente 14.1, 14.2 und/oder elas tische Elemente 15 bis 16 aufliegt, bewirkt ist, sind die Wärmeleitplatte 3 und die Einzelzellen 1 aneinander gehalten und fixiert. Als elastische Elemente 15 und 16 dienen insbesondere zum Ausgleich von Wärmedehnungen, Bauteiltoleranzen und mechanischen Zugbeanspruchungen beispielsweise eine Federscheibe 15, die in Art einer Unterlegscheibe unterhalb der Auflagefläche der Schraube 7 angeordnet ist, oder eine Federmatte 16. Die Federscheibe 15 und/oder die Federmatte 16 können zudem eine elektrisch isolierende Eigenschaft aufweisen.
  • Durch die vorgespannte Verbindung wird der mittels des Distanzelements 10 vorgegebene Wärmeleitspalt 17 zwischen Wärmeleitplatte 3 und Zellenoberseite 11 der jeweiligen Einzelzelle 1 eingestellt.
  • Die Einzelzellen 1 sind im Detail in Längsausdehnung parallel zueinander und voneinander beabstandet angeordnet. In einem daraus resultierenden Zwischenraum sowie in Zwischenräumen zwischen den Einzelzellen 1 und der Wärmeleitplatte 3 und somit im Wärmeleitspalt 17 ist eine elektrisch isolierende und bevorzugt Wärme leitfähige Vergussmasse 19 und/oder ein elektrisch isolierender und bevorzugt Wärme leitfähiger Schaum einfüllbar. Als Vergussmasse 19 sind beispielsweise Polyurethan-Schäume, Epoxidharze und/oder Silikone in die Zwischenräume einfüllbar. Mittels der Vergussmasse 19 sind die Zwischenräume blasenarm und besonders bevorzugt blasenfrei ausgegossen. Die Vergussmasse 19 oder der Schaum stellt eine elektrische Isolation der innerhalb des Batteriegehäuses angeordneten Bauteile sicher. Zudem ist die Stabilität des gesamten Batteriegehäuses erhöht und eine effiziente Wärmeableitung ermöglicht.
  • Im Inneren der Wärmeleitplatte 3 ist eine Kanalstruktur 18, welche von einem Wärmeleitmedium durchströmt ist, angeordnet. Für eine Zu- und Abführung des Wärmeleitmediums sind in 8 dargestellte Anschlussstellen 26 vorgesehen, welche beispielsweise an einen Klimakreislauf eines Fahrzeuges angeschlossen sind.
  • 6 zeigt eine weitere Ausführungsform einer möglichen Befestigung der Einzelzellen 1 an der Wärmeleitplatte 3. Anstelle von Schrauben 7 sind Nieten 20 vorgesehen, welche in die Öffnungen 6 der Pole 5 eingreifen und die Einzelzelle 1 jeweils an der Wärmeleitplatte 3 unter Vorspannung halten und befestigen. Um eine ausreichende Vorspannung zu erzielen, werden die Einzelzellen 1 von unten an die Wärmeleitplatte 3 formschlüssig und/oder kraftschlüssig angeordnet, beispielsweise gepresst und die Nieten 20 von oben in die Öffnung 6 eingeführt. Die Nieten 20 sind dabei als so genannte Blindnieten ausgeführt, welche aus einem Nietkopf 20.1 und einem Abreißdorn 20.2 bestehen. Der Nietkopf 20.1 ist durch Hineinziehen des Abreißdorns 20.2 in den Nietkopf 20.1 plastisch verformbar. Der Abreißdorn 20.2 ist an der Sollbruchstelle gebrochen. Der in der jeweiligen Polöffnung 6 eingreifende Blindniet 20 bildet eine form- und kraftschlüssige Verbindung, wodurch die Einzelzelle 3 mit der Zelloberfläche 11 gegebenenfalls indirekt am Kontaktierungselement 14.1 oder 14.2 und/oder direkt an der Wärmeleitplatte 3 vorgespannt gehalten ist.
  • Darüber hinaus kann im Pol 5 eine Einfüllöffnung 13 zum Zuführen eines Elektrolyts angeordnet sein, welche von einem Verschlusselement 28, z. B. einem Blindniet, verschließbar ist.
  • In 7 ist perspektivisch eine als Flachzelle 21 (mit aufeinander liegenden, elektrochemisch aktiven Folien im Zellinneren) ausgebildete Einzellzelle 1 dargestellt. Die schmale Gehäuseseitenwand 22 des Zellengehäuses 8 der Flachzelle 21 ist als ein elektrisch isolierender umlaufender Gehäuserahmen zwischen den zwei ebenen Gehäuseseitenwänden 23 ausgeführt. Die Pole 5 der Flachzellen 21 sind jeweils als fahnenartige Verlängerung der Spannung führenden ebenen Gehäuseseitenwände 23 ausgebildet und versetzt zueinander, insbesondere einander schräg gegenüberliegend angeordnet.
  • 8 zeigt einen Zellenverbund 2 von Flachzellen 21, welche je nach Anwendung parallel und/oder seriell miteinander verschaltet sind, mit der kopfseitig angeordneten Wärmeleitplatte 3. Die Wärmeleitplatte 3 weist in regelmäßigen Abständen korrespondierend zu den versetzt angeordneten Polen 5 des Zellenverbundes 2 Einschnitte 24 auf. In diese Einschnitte 24 sind die Pole 5 jeweils einander angrenzender Flachzellen 21 eingeführt und ragen über die Wärmeleitplatte 3 hinaus.
  • Vorzugsweise sind auf den Polen 5 vor Einführen in die Wärmeleitplatte 3 Distanzelemente 10 angeordnet, wodurch die Pole 5 gegenüber der Wärmeleitplatte 3 elektrisch isoliert sind. Mittels der Distanzelemente 10 ist ein vorgebbarer Abstand, der so genannte Wärmeleitspalt 17, zwischen Zellenoberseite 11 und Wärmeleitplatte 3 einstellbar.
  • Auf der Wärmeleitplatte 3 ist die Federmatte 16 zum Ausgleich von Bauteiltoleranzen und Wärmedehnungen angeordnet. Die Federmatte 16 weist insbesondere elektrisch isolierende sowie elastische Eigenschaft auf. Die elektrisch isolierende Federmatte 16 weist ebenfalls in regelmäßigen Abständen zu den versetzt angeordneten Polen 5 und den Einschnitten 24 korrespondierende Einschnitte 29 auf, in die die Pole 5 eingeführt sind. Zur Befestigung der Einzelzellen 1 ist ein zweites Befestigungselement E2, insbesondere eine Quetschhülse 25, auf die Pole 5 aufgesetzt.
  • Um bei Montage eine ausreichende Vorspannung zu erzielen, sind die Flachzellen 21 gegen die Wärmeleitplatte 3 gepresst und die Quetschhülsen 25, welche auf die Pole 5 aufgesetzt sind, sind mit definierter Kraft vor dem Verquetschen in Richtung Wärmeleitplatte 3 schiebbar. Durch die elastische Eigenschaft der auf der Wärmeleitplatte 3 angeordneten Federmatte 16 sind die Einzelzellen 1 in Richtung der Wärmeleitplatte 3 beim Vorspannen durch Anziehen und Quetschen der Quetschhülse positionierbar.
  • In einer weiteren möglichen Ausführungsform können die Pole 5, welche in einen Einschnitt 24 der Wärmeleitplatte 3 eingeführt sind, durch Verschweißen an der Wärmeleitplatte 3 befestigt sein (nicht näher dargestellt).
  • Darüber hinaus sind in der 8 die an der Wärmeleitplatte 3 seitlich angeordneten Anschlussstellen 26 zum Zu- und Abführen des Wärmeleitmediums dargestellt.
  • Zur Abnahme einer durch die Batterie B erzeugten Spannung sind gemäß des dargestellten Zellenverbundes 2 zwei frei liegende Pole 5 als Spannungsanschlüsse 27 ausgebildet.
  • 9 zeigt eine Draufsicht des in 8 dargestellten Zellenverbundes 2 von Flachzellen 21, die an der kopfseitig angeordneten Wärmeleitplatte 3 befestigt sind.
  • In 10 ist ein Längsschnitt des in 8 und 9 gezeigten Zellenverbundes 2 dargestellt.
  • Um eine elektrische Isolation der in dem Batteriegehäuse angeordneten Bauteile sicherzustellen, ist das Batteriegehäuse in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung in den Zwi schenräumen zwischen Wärmeleitplatte 3 und Flachzellen 21 sowie im Wärmeleitspalt 11 und in den Zwischenräumen der Flachzellen 21 selbst mit einer elektrisch isolierenden und bevorzugt Wärme leitfähigen Vergussmasse 19 und/oder ein elektrisch isolierender und bevorzugt Wärme leitfähiger Schaum versehen. Dabei füllen die Vergussmasse 19 und/oder der Schaum das Batteriegehäuse vollständig aus.
  • 11 zeigt eine Explosionsdarstellung des perspektivisch in 8 gezeigten Zellenverbundes 2.
    • 1
    Einzelzellen
    2
    Zellenverbund
    3
    Wärmeleitplatte
    4
    Rundzellen
    5
    Pol
    6
    Öffnung
    7
    Schraube
    8
    Zellengehäuse
    9
    Bohrung
    10
    Distanzelement
    11
    Zellenoberseite
    12
    Randbereich
    13
    Einfüllöffnung
    14.1
    Zellverbinder
    14.2
    Zellverbinderplatine
    15
    Federscheibe
    16
    Federmatte
    17
    Wärmeleitspalt
    18
    Kanalstruktur
    19
    Vergussmasse
    20
    Niete
    20.1
    Nietkopf
    20.2
    Abreißdorn
    21
    Flachzelle
    22
    schmale Gehäuseseitenwand
    23
    Spannung führende Gehäuseseitenwand
    24
    Einschnitte
    25
    Quetschhülse
    26
    Anschlussstellen Wärmeleitmedium
    27
    Spannungsanschlussstellen
    28
    Verschlusselement
    29
    Einschnitte
    B
    Batterie
    E1
    erstes Befestigungselement
    E2
    zweites Befestigungselement

Claims (13)

  1. Batterie (B) mit einem Batteriegehäuse und einer Wärmeleitplatte (3) zum Temperieren der Batterie, wobei die Batterie (B) mehrere parallel und/oder seriell miteinander verschaltete Einzelzellen (1) aufweist, die Wärme leitend mit der Wärmeleitplatte (3) verbunden sind, wobei die Wärmeleitplatte (3) im Bereich der Pole (5) der Einzelzellen (1) Bohrungen (9) und/oder Einschnitte (24) aufweist, in oder durch welche die Pole (5) hinein- bzw. hindurchragen, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelzellen (1) über die zugehörigen Pole (5) mittels einer vorgespannten Verbindung von in oder auf die Pole (5) form- und kraftschlüssig angeordneten Befestigungselementen (E1, E2) jeweils an der Wärmeleitplatte (3) befestigt sind.
  2. Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Rundzellen (4) ausgebildete Einzelzellen (1) über mindestens ein erstes Befestigungselement (E1), das in eine im Pol (5) angeordnete Öffnung (6) form- und kraftschlüssig eingreift, an der Wärmeleitplatte (3) befestigt sind.
  3. Batterie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Befestigungselement (E1) eine Schraube (7) oder eine Niete (20) ist.
  4. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Flachzellen (21) ausgebildete Einzelzellen (1) über auf deren Pole (5) form- und kraftschlüssig angeordnete zweite Befestigungselemente (E2) an der Wärmeleitplatte (3) befestigt sind.
  5. Batterie nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Befestigungselement (E2) eine Quetschhülse (25) ist.
  6. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein elastisches Element (Federscheibe 15, Federmatte 16) auf dem Befestigungselement (E1, E2) zwischen diesem und einem elektrischen Kontaktierungselement (14.1, 14.2) oder der Wärmeleitplatte (3) angeordnet ist.
  7. Batterie nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der elastischen Elemente (Federscheibe 15, Federmatte 16) eine elektrisch isolierende Eigenschaft aufweist.
  8. Batterie nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element als eine Federscheibe (15) oder eine Federmatte (16) ausgebildet ist.
  9. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der jeweiligen Einzelzelle (1) und der Wärmeleitplatte (3) ein Distanzelement (10) angeordnet ist.
  10. Batterie nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Distanzelement (10) elektrisch isoliert.
  11. Batterien nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Distanzelements (10) ein vorgebbarer Wärmeleitspalt (17) einstellbar ist.
  12. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Gehäuses in dem Zwischenraum zwischen der Wärmeleitplatte (3) und den Einzelzellen (1) sowie zwischen den Einzelzellen (1) eine elektrisch isolierende und wärmeleitfähige Vergussmasse (19) und/oder eine elektrisch isolierender sowie wärmeleitfähiger Schaum angeordnet ist.
  13. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie als eine Fahrzeugbatterie, insbesondere für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb oder ein mit Brennstoffzellen betriebenes Fahrzeug, einsetzbar ist.
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