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Die Erfindung betrifft eine Batterieanordnung nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Aus dem Stand der Technik ist, wie in der
US 2010/0104927 A1 beschrieben, eine temperaturgesteuerte Batterieanordnung in einem Fahrzeug bekannt. Die Batterieanordnung umfasst ein Gehäuse, eine Mehrzahl von Lithium-Ionen-Zellpacks und Abstandshalter zum Erzeugen vertikaler Kanäle. Die Zellpacks sind im Gehäuse aufgehängt. Zur Steuerung der Temperatur der Zellpacks wird mittels einer mit einem Motor des Fahrzeugs und einem Wärmetauscher gekoppelten Pumpe ein thermisch leitendes und elektrisch nicht leitendes Fluid durch das Gehäuse geleitet, welches in das Gehäuse zu einer Unterseite der Zellpacks einströmt, zwischen den Zellpacks zu einer Oberseite der Zellpacks strömt und wieder aus dem Gehäuse in Richtung des Wärmetauschers ausströmt. Eine Steuereinheit steuert die Pumpe und den Fluidfluss in Abhängigkeit von der Temperatur der Batterieanordnung, um die Temperatur in einem vorgegebenen Bereich zu halten.
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In der
DE 602 13 474 T2 werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Temperaturkontrolle bei elektrochemischen Zellen mit hoher Energiedichte beschrieben. Eine elektrochemische Speichereinheit weist mehrere elektrochemische Zellen auf, welche mit Abstand voneinander angeordnet sind. Jede der elektrochemischen Zellen weist gegenüberliegende erste und zweite ebene Flächen, erste und zweite Seitenflächen und erste und zweite Endflächen auf. Die elektrochemischen Zellen unterliegen während des Ladungs- und Entladungszyklus Volumenveränderungen. Des Weiteren umfasst die Speichereinheit einen Kühlbalg, welcher aus einem verformbaren, Wärme leitenden Material gebildet ist und einen Einlassanschluss und einen Auslassanschluss aufweist. Der Kühlbalg fügt sich zu einer schlangenförmigen Anordnung, um während der Volumenveränderungen die abwechselnden ersten und zweiten Endflächen benachbarter elektrochemischer Zellen zu berühren. Zwischen dem Einlass- und dem Auslassanschluss strömt ein Wärmeübertragungsmedium, um die Betriebstemperatur der elektrochemischen Zellen zu steuern.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Batterieanordnung anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Batterieanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Eine Batterieanordnung umfasst zumindest eine Batterie mit einer Mehrzahl elektrochemischer Einzelzellen.
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Erfindungsgemäß weisen die Einzelzellen eine flexible Hülle auf und sind hydrostatisch gelagert, wobei durch ein die Einzelzellen umgebendes Fluid zur hydrostatischen Lagerung der Einzelzellen ein gegenüber einer Umgebung der Batterie vorgegebener konstanter Überdruck auf die Einzelzellen einwirkt.
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Die Batterie ist insbesondere eine Fahrzeugbatterie, beispielsweise für Elektrofahrzeuge, Hybridfahrzeuge oder Brennstoffzellenfahrzeuge. Die Einzelzellen sind insbesondere Lithium-Ionen-Zellen, welche eine folienbeutelartige Umhüllung aufweisen, auch als so genannte Pouch-Zellen bezeichnet.
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Durch die Sicherstellung konstanter Druckverhältnisse ist eine erheblich verbesserte Langzeitstabilität der Einzelzellen erreicht. Aus der hydrostatischen Lagerung mittels des die Einzelzellen umgebenden Fluids resultierende konstante Druckspannungen auf die Einzelzellen sind homogen verteilt, da der Druck eine skalare Größe ist, unabhängig davon, ob sich die Einzelzelle beispielsweise ausdehnt oder zusammenzieht, beispielsweise aufgrund chemischer Reaktionen in der Einzelzelle und/oder aufgrund von Temperaturveränderungen, zum Beispiel bei Lade- und/oder Entladevorgängen. Dadurch ist eine längere Lebensdauer der Einzelzellen erzielbar. Zudem ermöglicht die hydrostatische Lagerung eine Dämpfung von Reaktionskräften dynamischer mechanischer Belastungen, welche auf die Einzelzellen einwirken, beispielsweise bei Erschütterungen oder bei einem Unfall des Fahrzeugs.
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Des Weiteren sind die Einzelzellen durch das zur hydrostatischen Lagerung genutzte Fluid gleichzeitig temperierbar, wobei eine direkte Temperierung über Zellseitenwände ermöglicht ist, welche von dem Fluid umströmt sind, so dass eine optimierte Wärmeübertragung erreicht ist. Dies ermöglicht eine leistungsfähige und gleichmäßige Temperierung, insbesondere Kühlung der Einzelzellen mit einem geringen Temperaturgradienten, wodurch so genannte Hot Spots vermieden sind, d. h. heißere Bereiche der Einzelzelle aufgrund einer unzureichenden Kühlung.
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Ein weiterer Vorteil ist eine vereinfachte Herstellung der Batterieanordnung, insbesondere der Batterie, aufgrund eines reduzierten Montage- und Verschraubungsaufwandes und aufgrund geringerer Toleranzanforderungen im Vergleich zu Batterien nach dem Stand der Technik. Beispielsweise ist keine thermische Kopplung der Einzelzellen an eine Kühlplatte erforderlich. Eine derartige thermische Kopplung von Einzelzellen an Kühlplatten in Batterien nach dem Stand der Technik erfordert eine hohe Präzision und damit einen höheren Fertigungsaufwand und höhere Herstellungskosten, um die Wärmeübertragung auf die Kühlplatte zu ermöglichen. Auch sind Toleranzanforderungen an eine Planarität von Zellverbindern im Vergleich zum Stand der Technik erheblich reduziert. Des Weiteren ist eine Verrohrung zur Zu- und Ableitung des Fluids erheblich vereinfacht, da keine aufwändigen Kühlkanäle zur Durchströmung von Kühlplatten oder Umströmung der Einzelzellen erforderlich sind.
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Zudem sind ein Bauraumbedarf und ein Gewicht der Batterieanordnung, insbesondere der Batterie reduziert, da keine Kühlplatten, Druckplatten und Wärmeleitfolien erforderlich sind. Auch sind Sicherheitsrisiken erheblich reduziert, da keine metallischen Kühlplatten in unmittelbarer Nähe elektrischer Kontakte erforderlich sind und eine bessere Zugänglichkeit zur Batterie und zu den Einzelzellen ermöglicht ist. Dies ist insbesondere bei einer Verwendung in Fahrzeugen von erheblicher Bedeutung. Des Weiteren ermöglicht die Batterieanordnung ein so genanntes Remanufacturing, d. h. es sind Nacharbeitskonzepte integrierbar, die Batterieanordnung ist wieder demontierbar, zerlegbar, die einzelnen Bestandteile überprüfbar und wieder verwendbar oder gegebenenfalls aufbereitbar oder ersetzbar, wobei auch eine Anpassung der Batterieanordnung an neue Erfordernisse oder eine schrittweise Modernisierung möglich ist.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer hydrostatischen Lagerung einer Einzelzelle,
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2 eine schematische Darstellung einer Einzelzelle und eines Halterahmens in seitlicher Draufsicht,
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3 eine schematische Querschnittdarstellung mehrerer Einzelzellen mit Halterahmen,
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4 eine schematische Detailansicht einer Querschnittdarstellung mehrerer Einzelzellen mit Halterahmen,
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5 eine weitere schematische Darstellung einer Einzelzelle und eines Halterahmens in seitlicher Draufsicht,
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6 eine weitere schematische Querschnittdarstellung mehrerer Einzelzellen mit Halterahmen,
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7 eine schematische Schnittdarstellung durch einen Zellblock aus Einzelzellen mit Schnittrichtung in Richtung einer Längsausdehnung der Einzelzellen, und
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8 eine weitere schematische Schnittdarstellung durch einen Zellblock aus Einzelzellen mit Schnittrichtung in Richtung einer Längsausdehnung der Einzelzellen.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine schematische Prinzipdarstellung einer hydrostatischen Lagerung einer elektrochemischen Einzelzelle 1. Eine Batterieanordnung umfasst eine Batterie 2 mit einer Mehrzahl derartig gelagerter Einzelzellen 1. Die Batterie 2 ist beispielsweise eine Fahrzeugbatterie und zum Beispiel in einem Elektrofahrzeug, Hybridfahrzeug oder Brennstoffzellenfahrzeug verwendbar.
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Die Einzelzelle 1 ist insbesondere eine Lithium-Ionen-Zelle, welche eine folienbeutelartige Umhüllung, d. h. eine flexible Hülle aufweist, in welcher ein Elektrodenfolienstapel und ein Elektrolyt angeordnet sind, auch als so genannte Pouch-Zelle bezeichnet. Die Batterie 2 weist eine Mehrzahl derartiger Einzelzellen 1 auf, welche seriell und/oder parallel elektrisch miteinander verbunden sind.
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Zur hydrostatischen Lagerung ist die Einzelzelle 1 von einem Fluid F vollständig oder zumindest nahezu vollständig umgeben, wobei durch das Fluid F ein gegenüber einer Umgebung der Batterie 2 vorgegebener konstanter Überdruck p auf die Einzelzelle 1 einwirkt. Das Fluid F ist beispielsweise Wasser, Glykol oder bevorzugt ein Wasser-Glykol-Gemisch. Des Weiteren kann das Fluid F beispielsweise auch ein Öl, ein anderer fluidischer Stoff oder ein anderes fluidisches Stoffgemisch sein.
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Durch die Sicherstellung konstanter Druckverhältnisse ist eine erheblich verbesserte Langzeitstabilität derartiger hydrostatisch gelagerter Einzelzellen 1 in der Batterie 2 erreicht. Aus der hydrostatischen Lagerung mittels des die Einzelzellen 1 umgebenden Fluids F resultierende konstante Druckspannungen auf die Einzelzellen 1 sind homogen verteilt, da der Druck eine skalare Größe ist, unabhängig davon, ob sich die Einzelzelle 1 beispielsweise ausdehnt oder zusammenzieht, beispielsweise aufgrund chemischer Reaktionen in der Einzelzelle 1 und/oder aufgrund von Temperaturveränderungen, zum Beispiel bei Lade- und/oder Entladevorgängen. Dadurch ist eine längere Lebensdauer der Einzelzellen 1 erzielbar.
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Zudem ermöglicht die hydrostatische Lagerung eine Dämpfung von Reaktionskräften dynamischer mechanischer Belastungen, welche auf die Einzelzellen 1 einwirken, beispielsweise bei Erschütterungen oder bei einem Unfall des Fahrzeugs. Auf diese Weise sind beispielsweise starke Schwingungen der Einzelzellen 1, welche diese beschädigen könnten, vermieden.
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Des Weiteren sind die Einzelzellen 1 durch das zur hydrostatischen Lagerung genutzte Fluid F gleichzeitig temperierbar, wobei eine direkte Temperierung über Zellseitenwände ermöglicht ist, welche von dem Fluid F umströmt sind, so dass eine optimierte Wärmeübertragung erreicht ist. Dies ermöglicht eine leistungsfähige und gleichmäßige Temperierung, insbesondere Kühlung der Einzelzellen 1 mit einem geringen Temperaturgradienten, wodurch so genannte Hot Spots vermieden sind, d. h. heißere Bereiche der Einzelzelle 1 aufgrund einer unzureichenden Kühlung.
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Wie in den 2 und 3 dargestellt, sind die Einzelzellen 1 in der Batterie 2 mit Schmalseiten zwischen umlaufenden Halterahmen 3, vorzugsweise aus Kunststoff, eingespannt und auf diese Weise in der Batterie 2 gehaltert. Die Einzelzellen 1 und die Halterahmen 3 sind in der Batterie 2 derart hintereinander und parallel zueinander angeordnet, dass die Halterahmen 3, zwischen denen jeweils eine Einzelzelle 1 eingespannt ist, fluiddicht aneinander anliegen.
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Um die Fluiddichtheit sicherzustellen, ist zwischen den Halterahmen 3 jeweils zumindest eine entlang des Halterahmens 3 umlaufende erste Dichtung 4 angeordnet. In der in 3 dargestellten Ausführungsform sind zwischen jeweils zwei Halterahmen 3 zwei erste Dichtungen 4 angeordnet, wobei jede der ersten Dichtungen 4 zwischen einem der Halterahmen 3 und einem zwischen den Halterahmen 3 eingespannten Bereich der jeweiligen Einzelzelle 1 angeordnet ist. Die ersten Dichtungen 4 sind jeweils beispielsweise als O-Ring oder als eine Mehrlippendichtung ausgebildet. Im hier dargestellten Beispiel ist die erste Dichtung 4 beispielsweise als eine zwei Millimeter dicke Dichtschnur ausgebildet. Die Einzelzellen 1 sind über Ableiterfahnen 5, welche zwischen den Halterahmen 3 hindurchgeführt sind, seriell und/oder parallel elektrisch miteinander verbunden.
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Wie in 4 dargestellt, sind die Einzelzellen 1 in einer bevorzugten Ausführungsform jeweils von einer fluiddichten Schutzhülle 6 umgeben. Diese Schutzhülle 6 schützt die Einzelzellen 1 vor dem sie umgebenden Fluid F und ist beispielsweise erforderlich, wenn die flexiblen Hüllen der Einzelzellen 1 nicht ausreichend beständig gegenüber dem jeweils verwendeten Fluid F sind.
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Auf diese Weise ist keine Modifikation der Einzelzellen 1 und deren flexibler Hülle erforderlich und es ist ein Einsatz einer Vielzahl verschiedener Ausführungsformen von Einzelzellen 1 und einer Vielzahl verschiedener Fluide F möglich. Im hier dargestellten Beispiel weist die Schutzhülle 6 eine Wandstärke von 100 μm auf und ist beispielsweise aus Polypropylen oder Aluminium gebildet. Auf diese Weise ist beispielsweise eine Wasser-Glykol-Beständigkeit der Schutzhülle 6 sichergestellt.
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Alternativ zur Verwendung der Schutzhülle 6 ist beispielsweise ein auf eine Beständigkeit der Hüllen der jeweils verwendeten Einzelzellen 1 abgestimmtes Fluid F zu verwenden oder die Hüllen der Einzelzellen 1 sind an das jeweils verwendete Fluid F anzupassen. Mittels der Schutzhülle 6 sind zudem beispielsweise auch die Ableiterfahnen 5 der Einzelzellen 1 vor einem Kontakt mit dem Fluid F schützbar, insbesondere wenn das Fluid F elektrisch leitfähig ist.
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Selbstverständlich ist auch die Schutzhülle 6 flexibel ausgebildet, um die Überdruckwirkung durch das Fluid F auf die jeweilige Einzelzelle 1 nicht zu unterbinden. Ist die Schutzhülle 6 aus Aluminium oder einem anderen elektrisch leitfähigen Material, so ist gegebenenfalls ein direkter Kontakt der Schutzhülle 6 mit den Ableiterfahnen 5 der jeweiligen Einzelzelle 1 zu unterbinden, beispielsweise durch eine elektrisch nicht leitfähige Innenbeschichtung der Schutzhülle 6 zumindest in Berührungsbereichen zu den Ableiterfahnen 5.
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Wie in den 5 und 6 dargestellt, sind ein Fluidzulauf 7 und ein Fluidablauf 8 vorzugsweise in die Halterahmen 3 integriert, beispielsweise, wie in 5, in Eckbereichen der Halterahmen 3 oder, wie in 6, in oberen und unteren Bereichen der Halterahmen 3. Die Fluidzuläufe 7 und Fluidabläufe 8 weisen, wie insbesondere in 5 dargestellt, in Richtung der Einzelzellen 1 Öffnungen 9 auf, um ein Strömen des Fluids F aus dem jeweiligen Fluidzulauf 7 in Richtung der jeweiligen Einzelzelle 1, an dieser entlang und danach in den jeweiligen Fluidablauf 8 zu ermöglichen. Eine derartige Ausformung der Halterahmen 3 ist beispielsweise durch eine Herstellung der Halterahmen 3 zum Beispiel aus Kunststoff mittels eines Gussverfahrens, insbesondere mittels eines Spritzgussverfahrens, auf einfache und kostengünstige Weise in großen Stückzahlen, d. h. in Serienproduktion möglich.
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Durch die Aneinanderreihung der Halterahmen 3 bilden die in jedem Halterahmen 3 ausgeformten Fluidzuläufe 7 und Fluidabläufe 8 einen Zulaufkanal bzw. Ablaufkanal für eine durch die Halterahmen 3 gebildete gemeinsame Zellumhüllung der Einzelzellen 1 aus, deren Innenraum zumindest in einem Betriebszustand der Batterie 2 mit dem unter Überdruck p stehenden Fluid F gefüllt ist, so dass das Fluid F die Einzelzellen 1 umgibt. Über den auf diese Weise ausgebildeten Zulaufkanal und Ablaufkanal sind die Fluidzuläufe 7 und Fluidabläufe 8 mit einer nicht dargestellten Pumpe der Batterieanordnung und bevorzugt mit einem ebenfalls nicht dargestellten Wärmetauscher der Batterieanordnung fluidisch verbunden.
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Mit dieser Pumpe und/oder dem Wärmetauscher können auch weitere Batterien 2 fluidisch verbunden sein. Beispielsweise in einem Fahrzeug sind häufig eine Mehrzahl derartiger Batterien 2 eingesetzt und alle mit derselben Pumpe und demselben Wärmetauscher verbunden. D. h. die Batterieanordnung in einem solchen Fahrzeug umfasst dann eine Pumpe, einen Wärmetauscher und eine Mehrzahl von mit diesen fluidisch verbundenen Batterien 2. Der Wärmetauscher und/oder die Pumpe kann/können dabei auch Bestandteil anderer Einrichtungen des Fahrzeugs sein, beispielsweise einer Klimaanlage des Fahrzeugs.
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Mittels der Pumpe ist der vorgegebene Überdruck p im Innenraum der durch die Halterahmen 3 gebildeten Zellumhüllung konstant aufrecht erhaltbar und bei einem angeschlossenen Wärmetauscher ist das Fluid F mittels der Pumpe durch den Innenraum der Zellumhüllung und den Wärmetauscher hindurch zu pumpen, um auf diese Weise auch die Temperierung der Einzelzellen 1 zu ermöglichen. Um auch eine Fluiddichtheit des Zulaufkanals und des Ablaufkanals sicherzustellen, sind im Bereich der Fluidzuläufe 7 und Fluidabläufe 8 zwischen den Halterahmen 3 zweite Dichtungen 10 angeordnet, beispielsweise in Form von O-Ringen, wie in 5 dargestellt.
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In einer alternativen Ausführungsform weisen nicht alle Fluidzuläufe 7 und Fluidabläufe 8 die Öffnungen 9 in Richtung der Einzelzellen 1 auf, sondern es weist beispielsweise nur ein Halterahmen 3 eine derartige Öffnung 9 am Fluidzulauf 7 auf, vorzugsweise ein Halterahmen 3 an einer Stirnseite der Batterie 2, und ein anderer Halterahmen 3, vorzugsweise an einer gegenüberliegenden Stirnseite der Batterie 2, weist eine Öffnung 9 am Fluidablauf 8 auf. Die anderen Halterahmen 3 können beispielsweise Fluidzuläufe 7 und Fluidabläufe 8 ohne Öffnungen 9 oder keine Fluidzuläufe 7 und Fluidabläufe 8 aufweisen oder es kann Halterahmen 3 mit und ohne Fluidzulauf 7 und/oder Fluidablauf 8 mit und ohne Öffnungen 9 geben. Durch eine derartige Variation und Kombination verschieden ausgeformter Halterahmen 3 ist eine Verteilung der Einströmung des Fluids F in den Innenraum und der Ausströmung des Fluids F aus dem Innenraum optimierbar und an jeweilige Erfordernisse anpassbar.
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Zumindest bei dieser alternativen Ausführungsform dürfen die Einzelzellen 1 nicht über ihren gesamten Umfang zwischen den Halterahmen 3 eingeklemmt sein, d. h. es muss, wie in 8 dargestellt, zumindest eine Durchlassöffnung 11 zwischen jeder Einzelzelle 1 und den jeweiligen Halterahmen 3 geben, so dass das Fluid F an einer Stirnseite der Batterie 2 durch einen Fluidzulauf 7 mit Öffnung 9 in den Innenraum der durch die Halterahmen 3 gebildeten Zellumhüllung einströmt, über die Durchlassöffnungen 11 durch den Innenraum an den Einzelzellen 1 vorbei strömt und an der anderen Stirnseite der Batterie 2 durch den Fluidablauf 8 mit Öffnung 9 wieder aus dem Innenraum ausströmt.
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Wie in 7 dargestellt, sind die Halterahmen 3 durch Spannmittel 12, beispielsweise durch Spannbänder oder, wie hier dargestellt, durch Zuganker, miteinander verspannt und auf diese Weise gegeneinander gepresst, so dass die Fluiddichtheit sichergestellt ist. An Stirnseiten der Batterie 2 ist die durch die Halterahmen 3 gebildete Zellumhüllung beispielsweise durch hier nicht dargestellte Abschlussplatten fluiddicht verschlossen, d. h. die Abschlussplatten sind durch die Spannmittel 12 gegen die jeweils angrenzenden Halterahmen 3 gepresst, wobei auch zwischen den Abschlussplatten und den angrenzenden Halterahmen 3 erste Dichtungen 4 und, falls erforderlich, auch zweite Dichtungen 10 angeordnet sind. Auf diese Weise ist durch die Halterahmen 3 und die Abschlussplatten der mit Ausnahme des Zulaufkanals und des Ablaufkanals vollständig fluiddicht ausgebildete Innenraum in der Zellumhüllung ausgebildet, in welchem die Einzelzellen 1 angeordnet sind und welcher zumindest im Betriebszustand der Batterie 2 mit dem Fluid F unter Überdruck p gefüllt ist, so dass das Fluid F die Einzelzellen 1 umgibt.
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Um eine Steifigkeit der Batterie 2, d. h. insbesondere der durch die Halterahmen 3 gebildeten Zellumhüllung zu erhöhen, sind in einer bevorzugten Ausführungsform in den Halterahmen 3, wie in 8 dargestellt, Versteifungselemente 13 angeordnet. Diese Versteifungselemente 13 sind, wie hier dargestellt, beispielsweise in Form von Steifigkeitsblechen durch entsprechend ausgeformte Aussparungen in den Halterahmen 3 hindurchgeschoben, zum Beispiel unmittelbar vor oder nach dem Verspannen der aneinander angeordneten Halterahmen 3, oder die Halterahmen 3 sind während des aneinander Anordnens auf die Steifigkeitsbleche aufgeschoben und danach miteinander verspannt.
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Mittels der Steifigkeitsbleche ist eine Flächenträgheit nutzbar, um eine Verwindung und Verformung, insbesondere der durch die Halterahmen 3 gebildeten Zellumhüllung, aufgrund über eine Einsatzdauer auftretender Belastungen als auch aufgrund kurzfristig auftretender Belastungen beispielsweise bei einem Unfall des Fahrzeugs zu verhindern. Dadurch ist sichergestellt, dass die Zellumhüllung nicht aufbricht und das unter Überdruck p stehende Fluid F nicht austreten kann.
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Des Weiteren ist dadurch sichergestellt, dass die mit dem Fluid F unter Überdruck p erzielten Vorteile der konstanten und homogen verteilten Druckspannungen auf die Einzelzellen 1, der Dämpfung von Reaktionskräften dynamischer mechanischer Belastungen der Einzelzellen 1 und der Temperierung der Einzelzellen 1 auch während eines Unfalls und unmittelbar nach einem Unfall des Fahrzeugs noch wirksam sind. Dies ist von großer Bedeutung, da es in derartigen Unfallsituationen beispielsweise zu Kurzschlüssen in elektrischen Einrichtungen des Fahrzeugs und dadurch zu einer starken Erwärmung, Druckerhöhung und Ausdehnung der Einzelzellen 1 kommen kann. Durch die Überdruck- und Temperierwirkung des Fluids F ist dann eine Gefährdung von Personen und Gegenständen verhindert, welche eintreten könnte aufgrund einer zu starken Erwärmung und Ausdehnung der Einzelzellen 1 und einer daraus resultierenden Gefahr einer Explosion der Einzelzellen 1 und eines Austritts schädlicher Stoffe.
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Ein großer Vorteil der Batterieanordnung, insbesondere der Batterie 2, ist eine vereinfachte Herstellung aufgrund eines reduzierten Montage- und Verschraubungsaufwandes und aufgrund geringerer Toleranzanforderungen im Vergleich zu Batterien nach dem Stand der Technik. Beispielsweise ist keine thermische Kopplung der Einzelzellen 1 an eine Kühlplatte erforderlich. Eine derartige thermische Kopplung in Batterien nach dem Stand der Technik erfordert eine hohe Präzision und damit einen höheren Fertigungsaufwand und höhere Herstellungskosten, um die Wärmeübertragung auf die Kühlplatte zu ermöglichen.
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Des Weiteren sind Toleranzanforderungen an eine Planarität von Zellverbindern zum Verbinden der Ableiterfahnen 5 bzw. an die Ableiterfahnen 5 selbst bei einem direkten Verbinden im Vergleich zum Stand der Technik erheblich reduziert. Auch eine Verrohrung zur Zu- und Ableitung des Fluids F ist erheblich vereinfacht, da keine aufwändigen Kühlkanäle zur Durchströmung von Kühlplatten oder Umströmung der Einzelzellen 1 erforderlich sind.
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Zudem sind ein Bauraumbedarf und ein Gewicht der Batterieanordnung, insbesondere der Batterie 2 reduziert, da keine Kühlplatten, Druckplatten und Wärmeleitfolien erforderlich sind. Auch sind Sicherheitsrisiken erheblich reduziert, da keine metallischen Kühlplatten in unmittelbarer Nähe elektrischer Kontakte erforderlich sind und eine bessere Zugänglichkeit zur Batterie 2 und zu den Einzelzellen 1 ermöglicht ist. Dies ist insbesondere bei einer Verwendung in Fahrzeugen von erheblicher Bedeutung.
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Des Weiteren ermöglicht die Batterieanordnung ein so genanntes Remanufacturing, d. h. es sind Nacharbeitskonzepte integrierbar, die Batterieanordnung ist wieder demontierbar, zerlegbar, die einzelnen Bestandteile überprüfbar und wieder verwendbar oder gegebenenfalls aufbereitbar oder ersetzbar, wobei auch eine Anpassung der Batterieanordnung an neue Erfordernisse oder eine schrittweise Modernisierung möglich ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Einzelzelle
- 2
- Batterie
- 3
- Halterahmen
- 4
- erste Dichtung
- 5
- Ableiterfahne
- 6
- Schutzhülle
- 7
- Fluidzulauf
- 8
- Fluidablauf
- 9
- Öffnung
- 10
- zweite Dichtung
- 11
- Durchlassöffnung
- 12
- Spannmittel
- 13
- Versteifungselement
- F
- Fluid
- p
- Überdruck
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2010/0104927 A1 [0002]
- DE 60213474 T2 [0003]
