DE102011004033A1 - battery cell - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Batteriezelle, insbesondere eine Lithium-Ionen-Batteriezelle, die ein Gehäuse umfasst, wobei das Gehäuse eine Federelement enthält, das eine auswärts gerichtete Kraft auf zumindest einen ersten Abschnitt des Gehäuses ausübt.The invention relates to a battery cell, in particular a lithium-ion battery cell, which comprises a housing, wherein the housing contains a spring element which exerts an outward force on at least a first section of the housing.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einer Batteriezelle nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs.The invention relates to a battery cell according to the preamble of the independent claim.
Verschiedenartige Batterien sind aus dem Stand der Technik bekannt. Eine derartige Batterie zeigt beispielsweise die
Beispielsweise ist aus der genannten
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Batteriezelle anzugeben, die effektiv gekühlt und einfach mit einem Kühlkörper verbunden werden kann.It is the object of the invention to provide a battery cell which can be effectively cooled and easily connected to a heat sink.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die erfindungsgemäße Batteriezelle mit dem Kennzeichen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass sie einfach mit einem Kühlkörper verbunden werden kann und in direktem Kontakt zu diesem steht, wodurch die Wärme hocheffizient aus der Batterie abgeführt werden kann.The battery cell according to the invention with the characterizing part of
Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Gehäuse ein Federelement enthält, das eine auswärts gerichtete Kraft auf zumindest einen ersten Abschnitt des Gehäuses ausübt. Vorteilhaft erfolgt durch die auswärts gerichtete Kraft des Federelementes eine nach außen auftretende Auswölbung des Gehäuses der Batteriezelle. Für die Kühlung der Batteriezelle wird beispielsweise ein Kühlkörper verwendet, der Aussparungen aufweist. In diese Aussparungen wird die Batteriezelle gesteckt. Aufgrund der Auswölbung des Gehäuses im Bereich des Federelementes wird vorteilhaft eine Klemmwirkung zwischen Batteriezelle und Kühlkörper erzeugt, wodurch einerseits die Gehäusewand der Batteriezelle durch die auswärts gerichtete Kraft an den Kühlkörper gepresst wird und somit eine gute Wärmeübertragung zur Folge hat und andererseits eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Batteriezelle und Kühlkörper erzielt wird. Weiterhin ist vorteilhaft, dass das Federelement innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und nicht aus diesem herausragt. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, die Batteriezelle am Durchtrittsort des Federelementes aufwändig abzudichten oder das Federelement außerhalb des Gehäuses mit der Batteriezelle zu verbinden.For this purpose, the invention provides that the housing includes a spring element which exerts an outwardly directed force on at least a first portion of the housing. Advantageously, an outward bulge of the housing of the battery cell is effected by the outwardly directed force of the spring element. For cooling the battery cell, for example, a heat sink is used which has recesses. In these recesses, the battery cell is plugged. Due to the bulge of the housing in the region of the spring element, a clamping effect between the battery cell and heat sink is advantageously generated, whereby on the one hand the housing wall of the battery cell is pressed by the outward force to the heat sink and thus has a good heat transfer result and on the other hand, a frictional connection between the battery cell and heat sink is achieved. Furthermore, it is advantageous that the spring element is arranged within the housing and does not protrude from this. This eliminates the need to lavishly seal the battery cell at the point of passage of the spring element or to connect the spring element outside the housing with the battery cell.
Gleiche Vorteile ergeben sich erfindungsgemäß entsprechend Anspruch 11 für das beanspruchte Batteriesystem.Same advantages result according to the invention according to
Durch die in den abhängigen Ansprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der in dem unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.The measures mentioned in the dependent claims advantageous developments of the device specified in the independent claim are possible.
Vorteilhaft ist der erste Abschnitt, auf den das Federelement eine auswärts gerichtete Kraft ausübt, ein erster Endabschnitt des Gehäuses. Die Batteriezelle wird vorteilhaft mit dem ersten Endabschnitt in Aussparungen eines Kühlkörpers eingesteckt.Advantageously, the first portion, on which the spring element exerts an outward force, a first end portion of the housing. The battery cell is advantageously inserted with the first end portion in recesses of a heat sink.
Vorteilhaft stützt sich das Federelement an gegenüberliegenden Gehäusewänden ab. Durch die Abstützung wird ein gleichmäßiger Druck auf die gegenüberliegenden Gehäusewänden erzeugt, der zu einer gleichmäßigen Auswölbung der Gehäusewände führt. Dadurch ist eine gute Positionierbarkeit der Batteriezelle in Aussparungen eines Kühlkörpers gegeben.Advantageously, the spring element is supported on opposite housing walls. By supporting a uniform pressure is generated on the opposite housing walls, which leads to a uniform bulging of the housing walls. This is a good positioning of the Battery cell in recesses of a heat sink given.
Vorteilhaft weisen die gegenüber liegenden Gehäusewände nach innen liegende Halteelemente auf, über die das Federelement gehaltert wird. Durch die Halterung des Federelements wird gewährleistet, dass dieses sich nicht räumlich verschieben kann und die auswärts gerichtete Kraft stets auf den gleichen Punkt des Gehäuses ausgeübt wird.Advantageously, the opposite housing walls on inwardly located holding elements over which the spring element is supported. By the holder of the spring element ensures that this can not move spatially and the outward force is always exerted on the same point of the housing.
Vorteilhaft ist ein Kühlleitblech zwischen mindestens zwei Speicherelementen angeordnet, wobei das Federelement Teil des Kühlleitblechs ist. Über das Kühlleitblech kann überschüssige Wärme, die während des Be- und Entladens der Batterie entsteht, abgeführt werden. Dabei wird die Wärme von dem Kühlleitblech an das Federelement übertragen. Von diesem wird die Wärme an das Gehäuse weitergeleitet und schließlich an den Kühlkörper abgegeben, wodurch eine effiziente Kühlwirkung gewährleistet ist.Advantageously, a cooling baffle is arranged between at least two storage elements, wherein the spring element is part of the Kühlleitblechs. Excess heat that arises during charging and discharging of the battery can be dissipated via the cooling guide plate. The heat is transferred from the Kühlleitblech to the spring element. From this, the heat is transferred to the housing and finally delivered to the heat sink, whereby an efficient cooling effect is ensured.
Vorteilhaft ist das Federelement innerhalb des ersten Endabschnitts des Gehäuses kreisförmig oder kreissegmentförmig gebogen. Die kreisförmige bzw. kreissegmentförmige Form des Federelementes ist besonders einfach durch die entsprechende Biegung des Kühlleitblechs herstellbar. Zusätzlich wird aufgrund der kreisförmigen bzw. kreissegmentförmigen Ausbildung des Federelementes eine gleichmäßig verteilte, auswärts gerichtete Kraft auf den ersten Abschnitt des Gehäuses bewirkt.Advantageously, the spring element is bent within the first end portion of the housing in a circular or circular segment. The circular or circular-segment-shaped shape of the spring element is particularly easy to produce by the corresponding bending of the Kühlleitblechs. In addition, a uniformly distributed, outwardly directed force is caused on the first portion of the housing due to the circular or circular segment-shaped design of the spring element.
Vorteilhaft weist das Kühlleitblech mehrere, das Federelement bildende Kühlleitblechabschnitte auf, wobei die Kühlleitblechabschnitte in wechselnder Reihenfolge in jeweils entgegen gesetzte Richtung aufgebogen sind. Die Unterteilung des Kühlleitblechs in einzelne Kühlleitblechabschnitte wird durch einfaches schlitzförmiges Einschneiden des Kühlleitblechs bewirkt. Werden die einzelnen Kühlleitblechabschnitte in wechselnder Reihenfolge in jeweils entgegen gesetzte Richtung aufgebogen, entsteht das Federelement. Diese Art der direkten Herstellung des Federelementes aus dem Kühlleitblech ist einfach, ohne viel Materialaufwand zu bewerkstelligen und zudem kostengünstig.Advantageously, the cooling baffle on, the spring element forming Kühlleitblechabschnitte, wherein the Kühlleitblechabschnitte are bent in alternating order in the opposite direction. The subdivision of the Kühlleitblechs in individual Kühlleitblechabschnitte is effected by simply slit-shaped cutting of Kühlleitblechs. If the individual Kühlleitblechabschnitte bent in alternating order in the opposite direction, the spring element is formed. This type of direct production of the spring element from the cooling baffle is easy to do without much material and also cost.
Vorteilhaft sind die Kühlleitblechabschnitte so aufgebogen, dass sie tangential am Gehäuse anliegen. Durch das tangentiale Anliegen der Kühlleitblechabschnitte wird eine gute Wärmeübertragung von dem Federelement auf das Gehäuse und schließlich von dem Gehäuse auf den Kühlkörper gewährleistet. Weiterhin wird eine punktuelle Kraftübertragung von dem Federelement auf die Gehäusewand, wodurch letztere beschädigt werden könnte, vermieden.Advantageously, the Kühlleitblechabschnitte are bent so that they rest tangentially on the housing. Due to the tangential abutment of the Kühlleitblechabschnitte a good heat transfer from the spring element to the housing and finally ensured by the housing on the heat sink. Furthermore, a selective power transmission from the spring element to the housing wall, whereby the latter could be damaged, avoided.
Vorteilhaft liegt ein zweiter Endabschnitt dem ersten Endabschnitt gegenüber, wobei das Kühlleitblech sich im Kontakt mit dem zweiten Endabschnitt des Gehäuses befindet. Dadurch wird eine Kraft, mit der der zweite Endabschnitt beaufschlagt wird, direkt an das Federelement übertragen. Wird die Batteriezelle in die Aussparung eines Kühlkörpers gesteckt, wird während des Steckens eine Kraft auf das Gehäuse der Batteriezelle ausgeübt, um sie einerseits in die Aussparung zu drücken und andererseits dort über die Federwirkung des Federelementes festzuklemmen. Ist die Gehäusewand der Batteriezelle allerdings sehr dünn ausgeführt, kann es bei dem Steckvorgang zu unerwünschter Gehäuseverformung kommen. Durch den Kontakt des Kühlleitblechs mit dem zweiten Endabschnitt des Gehäuses wird die Kraft, mit der das Gehäuse in die Aussparung eines Kühlkörpers gepresst wird, vorteilhaft direkt auf das Kühlleitblech übertragen und somit auf das Federelement übertragen. Dadurch wird eine Krafteinwirkung auf den zweiten Endabschnitt vorteilhaft über das Kühlleitblech auf das Federelement und schließlich den ersten Endabschnitt des Batteriezellengehäuses weitergeleitet, ohne dass es zu einer unerwünschten Gehäuseverformung kommen kann. Zusätzlich führt die Kraft zu einer Aufweitung des Federelementes und damit einer verstärkten auswärts gerichteten Kraft des Federelementes. Dementsprechend bewirkt eine dauerhafte Krafteinwirkung auf den zweiten Endabschnitt einer verstärkte Klemmwirkung und somit eine verbesserte kraftschlüssige Verbindung zwischen Batteriezelle und Kühlkörper.Advantageously, a second end portion facing the first end portion, wherein the cooling baffle is in contact with the second end portion of the housing. As a result, a force with which the second end section is acted upon is transmitted directly to the spring element. If the battery cell is inserted into the recess of a heat sink, a force is exerted on the housing of the battery cell during insertion in order to push it on the one hand into the recess and on the other hand there to clamp over the spring action of the spring element. However, if the housing wall of the battery cell is made very thin, unwanted housing deformation can occur during the plugging process. Due to the contact of the Kühlleitblechs with the second end portion of the housing, the force with which the housing is pressed into the recess of a heat sink, advantageously transferred directly to the Kühlleitblech and thus transmitted to the spring element. Thereby, a force on the second end portion is advantageously forwarded via the Kühlleitblech on the spring element and finally the first end portion of the battery cell housing, without it can lead to an undesirable housing deformation. In addition, the force leads to a widening of the spring element and thus an increased outward force of the spring element. Accordingly causes a permanent force on the second end portion of a reinforced clamping action and thus an improved frictional connection between the battery cell and heat sink.
Vorteilhaft weist das Gehäuse im ersten Endabschnitt eine geringere Breite als im zweiten Endabschnitt auf. Diese Verjüngung innerhalb des ersten Endabschnittes der Batterie ermöglicht, dass mehrere Batteriezellen dicht nebeneinander in dafür vorgesehene Aussparungen eines Kühlkörpers eingepasst und dort festgeklemmt werden können. Es ist somit eine vorteilhafte Raumausnutzung innerhalb eines Batteriemoduls möglich.Advantageously, the housing has a smaller width in the first end section than in the second end section. This taper within the first end portion of the battery allows a plurality of battery cells can be tightly fitted next to each other in designated recesses of a heat sink and clamped there. It is thus an advantageous use of space within a battery module possible.
Zeichnungdrawing
Die Erfindung wird nachfolgend in mehreren Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.The invention will be explained in more detail in several embodiments with reference to the accompanying drawings.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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