DE102012217367A1 - Battery module of battery system mounted in e.g. hybrid vehicle, has clamping element that is provided for clamping battery cells against each other, and cooler that is integrated in clamping element provided with inner/outer elements - Google Patents

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Sonja Dudziak
Godehard Schmitz
Claudia Speidel
Jens Koenig
Christof Kobler
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Abstract

The battery module (1) has a clamping element (5) that is provided for clamping battery cells (3) against each other. A cooler (7) is integrated in the clamping element. The cooler is provided with a meandering course. A clamping element is provided with an inner element (11), and is designed to clamp the battery cells against each other. An outer element (13) is arranged facing away from one of the battery cells side of the clamping element. The inner element is cohesively connected to the outer element. The outer and inner elements are made of metal or plastic material. An independent claim is included for method for manufacturing battery module.

Description

Stand der TechnikState of the art

Batteriezellen können zu Batteriemodulen verbunden werden, um mehr Energie bereitstellen zu können. Mehrere Batteriemodule können ferner zu Batteriepacks, auch als Batteriesysteme bezeichnet, verbunden werden. Die Batteriezellen können beispielsweise im Betrieb ihre Abmessungen durch Ausdehnen und Zusammenziehen verändern. Battery cells can be connected to battery modules to provide more energy. Several battery modules may also be connected to battery packs, also referred to as battery systems. For example, the battery cells may change their dimensions during operation by expansion and contraction.

Um die Lebensdauer der Batteriezellen zu erhöhen, werden die Batteriezellen in den einzelnen Batteriemodulen zusammengepresst bzw. zusammengespannt. Dies geschieht in der Regel mit Hilfe von Stahlplatten, die beispielsweise miteinander verschweißt sind.To increase the life of the battery cells, the battery cells in the individual battery modules are compressed or clamped together. This is usually done with the help of steel plates, which are welded together, for example.

Die verspannten Batteriezellen können im Betrieb hohe Temperaturen entwickeln und müssen daher gekühlt werden. Hierzu werden die verspannten Batteriezellen auf Kühlplatten angeordnet und z.B. von unten gekühlt.The strained battery cells can develop high temperatures during operation and must therefore be cooled. For this purpose, the strained battery cells are arranged on cooling plates and e.g. cooled from below.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es kann ein Bedarf an einem verbesserten Batteriemodul und einem verbesserten Herstellungsverfahren für ein entsprechendes Batteriemodul bestehen, die insbesondere eine kostengünstigere Herstellung eines Batteriesystems ermöglichen.There may be a need for an improved battery module and an improved manufacturing method for a corresponding battery module, which in particular enable a cheaper production of a battery system.

Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gedeckt werden. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. This need can be met by the subject matter of the present invention according to the independent claims. Advantageous embodiments of the present invention are described in the dependent claims.

Im Folgenden werden Merkmale, Einzelheiten und mögliche Vorteile einer Vorrichtung gemäß Ausführungsformen der Erfindung im Detail diskutiert.In the following, features, details and possible advantages of a device according to embodiments of the invention will be discussed in detail.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Batteriemodul vorgestellt, welches mindestens zwei Batteriezellen aufweist. Ferner weist das Batteriemodul ein Verspannelement zum Verspannen der Batteriezellen gegeneinander auf. Dabei ist eine Kühlung in das Verspannelement integriert.According to a first aspect of the invention, a battery module is presented, which has at least two battery cells. Furthermore, the battery module has a clamping element for clamping the battery cells against each other. In this case, a cooling is integrated into the bracing element.

Anders ausgedrückt basiert die Idee der vorliegenden Erfindung darauf, dass eine Kühlung wie zum Beispiel eine Wasserkühlung in die Bänder und/oder Platten, die der Verspannung der Batteriezellen dienen, integriert wird. Auf diese Weise kann die Bauteilanzahl der Batteriemodule und insbesondere des gesamten Batteriesystems reduziert werden. Insbesondere kann auf eine separate Kühlplatte verzichtet werden. Ferner kann das Volumen von einzelnen Batteriemodulen bzw. des gesamten Batteriesystems durch die Verwendung einer in das Verspannelement integrierten Kühlung reduziert werden. Ein weiterer Vorteil der Integration der Kühlung in das Verspannelement kann in einer Reduzierung der Herstellungskosten und gegebenenfalls auch eines Arbeitsaufwands gesehen werden. Des Weiteren wird durch die Integration der Kühlung in das Verspannelement jedes einzelnen Batteriemoduls eine Kühlleistung verbessert bzw. effizienter gemacht. Dies kann sich positiv auf die Lebensdauer der einzelnen Batteriezellen auswirken.In other words, the idea of the present invention is based on integrating cooling such as water cooling in the bands and / or plates that serve to tension the battery cells. In this way, the number of components of the battery modules and in particular the entire battery system can be reduced. In particular, can be dispensed with a separate cooling plate. Furthermore, the volume of individual battery modules or of the entire battery system can be reduced by the use of integrated cooling in the bracing element. Another advantage of the integration of the cooling in the bracing can be seen in a reduction of manufacturing costs and possibly also a labor cost. Furthermore, by integrating the cooling in the bracing element of each individual battery module, a cooling performance is improved or rendered more efficient. This can have a positive effect on the service life of the individual battery cells.

Das Batteriemodul kann beispielsweise in Hybrid- oder in rein elektrisch betriebenen Fahrzeugen und Transportmitteln verwendet werden. Ferner kann ein erfindungsgemäßes Batteriemodul stationär, beispielsweise an Gebäuden zum Beispiel in Zusammenhang mit Solarzellen, verwendet werden. The battery module can be used, for example, in hybrid or purely electrically operated vehicles and means of transport. Furthermore, a battery module according to the invention can be used stationary, for example on buildings, for example in connection with solar cells.

Ein Batteriemodul weist dabei mehrere Batteriezellen auf. Mindestens weist ein Batteriemodul zwei Batteriezellen auf. Insbesondere kann ein Batteriemodul zwischen 5 und 13 Batteriezellen aufweisen. Die Batteriezellen können beispielsweise als Lithiumionenbatterien ausgeführt sein. Ferner können die Batteriezellen als Bleiakkus-, als Nickelwasserstoff- oder Nickeleisenakkus, als Lithiummangan-, Lithiumtitan- oder Lithiumschwefelakkus ausgeführt sein. A battery module has several battery cells. At least one battery module has two battery cells. In particular, a battery module may have between 5 and 13 battery cells. The battery cells can be designed, for example, as lithium-ion batteries. Furthermore, the battery cells can be embodied as lead-acid batteries, as nickel-hydrogen or nickel-iron batteries, as lithium-manganese, lithium-titanium or lithium-sulfur batteries.

Ein Verspannelement verspannt die Batteriezellen gegeneinander. Das heißt, das Verspannelement ist an den Batteriezellen derart angeordnet, dass es einen Druck auf die Batteriezellen ausübt, so dass die Batteriezellen zusammen- bzw. gegeneinandergedrückt werden. Dies kann entweder durch eine Vorspannung des Spannelements und/oder im Betrieb durch die Behinderung der Ausdehnung der Batteriezellen erfolgen.A clamping element clamps the battery cells against each other. That is, the biasing member is disposed on the battery cells so as to exert a pressure on the battery cells, so that the battery cells are pressed together or against each other. This can be done either by a bias of the clamping element and / or in operation by hindering the expansion of the battery cells.

Die Kühlung kann dabei als Leitung bzw. mehrere Leitungen ausgeführt sein, die ein Kühlfluid möglichst nah an den Batteriezellen vorbeiführen. Das Kühlfluid, auch als Kühlmittel bezeichnet, kann beispielsweise eine Flüssigkeit oder ein Gas sein. Vorzugsweise ist das Kühlfluid Wasser.The cooling can be designed as a line or several lines that lead a cooling fluid as close as possible to the battery cells. The cooling fluid, also referred to as coolant, may be, for example, a liquid or a gas. Preferably, the cooling fluid is water.

Die Kühlung ist dabei in das Verspannelement integriert. Das heißt, die Kühlung bzw. die Kühlleitungen, auch als Strömungskanäle oder Kühlkanäle bezeichnet, verlaufen direkt an oder in dem Verspannelement. The cooling is integrated into the bracing element. That is, the cooling or cooling lines, also referred to as flow channels or cooling channels, run directly on or in the bracing element.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Kühlung einen mäanderförmigen Verlauf auf. Das heißt, die Kühlleitungen bzw. Strömungskanäle für das Kühlfluid verlaufen geschwungen mit vielen Schlingen auf der Oberfläche oder im Inneren des Verspannelements. Hierdurch wird eine möglichst große Wärmeübertragungsfläche zwischen den Batteriezellen und der Kühlung gewährleistet.According to one embodiment of the invention, the cooling has a meandering course. That is, the cooling fluid flow passages are curved with many loops on the surface or inside the bracing member. This will Ensures the largest possible heat transfer surface between the battery cells and the cooling.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verspannelement ein Innenelement auf, welches ausgeführt ist, die Batteriezellen gegeneinander zu spannen. Ferner weist das Verspannelement ein Außenelement auf, welches auf einer von den Batteriezellen abgewandten Seite des Verspannelements angeordnet ist. Die Kühlung ist dabei zwischen dem Innenelement und dem Außenelement vorgesehen. Das Innenelement ist stoffschlüssig mit dem Außenelement verbunden. Das heißt, das Verspannelement ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel zweiteilig ausgeführt. Das Innenelement und das Außenelement können dabei separat hergestellt werden und anschließend stoffschlüssig miteinander verbunden werden. Die Kühlung, beispielsweise in Form von Rohren, Leitungen oder Strömungskanälen, ist zwischen dem Innenelement und dem Außenelement angeordnet. Dabei kann die Kühlung durch die Wände des Außenelements und des Innenelements definiert werden. Alternativ können zwischen dem Außenelement und dem Innenelement Rohre vorgesehen sein.According to a further embodiment of the invention, the bracing element has an inner element which is designed to tension the battery cells against each other. Furthermore, the bracing element has an outer element which is arranged on a side of the bracing element which faces away from the battery cells. The cooling is provided between the inner element and the outer element. The inner element is materially connected to the outer element. That is, the bracing element is designed in two parts according to this embodiment. The inner element and the outer element can be manufactured separately and then be materially connected to each other. The cooling, for example in the form of pipes, lines or flow channels, is arranged between the inner element and the outer element. In this case, the cooling can be defined by the walls of the outer element and the inner element. Alternatively, pipes may be provided between the outer member and the inner member.

Die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Innenelement und dem Außenelement kann auf atomarer oder molekularer Ebene hergestellt werden. Beispielsweise kann die stoffschlüssige Verbindung chemisch, durch Löten, durch Schweißen, insbesondere durch Ultraschallschweißen, oder durch Kleben hergestellt werden. Das Innenelement kann beispielsweise in direktem Kontakt mit den Batteriezellen stehen und ausgeführt sein, eine Spannkraft auf die Batteriezellen auszuüben. Hierzu kann das Innenelement beispielsweise ein robustes Material wie Metall aufweisen. Das Außenelement ist an der Außenseite des Verspannelements angeordnet. Beispielsweise kann das Außenelement das Innenelement umgeben. Dabei kann das Außenelement das gleiche Material wie das Innenelement aufweisen oder alternativ aus einem anderen Material gefertigt sein. The cohesive connection between the inner element and the outer element can be produced at the atomic or molecular level. For example, the cohesive connection can be produced chemically, by soldering, by welding, in particular by ultrasonic welding, or by gluing. The inner element may, for example, be in direct contact with the battery cells and be designed to exert a clamping force on the battery cells. For this purpose, the inner element may for example comprise a robust material such as metal. The outer element is arranged on the outside of the bracing element. For example, the outer element may surround the inner element. In this case, the outer element may have the same material as the inner element or alternatively be made of a different material.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Kühlung einen mäanderförmigen Verlauf auf. Das heißt, die Kühlleitungen bzw. Strömungskanäle für das Kühlfluid verlaufen geschwungen mit vielen Schlingen auf der Oberfläche oder im Inneren des Verspannelements. Hierdurch wird eine möglichst große Wärmeübertragungsfläche zwischen den Batteriezellen und der Kühlung gewährleistet. According to a further embodiment of the invention, the cooling has a meandering course. That is, the cooling fluid flow passages are curved with many loops on the surface or inside the bracing member. This ensures the largest possible heat transfer surface between the battery cells and the cooling.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Innenelement als Platte ausgeführt. Ferner ist das Außenelement als Platte oder als Folie ausgeführt. According to a further embodiment of the invention, the inner element is designed as a plate. Furthermore, the outer element is designed as a plate or as a film.

Eine Platte kann dabei beispielsweise ein flächiges Bauteil sein, welches relativ steif ist. Insbesondere kann das flächige Bauteil eben ausgeführt sein. Die Platte kann dabei insbesondere einen hohen Widerstand gegen Verformungen aufweisen. Dabei kann eine Platte vorzugsweise ein metallisches Material aufweisen. Sind sowohl das Innenelement als auch das Außenelement als Platte ausgeführt, so können die Platten unterschiedliche oder gleiche Materialien aufweisen. Eine Folie kann als dünnes, flexibles Blatt beispielsweise aus Metall oder Kunststoff ausgeführt sein.A plate can be, for example, a flat component, which is relatively stiff. In particular, the flat component can be made flat. The plate may in particular have a high resistance to deformation. In this case, a plate may preferably comprise a metallic material. If both the inner element and the outer element are designed as a plate, the plates can have different or the same materials. A film can be designed as a thin, flexible sheet, for example made of metal or plastic.

Insbesondere können sowohl das Innenelement als auch das Außenelement als gestanzte, tiefgezogene Metallplatten ausgeführt sein. Diese können beispielsweise mit Hilfe eines Lasers zusammengeschweißt werden und Strömungskanäle bzw. eine Kühlung für eine Kühlflüssigkeit bilden. In particular, both the inner element and the outer element can be designed as stamped, deep-drawn metal plates. These can, for example, be welded together by means of a laser and form flow channels or a cooling system for a cooling liquid.

Alternativ kann das Innenelement des Verspannelements als Metallplatte und das Außenelement des Verspannelements als Kunststofffolie ausgeführt sein. In diesem Fall kann die Kunststofffolie auf die Metallplatte laminiert sein. Die Kühlung kann dabei zwischen Metallplatte und Kunststofffolie bzw. Metallfolie integriert sein. Alternatively, the inner element of the Verspannelements be designed as a metal plate and the outer element of the Verspannelements as a plastic film. In this case, the plastic film may be laminated on the metal plate. The cooling can be integrated between metal plate and plastic film or metal foil.

In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann das Innenelement des Verspannelements als Metallplatte und das Außenelement als Kunststoffplatte ausgeführt sein. In diesem Fall kann die Kunststoffplatte beispielsweise an die Metallplatte angeklebt werden. Die Kühlung bzw. die Kühlkanäle können an der dem Innenelement zugewandten Seite der Kunststoffplatte vorgesehen sein.In a further alternative embodiment, the inner element of the bracing element can be designed as a metal plate and the outer element as a plastic plate. In this case, the plastic plate can be adhered to the metal plate, for example. The cooling or the cooling channels can be provided on the side facing the inner member of the plastic plate.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Innenelement durch Schweißen, insbesondere durch Laserschweißen, durch Löten, durch Beizen, durch Kleben, durch Laservorbehandeln oder durch Laminieren stoffschlüssig mit dem Außenelement verbunden. Es besteht auch die Möglichkeit z.B. analog der Patentschriften DE 10 2009 028 583 / DE 10 2008 040 782 eine artungleiche Verbindung von z.B. Metallen mit Kunstsoffen durch direkte Umspritzung herzustellen. Auch sind weitere ähnliche Verbindungstechnologien einsetzbar.According to a further embodiment of the invention, the inner element is connected by welding, in particular by laser welding, by soldering, by pickling, by gluing, by laser pretreatment or by laminating cohesively with the outer element. There is also the possibility, for example, analogous to the patents DE 10 2009 028 583 / DE 10 2008 040 782 to produce a dissimilar compound of eg metals with Kunstsoffen by direct encapsulation. Also, other similar connection technologies can be used.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Innenelement ein Metall und/oder einen Kunststoff auf. Ferner weist das Außenelement ein Metall und/oder einen Kunststoff auf. Das Innenelement kann vorzugsweise aus Metall gefertigt sein, um eine bessere Verspannung der Batteriezellen zu gewährleisten. Ist das Außenelement aus Metall ausgeführt, so können die Strömungskanäle zum Beispiel zwischen den Schweißstellen von Innenelement und Außenelement vorgesehen sein. Bei einer Ausgestaltung des Außenelements aus Kunststoff können die Strömungskanäle insbesondere in die Kunststoffplatte integriert sein.According to a further embodiment of the invention, the inner element comprises a metal and / or a plastic. Furthermore, the outer element comprises a metal and / or a plastic. The inner element may preferably be made of metal in order to ensure better clamping of the battery cells. If the outer element is made of metal, then the flow channels can be provided, for example, between the welds of inner element and outer element. at In one embodiment of the outer element of plastic, the flow channels can be integrated in particular in the plastic plate.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Außenelement einen Zulaufanschluss und einen Ablaufanschluss für ein Kühlmittel auf. Beispielsweise können der Zulaufanschluss und der Ablaufanschluss als Durchführungen an dem Außenelement ausgeführt sein. Der Zulaufanschluss kann beispielsweise mit einem Kühlmittelreservoir verbunden sein. Der Ablaufanschluss kann mit einem Wärmetauscher verbunden sein, an den das Kühlmittel die von den Batteriezellen aufgenommene Wärme wieder abgeben kann. According to a further exemplary embodiment of the invention, the outer element has an inlet connection and a discharge connection for a coolant. For example, the inlet connection and the outlet connection can be designed as feedthroughs on the outer element. The inlet connection can be connected to a coolant reservoir, for example. The drain port may be connected to a heat exchanger to which the coolant can release the heat absorbed by the battery cells again.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verspannelement ein Innenelement auf, welches ausgeführt ist, die Batteriezellen gegeneinander zu verspannen. Ferner weist das Verspannelement einen Strömungskanal auf. Der Strömungskanal ist dabei direkt mit dem Innenelement stoffschlüssig verbunden. Das heißt, das Verspannelement ist zweiteilig ausgeführt. Das Innenelement und der Strömungskanal bzw. eine Vielzahl von Strömungskanälen können separat voneinander gefertigt werden. Der Strömungskanal kann dabei beispielsweise rohrförmig ausgeführt sein. Der Strömungskanal kann beispielsweise ein Metall oder einen Kunststoff aufweisen. Ferner können die Materialien des Innenelements sowie die Art der stoffschlüssigen Verbindung, wie bereits oben dargestellt, ausgestaltet sein.According to a further embodiment of the invention, the bracing element has an inner element, which is designed to clamp the battery cells against each other. Furthermore, the bracing element has a flow channel. The flow channel is directly connected to the inner element cohesively. That is, the bracing element is made in two parts. The inner element and the flow channel or a plurality of flow channels can be manufactured separately from each other. The flow channel can be designed, for example, tubular. The flow channel may for example comprise a metal or a plastic. Furthermore, the materials of the inner element and the type of cohesive connection, as already shown above, be configured.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Batteriemodul ferner ein Befestigungselement auf. Das Verspannelement weist dabei ein Innenelement auf, welches ausgeführt ist, die Batteriezellen gegeneinander zu spannen. Das Verspannelement weist einen Strömungskanal auf, welcher mittels des Befestigungselements an dem Innenelement fixiert ist. Im Unterschied zum vorhergehenden Ausführungsbeispiel ist der Strömungskanal also nicht stoffschlüssig mit dem Innenelement verbunden, sondern wird durch ein Befestigungselement am Innenelement fixiert. Das Befestigungselement kann dabei beispielsweise als Befestigungsschnalle ausgeführt sein. Ferner kann das Befestigungselement als separates Bauelement gefertigt werden und anschließend eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Innenelement und dem Strömungskanal herstellen. According to a further embodiment of the invention, the battery module further comprises a fastening element. The bracing element has an inner element, which is designed to tension the battery cells against each other. The bracing element has a flow channel, which is fixed by means of the fastening element to the inner element. In contrast to the previous embodiment, the flow channel is thus not materially connected to the inner member, but is fixed by a fastener on the inner member. The fastening element can be designed, for example, as a fastening buckle. Furthermore, the fastening element can be manufactured as a separate component and subsequently produce a positive connection between the inner element and the flow channel.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines oben beschriebenen Batteriemoduls vorgestellt. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Bereitstellen von mindestens zwei Batteriezellen; Verspannen der Batteriezellen gegeneinander mittels eines Verspannelements; Integrieren einer Kühlung in das Verspannelement.According to a second aspect of the invention, a method for manufacturing a battery module described above is presented. The method comprises the following steps: providing at least two battery cells; Clamping the battery cells against each other by means of a Verspannelements; Integrate cooling in the bracing element.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen, die jedoch nicht als die Erfindung beschränkend auszulegen sind, unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen ersichtlich.Other features and advantages of the present invention will become apparent to those skilled in the art from the following description of exemplary embodiments, which are not to be construed as limiting the invention with reference to the accompanying drawings.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Batteriemoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung 1 shows a perspective view of a battery module according to an embodiment of the invention

2A zeigt eine Ausgestaltung des Verspannelements mit angeschweißten Strömungskanälen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung 2A shows an embodiment of the Verspannelements with welded flow channels according to an embodiment of the invention

2B zeigt eine Ausgestaltung des Verspannelements mit angeschweißten Strömungskanälen gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung 2 B shows an embodiment of the Verspannelements with welded flow channels according to another embodiment of the invention

2C zeigt eine Ausgestaltung des Verspannelements mit angeschweißten Strömungskanälen gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung 2C shows an embodiment of the Verspannelements with welded flow channels according to another embodiment of the invention

3A zeigt eine Ausgestaltung des Verspannelements mit zwei Metallplatten gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung 3A shows an embodiment of the Verspannelements with two metal plates according to an embodiment of the invention

3B zeigt eine Ausgestaltung des Verspannelements mit einer Metallplatte und einer Kunststoffplatte gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung 3B shows an embodiment of the Verspannelements with a metal plate and a plastic plate according to an embodiment of the invention

3C zeigt eine Ausgestaltung des Verspannelements mit einer Metallplatte und einer Folie gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung 3C shows an embodiment of the Verspannelements with a metal plate and a film according to an embodiment of the invention

4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Batteriesystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung 4 shows a perspective view of a battery system according to an embodiment of the invention

Alle Figuren sind lediglich schematische Darstellungen erfindungsgemäßer Vorrichtungen bzw. ihrer Bestandteile gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung. Insbesondere Abstände und Größenrelationen sind in den Figuren nicht maßstabsgetreu wiedergegeben. In den verschiedenen Figuren sind sich entsprechende Elemente mit den gleichen Referenznummern versehen. All figures are merely schematic representations of devices according to the invention or of their components according to embodiments of the invention. In particular, distances and size relationships are not shown to scale in the figures. In the various figures, corresponding elements are provided with the same reference numbers.

In 1 ist ein Batteriemodul 1 mit fünf Batteriezellen 3 dargestellt. Das Batteriemodul 1 weist ein Verspannelement 5 auf, welches die Batteriezellen 3 gegeneinander spannt und auf diese Weise die Lebensdauer der Batteriezellen 3 positiv beeinflusst und einen Einbauraum in einem Batteriesystem 25 verringert. In 1 is a battery module 1 with five battery cells 3 shown. The battery module 1 has a bracing element 5 on which the battery cells 3 against each other and in this way the life of the battery cells 3 positively influenced and an installation space in a battery system 25 reduced.

Im Verspannelement 5 ist eine Kühlung 7 integriert. Die Kühlung 7 weist dabei einen Strömungskanal 9 bzw. mehrere Strömungskanäle 9 auf. Ferner weist die Kühlung 7 einen Zulaufanschluss 21 und einen Ablaufanschluss 23 auf. Der Strömungskanal 9 kann beispielsweise mäanderförmig am bzw. im Verspannelement 5 verlaufen.In the tensioning element 5 is a cooling 7 integrated. The cooling 7 has a flow channel 9 or more flow channels 9 on. Further, the cooling points 7 an inlet connection 21 and a drain port 23 on. The flow channel 9 For example, meandering on or in Verspannelement 5 run.

Ein Kühlmittel wie beispielsweise Wasser kann durch den Zulaufanschluss 21 in den Strömungskanal 9 eingebracht werden. Beim Durchlaufen des Strömungskanals 9 nimmt das Kühlmittel die von den Batteriezellen 3 im Betrieb abgegebene Wärme auf. Das Kühlmittel kann den Strömungskanal 9 durch einen Ablaufanschluss 23 verlassen und anschließend beispielsweise an einen Wärmetauscher geführt werden. A coolant such as water may pass through the inlet port 21 in the flow channel 9 be introduced. When passing through the flow channel 9 the coolant takes the from the battery cells 3 heat emitted during operation. The coolant may be the flow channel 9 through a drain connection 23 leave and then passed, for example, to a heat exchanger.

Die Kühlung 7 kann auf unterschiedliche Weise in das Verspannelement 5 integriert sein. Beispielsweise kann das Verspannelement 5 ein Innenelement 11 und ein Außenelement 13 aufweisen, zwischen denen Strömungskanäle 9 angeordnet sind. The cooling 7 can in different ways in the bracing 5 be integrated. For example, the bracing element 5 an interior element 11 and an exterior element 13 have, between which flow channels 9 are arranged.

Die Strömungskanäle 9 können direkt durch das Innenelement 11 und das Außenelement 13 gebildet werden. Dabei können das Innenelement 11 und das Außenelement 13 beispielsweise als Platten oder als eine Platte und eine Folie ausgeführt sein. Dies ist in den Ausführungsbeispielen von 1 und 3 dargestellt.The flow channels 9 can directly through the interior element 11 and the outer element 13 be formed. This can be the inner element 11 and the outer element 13 For example, be designed as plates or as a plate and a film. This is in the embodiments of 1 and 3 shown.

Alternativ kann das Verspannelement 5 ein Innenelement 11 und einen Strömungskanal 9 aufweisen. Dabei ist der Strömungskanal 9 beispielsweise als Rohr ausgeführt und direkt mit den Innenelement 11 verbunden. Dies ist in den Ausführungsbeispielen von 2 dargestellt. Alternatively, the bracing element 5 an interior element 11 and a flow channel 9 exhibit. Here is the flow channel 9 for example, designed as a tube and directly with the inner element 11 connected. This is in the embodiments of 2 shown.

2 zeigt unterschiedliche stoffschlüssige Verbindungen zwischen Strömungskanälen 9 und einem Innenelement 11 des Verspannelements 5 im Querschnitt. Das Innenelement 11 ist direkt an den Batteriezellen 3 angeordnet und ist ausgeführt, die Batteriezellen 3 gegeneinander zu spannen. Hierbei ist im Ausführungsbeispiel in 2 das Innenelement 11 als ebene Platte 15 beispielsweise aus Kunststoff oder Metall ausgeführt. Ein rohrförmiger Strömungskanal 9 ist in den Ausführungsbeispielen in 2 direkt stoffschlüssig mit dem Innenelement 11 verbunden. Die stoffschlüssigen Verbindungen 19 sind in 2A, 2D und 2C unterschiedlich ausgeführt. 2 shows different cohesive connections between flow channels 9 and an interior element 11 of the clamping element 5 in cross section. The interior element 11 is directly on the battery cells 3 arranged and is executed, the battery cells 3 against each other to tension. This is in the embodiment in 2 the interior element 11 as a flat plate 15 For example, made of plastic or metal. A tubular flow channel 9 is in the embodiments in 2 directly cohesively with the inner element 11 connected. The cohesive connections 19 are in 2A . 2D and 2C executed differently.

In 2A ist der Strömungskanal 9 von hinten an das Innenelement 11 angeschweißt bzw. angeklebt. Im Ausführungsbeispiel in 2B ist der Strömungskanal 9 seitlich mit Hilfe eines Lasers bzw. einer Laservorbehandlung mit dem Innenelement 11 verbunden. Im Ausführungsbeispiel in 2C ist der Strömungskanal 9 mit Hilfe einer Folie 17 am Innenelement 11 befestigt. Dabei umspannt die Folie 17 den Strömungskanal 9 und ist an das Innenelement 11 angeschweißt. In 2A is the flow channel 9 from the back to the interior element 11 welded or glued. In the embodiment in 2 B is the flow channel 9 laterally with the help of a laser or a laser pretreatment with the inner element 11 connected. In the embodiment in 2C is the flow channel 9 with the help of a foil 17 on the interior element 11 attached. It covers the film 17 the flow channel 9 and is attached to the interior element 11 welded.

3 zeigt die Ausgestaltung des Verspannelements 5 mit einem Innenelement 11 und einem Außenelement 13. Die Strömungskanäle 9 werden dabei durch die aufeinandertreffenden Seiten des Innenelements 11 und des Außenelements 13 gebildet. 3 shows the configuration of the Verspannelements 5 with an interior element 11 and an exterior element 13 , The flow channels 9 are thereby by the clashing sides of the inner element 11 and the exterior element 13 educated.

Das Innenelement 11 ist im Ausführungsbeispiel in 3 jeweils als Platte 15 aus Kunststoff oder Metall ausgeführt. Das Außenelement 13 ist an der von den Batteriezellen 3 abgewandten Seite des Innenelements 11 angeordnet und kann entweder als Platte 15 oder als Folie 17 ausgeführt sein. Hierbei kann die Folie beispielsweise auch eine Textile sein. Ferner kann die Folie Kunststoff oder Metall aufweisen.The interior element 11 is in the embodiment in 3 each as a plate 15 made of plastic or metal. The outer element 13 is at the of the battery cells 3 opposite side of the inner element 11 arranged and can be either as a plate 15 or as a foil 17 be executed. In this case, the film may for example also be a textile. Furthermore, the film may comprise plastic or metal.

Im Ausführungsbeispiel in 3A ist sowohl das Innenelement 11 als auch das Außenelement 13 als metallische Platte 15 ausgeführt. Die Platten 15 sind an den Stellen stoffschlüssiger Verbindung 19 miteinander verschweißt. Zwischen den Schweißnähten entstehen Strömungskanäle 9. In the embodiment in 3A is both the interior element 11 as well as the exterior element 13 as a metallic plate 15 executed. The plates 15 are in the places cohesive connection 19 welded together. Flow channels are created between the welds 9 ,

In 3B ist das Außenelement 13 als Kunststoffplatte 15 ausgeführt. Dabei sind die Strömungskanäle 9 in die Kunststoffplatte 15 integriert. Die Kunststoffplatte 15 ist mit der Metallplatte 15 an den Stellen stoffschlüssiger Verbindung 19 verschweißt oder verklebt. In 3B is the exterior element 13 as a plastic plate 15 executed. Here are the flow channels 9 in the plastic plate 15 integrated. The plastic plate 15 is with the metal plate 15 at the points of cohesive connection 19 welded or glued.

Im Ausführungsbeispiel in 3C ist das Außenelement 13 als Folie 17 ausgeführt. Die Folie 17 kann dabei beispielsweise auf die Metallplatte 15 an den Stellen stoffschlüssiger Verbindung 19 laminiert sein. In the embodiment in 3C is the exterior element 13 as a foil 17 executed. The foil 17 can, for example, on the metal plate 15 at the points of cohesive connection 19 be laminated.

In 4 ist schematisch eine perspektivische Ansicht eines Batteriesystems 25 dargestellt. Dabei können mehrere einzelne Batteriemodule 1 in dem Gehäuse des Batteriesystems 25 angeordnet sein. Beispielsweise können ca. 20 einzelne Batteriemodule 1 zu einem Batteriesystem 25 zusammengefasst sein. In 4 is a schematic perspective view of a battery system 25 shown. It can be several individual battery modules 1 in the housing of the battery system 25 be arranged. For example, about 20 individual battery modules 1 to a battery system 25 be summarized.

Abschließend wird angemerkt, dass Ausdrücke wie „aufweisend“ oder ähnliche nicht ausschließen sollen, dass weitere Elemente oder Schritte vorgesehen sein können. Des Weiteren sei darauf hingewiesen, dass „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Außerdem können in Verbindung mit den verschiedenen Ausführungsformen beschriebene Merkmale beliebig miteinander kombiniert werden. Es wird ferner angemerkt, dass die Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als den Umfang der Ansprüche beschränkend ausgelegt werden sollen.Finally, it should be noted that terms such as "having" or the like are not intended to exclude that other elements or steps may be provided. It should also be noted that "a" or "an" does not exclude a multitude. In addition, in conjunction with the various embodiments described features are combined with each other as desired. It is further noted that the reference signs in the claims should not be construed as limiting the scope of the claims.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (10)

Batteriemodul (1), das Batteriemodul (1) aufweisend zwei Batteriezellen (3); ein Verspannelement (5), zum Verspannen der Batteriezellen (3) gegeneinander; dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühlung (7) in das Verspannelement (5) integriert ist.Battery module ( 1 ), the battery module ( 1 ) comprising two battery cells ( 3 ); a tensioning element ( 5 ), for clamping the battery cells ( 3 ) against each other; characterized in that a cooling ( 7 ) in the tensioning element ( 5 ) is integrated. Batteriemodul (1) gemäß Anspruch 1, wobei die Kühlung (7) einen mäanderförmigen Verlauf aufweist.Battery module ( 1 ) according to claim 1, wherein the cooling ( 7 ) has a meandering course. Batteriemodul (1) gemäß einem der Ansprüche 1 und 2, wobei das Verspannelement (5) ein Innenelement (11) aufweist, welches ausgeführt ist die Batteriezellen (3) gegeneinander zu spannen; wobei das Verspannelement (5) ein Außenelement (13) aufweist, welches auf einer von den Batteriezellen (3) abgewandten Seite des Verspannelements (5) angeordnet ist; wobei die Kühlung (7) zwischen dem Innenelement (11) und dem Außenelement (13) vorgesehen ist; wobei das Innenelement (11) stoffschlüssig mit dem Außenelement (13) verbunden ist.Battery module ( 1 ) according to one of claims 1 and 2, wherein the tensioning element ( 5 ) an interior element ( 11 ), which is executed the battery cells ( 3 ) against each other to stretch; the tensioning element ( 5 ) an outer element ( 13 ), which is on one of the battery cells ( 3 ) facing away from the Verspannelements ( 5 ) is arranged; the cooling ( 7 ) between the inner element ( 11 ) and the outer element ( 13 ) is provided; the inner element ( 11 ) cohesively with the outer element ( 13 ) connected is. Batteriemodul (1) gemäß Anspruch 3, wobei das Innenelement (11) als Platte (15) ausgeführt ist; wobei das Außenelement (13) als Platte (15) oder als Folie (17) ausgeführt ist.Battery module ( 1 ) according to claim 3, wherein the inner element ( 11 ) as a plate ( 15 ) is executed; the outer element ( 13 ) as a plate ( 15 ) or as a foil ( 17 ) is executed. Batteriemodul (1) gemäß einem der Ansprüche 3 und 4, wobei das Innenelement (11) mit dem Außenelement (13) durch Schweißen, Löten, Beizen, Kleben, Laservorbehandlung oder Laminieren stoffschlüssig verbunden ist.Battery module ( 1 ) according to one of claims 3 and 4, wherein the inner element ( 11 ) with the outer element ( 13 ) is adhesively bonded by welding, soldering, pickling, gluing, laser pretreatment or laminating. Batteriemodul (1) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei das Innenelement (11) ein Metall und/oder einen Kunststoff aufweist; wobei das Außenelement (13) ein Metall und/oder einen Kunststoff aufweist. Battery module ( 1 ) according to one of claims 3 to 5, wherein the inner element ( 11 ) comprises a metal and / or a plastic; the outer element ( 13 ) comprises a metal and / or a plastic. Batteriemodul (1) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei das Außenelement (13) einen Zulaufanschluss (21) und einen Ablaufanschluss (23) für ein Kühlmittel aufweist. Battery module ( 1 ) according to one of claims 3 to 6, wherein the outer element ( 13 ) an inlet connection ( 21 ) and a drain connection ( 23 ) for a coolant. Batteriemodul (1) gemäß einem der Ansprüche 1 und 2, wobei das Verspannelement (5) ein Innenelement (11) aufweist, welches ausgeführt ist die Batteriezellen (3) gegeneinander zu spannen; wobei das Verspannelement (5) einen Strömungskanal (9) aufweist; wobei der Strömungskanal (9) direkt mit dem Innenelement (11) stoffschlüssig verbunden ist. Battery module ( 1 ) according to one of claims 1 and 2, wherein the tensioning element ( 5 ) an interior element ( 11 ), which is executed the battery cells ( 3 ) against each other to stretch; the tensioning element ( 5 ) a flow channel ( 9 ) having; wherein the flow channel ( 9 ) directly with the inner element ( 11 ) is integrally connected. Batteriemodul (1) gemäß einem der Ansprüche 1 und 2, ferner ausweisend ein Befestigungselement; wobei das Verspannelement (5) ein Innenelement (11) aufweist, welches ausgeführt ist die Batteriezellen (3) gegeneinander zu spannen; wobei das Verspannelement (5) einen Strömungskanal (9) aufweist; wobei der Strömungskanal (9) mittels des Befestigungselements an dem Innenelement (11) fixiert ist.Battery module ( 1 ) according to one of claims 1 and 2, further comprising a fastening element; the tensioning element ( 5 ) an interior element ( 11 ), which is executed the battery cells ( 3 ) against each other to stretch; the tensioning element ( 5 ) a flow channel ( 9 ) having; wherein the flow channel ( 9 ) by means of the fastening element on the inner element ( 11 ) is fixed. Verfahren zur Herstellung eines Batteriemoduls (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, das Verfahren aufweisend die folgenden Schritte Bereitstellen von mindestens zwei Batteriezellen (3); Verspannen der Batteriezellen (3) gegeneinander mittels eines Verspannelements (5); dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner aufweist Integrieren einer Kühlung (7) in das Verspannelement (5).Method for producing a battery module ( 1 ) according to one of claims 1 to 9, the method comprising the following steps providing at least two battery cells ( 3 ); Distortion of the battery cells ( 3 ) against each other by means of a Verspannelements ( 5 ); characterized in that the method further comprises integrating cooling ( 7 ) in the tensioning element ( 5 ).
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