DE102017114749B4 - Traktionsakkumulator, insbesondere länglicher Bauart mit benachbart angeordneten Lithium-Ionen-Sekundärzellen, und Verfahren zur Kontrolle des Wärmehaushalts - Google Patents

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Abstract

Traktionsakkumulator (1, 1I, 1II, 101, 101I, 101II, 201) mit gestapelten, prismatischen elektrochemischen Sekundärzellen (3, 3I, 3II, 3III, 103, 103I),die in einem Schnitt eine längliche, rechteckige Grundform (5, 105) haben,die sich in einer Breite (11) zu einem Konversionsvolumen (21) mit parallel zueinander geschichteten, aktiven Elementen fortsetzt,wobei das Konversionsvolumen (21) Teil eines Modulvolumens (23, 123) des Traktionsakkumulators (1, 1I, 1II, 101, 101I, 101II, 201) ist,bei dem die Sekundärzellen (3, 3I, 3II, 3III, 103, 103I) einzeln (53, 53I, 53II, 153, 153I) oder als Teil einer Gruppe (253, 253I, 253II, 253III) zu einem Akkumulatorpaket zusammengefasst sind,wobei jede Sekundärzelle (3, 3I, 3II, 3III, 103, 103I) einzeln oder als Teil der Gruppe (253, 253I, 253II, 253III) in einem eigenen, wenigstens vier Seiten umfassenden Zellengehäuse (31, 31I, 31II, 131, 131I, 131II, 131III, 231, 231I231II,231IIIeingehüllt ist,dadurch gekennzeichnet, dassdie Grundform (5, 105) eine wenigstens entlang einer Langseite (7, 7I)verlaufende dreifache Länge (13) im Vergleich zu einer entlang einer Hochseite (9, 9I109, 109I) verlaufenden Höhe (15, 115) der Grundform (5, 105) hat, und wobei das als Strangpressprofil hergestellte Zellengehäuse (31, 31I, 3III, 131, 131I, 131II, 131III, 231, 231I, 231II, 231IIImit unterschiedlichen Dicken (69, 69I) an unterschiedlichen Seiten ausgestattet ist undseitlich herausgeführte Kontakte (47, 147, 147I; 49, 149) aufweist,die mit Polfahnen (25, 125; 27, 127) verbunden sind,die in einem mittleren Bereich (17, 17I) an einer Hochseite (9, 9I, 109, 109I) einer aktiven Fläche (19, 119) und somit an einer Hochseite (9, 9I, 109, 109I) mindestens einer Sekundärzelle (3, 3I, 3II, 3III, 103, 103I) angeordnet sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung behandelt einen Traktionsakkumulator einer länglichen Bauform, bei dem die Sekundärzellen wie Lithium-Ionen-Sekundärzellen nebeneinander angeordnet ein Akkumulatormodul bilden. Mit anderen Worten, die vorliegende Erfindung behandelt einen Traktionsakkumulator, insbesondere für ein Kraftfahrzeug wie einen Personenkraftwagen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 3.
  • Außerdem behandelt die vorliegende Erfindung ein Verfahren, wie ein Traktionsakkumulator mit seinen thermischen Energien, insbesondere mit seiner beim elektrischen Laden entstehenden Ladewärme, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 20 umgehen kann.
  • Technisches Gebiet
  • Aus der Literatur und durch Kleinserien sind Elektrofahrzeuge, insbesondere für den Straßenbetrieb, bekannt, die eine größere Anzahl elektrochemischer Sekundärzellen, vorzugsweise auf Lithium-Ionen-Basis, zu einer Hochvolt-(z. B. 400 Volt bis 850 Volt)-Energiequelle elektrisch und mechanisch zusammenschließen. Dabei richtet sich das Augenmerk bei der Entwicklung geeigneter Traktionsakkumulatoren unter anderem auf die technischen Schwierigkeiten
    • • der gewünschten hohen Energiedichte (gemessen z. B. in Wh pro Liter Batterie-Volumen),
    • • auf möglichst geringe Gewichte pro elektrischer Kapazität (gemessen z. B. in Kilo pro Farad),
    • • auf eine möglichst ausgeglichene Wärmeleitfähigkeit (gemessen z. B. in Watt pro Meter und Kelvin) und
    • • auf einen akzeptablen Temperaturgradient (gemessen z. B. in Kelvin pro Meter).
  • Bei Traktionsakkumulatoren taucht noch die Schwierigkeit auf, dass diese, sollen sie z. B. in einem Personenkraftfahrzeug verbaut werden, möglichst mechanisch stabil, insbesondere verwindungssteif ausgeführt sein sollen. Die Forderungen widersprechen sich zumindest teilweise erheblich. Mechanisch stabile Traktionsakkumulatoren sind in der Regel schwerer und haben deswegen eine geringere Energiedichte pro Gramm als leichter ausgeführte Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich in dem Gebiet der Traktionsakkumulatoren mit dem Thema, wie ein Akkumulatorenmodul geschaltet werden kann, das einen akzeptablen Kompromiss zwischen den sich widerstreitenden Anforderungen darstellt.
  • Eine in zahlreichen Druckschriften vorgestellte Sekundärzellenbauform ist die prismatische Zelle, die gerne für Lithium-Ionen-Akkumulatoren im mobilen Bereich wie im Kraftfahrzeugbereich eingesetzt wird. Aufgrund der gewünscht kurzen Ladezeiten zum Aufladen eines Traktionsakkumulators werden Überlegungen angestellt, wie die bei der Ladung der Akkumulatoren entstehende Wärme möglichst günstig austragbar ist.
  • Hierbei kann erwogen werden, welcher der Akkumulatorentypen, von denen es u. a. solche Typen wie Pouch-Zellen, prismatische Zellen und Hard-Cover-Module gibt, der aussichtsreichste Kandidat für eine optimierte Gestaltung sein kann. Die einzelnen Typen können anhand der Patentliteratur dargestellt werden.
  • Stand der Technik
  • Die US 2014/154 549 A1 (Anmelderin: GrafTech International Holdings, Inc.; Anmeldetag: 13.08.2012) zeigt eine Stapelanordnung mit Wärmesenke, der die Wärme von den Akkumulatorenzellen über thermische Übertragungsblätter zugeführt werden soll. Wie der 1 der US 2014/154 549 A1 zu entnehmen ist, wird erst durch ein rahmenartiges Gehäuse eine mechanische Festigkeit des Stapels erzeugt.
  • Die US 2016/049 704 A1 (Anmelderin: GrafTech International Holdings Inc.; Prioritätstag: 04.06.2012) beschreibt eine gestapelte Anordnung von prismatisch geformten Akkumulatoren, die einseitig in einer Wärmesenke eingespannt durch Hitzeverteilplatten die entstehende Wärme beim Laden auf die Wärmesenke übertragen sollen. Die in den Figuren dargestellten Zellen (Sekundärzellen) werden in den Fachkreisen auch als Pouch-Zellen aufgrund ihres laminierten Einpackens bezeichnet. Die Zellen selbst sind aus einem Material gefertigt, bei dem nicht die mechanische Stabilität im Vordergrund steht, sondern die elektrochemische Funktionalität. Daher dürfte der in der US 2016/049 704 A1 vorgeschlagene Stapel aufgrund der unter anderem flexiblen Grafitschicht nicht besonders mechanisch stabil sein.
  • Die US 2016/056 427 A1 (Anmelderin: LG Chem, Ltd.; Anmeldetag: 15.05.2013) startet ebenfalls von den Pouch-Zellen, wobei zwischen zwei Pouch-Zellen ein stabilisierender Cartridge-Rahmen gesamtflächig zwischen den beiden Zellen angeordnet ist. D. h., die mechanische Stabilität wird durch die Vielfache Verwendung von stabilisierenden Rahmen erzeugt.
  • Eine um einen elektrochemischen Stapel außen herumgeführte, U-förmige Kühlplatte, so wie in der US 2014/272 513 A1 (Anmelderin: GM Global Technology Operations LLC; Anmeldetag: 13.03.2013) dargestellt, kann die mechanische Stabilität erhöhen, sie erhöht aber auch das Gesamtgewicht des eingeschlossenen Stapels.
  • Ein ähnlicher Ansatz, jedoch nicht mit einem Flüssigkühlmittel, wird in der US 2016/197 386 A1 (Anmelderin: LG Chem, Ltd.; Prioritätstag: 28.08.2013) vorgestellt, bei dem zwei kappenartige Halbgehäuse stapelartige Flachzellen komplett überdecken sollen, wobei die Wärmeabfuhr dadurch verbessert werden soll, dass nach dem Zusammenbau über Füllöffnungen in den Kappen ein thermoplastischer Kunstharz in den den Stapel beinhaltenden Innenraum eingespritzt wird.
  • Die EP 2 064 758 B1 (Patentinhaberin: LG Chem, Ltd.; Prioritätstag: 18.09.2006) stellt in Bildern einen aus flachen Zellen aufgebauten Stapel dar, der anstelle eines Gehäuses an drei Seiten von elektronischen Platinen bedeckt wird, wobei die mit Metallplatten abgedeckten Seiten durch ein Schienensystem ausgestattet sind, damit zwei Stapel über die Schienen zusammengeschoben werden können. Die Stapel sind außerhalb der Platinen- bzw. Metallplattenabdeckung frei zugänglich. Bei beabsichtigten Leerlauf- und auch Betriebsspannungen im dreistelligen Voltbereich dürfte eine solche Modulbauweise Bedenken wegen fehlender Berührsicherheit erzeugen.
  • In den beiden Patentanmeldungen US 2012/129 024 A1 (Patentanmelderin: Cobasys, LLC; Prioritätstag: 18.11.2010) und WO 2016/053 403 A1 (Anmelderin: Johnson Controls Technology Company; Prioritätstag: 30.09.2014) wird gezeigt, wie einzelne Module zu größeren Akkumulatoren mechanisch verbunden werden können.
  • Die DE 10 2009 058 809 A1 (Anmelderin: Valeo Klimasysteme GmbH; Offenlegungstag: 22.06.2011) bzw. ihre Nachanmeldung EP 2 337 141 A1 (Anmelderin: Valeo Klimasysteme GmbH; Offenlegungstag: 22.06.2011) und die DE 10 2009 058 810 A1 (Anmelderin: Valeo Klimasysteme GmbH; Offenlegungstag: 22.06.2011) beschäftigen sich damit, wie bei einer Batterie ein Bauteil geschaffen werden kann, dass entweder als Kühlvorrichtung oder als kombiniertes Kühl- und Wärmeübertragungsbauteil genutzt möglichst einfach herzustellen sein soll. Gewisse komplizierte Geometrien sollen durch ein Extrusionsverfahren bzw. durch ein Strangpressverfahren herstellbar sein.
  • Die DE 10 2011 107 007 A1 (Anmelderin: Volkswagen AG; Offenlegungstag: 10.01.2013) beschäftigt sich ebenfalls mit der Gestaltung einer Kühlplatte für eine Traktionsbatterie und kommt zu dem Ergebnis, die Kühlplatte mit integrierten Kühlkanälen aus Leichtmetall in einem Strangpressverfahren fertigen zu wollen. Die DE 10 2015 214 661 A1 (Anmelderin: Volkswagen AG; Offenlegungstag: 10.01.2013) setzt die Erkenntnis der DE 10 2011 107 007 A1 dahingehend fort, dass die Kühlplatte einer Batteriezelle einer Traktionsbatterie die Batteriezelle temperieren kann, wenn die Kühlplatte ein Strangpressprofil ist, das reproduzierbare, gleichmäßige Kühlkanäle aufweist. Hierbei soll mit möglichst geraden Querschnitten gearbeitet werden.
  • Die WO 2008 034 584 A1 (Anmelderin: MAGNA STEYR FAHRZEUGTECHNIK AG & CO KG; Veröffentlichungstag: 27.03.2008) beschreibt eine modulare Batterieeinheit mit zumindest zwei Batteriezellen sowie mit einem zwischen den Batteriezellen angeordneten und sich seitlich an die Batteriezellen anschmiegenden Kühlkörper, der von einem Kühlmedium durchströmt wird und einerseits in den Batteriezellen entstandene Wärme geeignet abtransportiert und andererseits die Batteriezellen abstützt. Weiterhin gibt es zwei an dem Kühlkörper anordbare Deckkappen. Die Deckkappen sollen als Druckgußteile ausgebildet sein; der Kühlkörper der Batterieeinheit soll durch ein Strangpressen hergestellt sein.
  • Die WO 2009/080 175 A1 (Anmelderin: Daimler AG; Prioritätstag: 20.12.2007) beschreibt ein aus einem Strangpressprofil hergestelltes, beabstandetes, offenes Rahmengehäuse, in dessen Innerem Zellen an einer Wand aufgeschichtet und über diese Wand elektrisch verbunden isoliert zu dem Gehäuse angeordnet sind.
  • Die DE 10 2005 031 504 A1 (Anmelderin: DaimlerChrysler AG; Offenlegungstag: 11.01.2007) beschäftigt sich mit einer Traktionsbatterie auf der Basis von Lithium, bei der der Kühlkörper für einen Stapel aus prismatischen Modulen im Mittelpunkt der Betrachtungen steht. Die einzelnen Zellen im Inneren eines Moduls sind durch Stege voneinander getrennt. In jedem der Stege ist eine Ausnehmung angeordnet. Mit einem zentralen Kühlkörper verbundene Kühlrippen sollen in die Ausnehmungen der Stege hineinragen. Durch diese Gestaltung mit Stegen und in sie hineinragenden Kühlrippen soll es möglich sein, die Gehäuse der einzelnen Module über gießtechnische Herstellungsverfahren zu produzieren.
  • Die DE 603 08 598 T2 (Patentinhaberin: Nissan Motor Co., Ltd.; Erteilungstag: 27.09.2006), auch veröffentlicht als EP 1 376 718 A2 , beschäftigt sich mit Pouch-Zellen. Diese werden in ihren Abmessungen nach verschiedenen Kriterien optimiert. Hierbei werden nahezu unzählige Varianten für einzelne Abmessungen, insbesondere auch tabellarisch, aufgelistet. Ein Leser der EP 1 376 718 A2 kommt also zu den unterschiedlichsten Proportionen, ohne zu wissen, welcher Proportion tatsächlich bei Pouch-Zellen der Vorzug zu geben ist.
  • Die US 8 231 996 B2 (Inhaberin: Atieva USA, Inc.; Erteilungstag: 20.08.2009) beschäftigt sich mit Rundzellen und offeriert für diese Zellen angeblich geeignete Abmessungen und Verhältnisse.
  • In der DE 10 2009 046 801 A1 (Anmelderin: SB LiMotive Company Ltd.; Offenlegungstag: 19.05.2011) wird eine Batteriezelle beschrieben, bei der eine Länge, die zu einer Grundfläche gehört, zumindest in einer Ausdehnung, die die maximale Ausdehnung sein soll, größer ist als die durch die Seitenfläche definierte Höhe des Batteriezellenkörpers. Die Bodenfläche soll als Kontaktfläche für eine angeschlossene Kühlung dienen. Terminals der Batteriezelle können an zwei sich gegenüberliegenden Seitenflächen angeordnet sein. An der Seitenfläche befindet sich außerdem eine Berstdrucköffnung, vorzugsweise unterhalb des Terminals und mit einem Ventil versehen. Eine Aufteilung der Batteriezelle durch Trennwände in Zelleinheiten dient dazu, Wärme über die Trennwände vom Innenraum zur Oberfläche der Batteriezelle zu leiten.
  • Bei einer Energiespeichereinrichtung gemäß der DE 10 2015 222 138 A1 (Anmelderin: AUDI AG; Offenlegungstag: 11.05.2017) können einzelne Wände aus einem plattenförmigen Strangpressprofil bestehen. Ein solches Strangpressprofil kann außerdem Kühlrohrschlangen für einen Kühlmittelkreislauf aufweisen. Damit kann eine Außenwand eines gekühlten Gehäuses oder eine im Inneren des Gehäuses liegende Wand ausgebildet sein, mit der Speicherzellen oder Speicherzellenmodule ein- oder beidseitig thermisch gekoppelt sein sollen.
  • Monolithische Gehäusekörper mit integriertem Flüssigkeitskanal sollen gemäß der DE 10 2016 113 597 A1 (Anmelderin: Ford Global Technologies, LLC; Offenlegungstag: 16.02.2017) durch ein Extrudieren herstellbar sein. In einem Gehäusekörper, der zwei Seitenteile und einen Boden umfasst, lässt sich als Batteriesatz ein Batteriearray auf dem Boden des Gehäuses anordnen. Der Boden sei so auszulegen, dass dieser gleichzeitig das Batteriearray tragen kann und die von den Batteriezellen erzeugte Wärme thermisch behandeln kann. Zwischen den Batteriezellen können zusätzlich thermisch resistente und elektrisch isolierende Abstandshalter vorhanden sein. Ein Zusammenhalt der Batteriezellen entsteht durch Reibungskraft aufgrund eines Zusammendrückens der Zellen während des Zusammenbaus. Als Alternative kann auch Klebstoff verwendet werden. Bei dem Extrudieren wird verflüssigtes Material geformt, sodass während der Herstellung zumindest die Energie zum Erreichen des Schmelzpunkts des eingesetzten Materials aufzubringen ist.
  • In der nachveröffentlichten Patentanmeldung DE 10 2017 203 321 A1 (Anmelderin: AUDI AG; Offenlegungstag: 06.09.2018) werden Traktionsbatteriemodule beschrieben, bei denen mehrere Batteriezellen in einem Halterahmen angeordnet sind. Der Halterahmen soll eine unerwünschte Ausdehnung während eines Ladens oder während eines Entladens der Batteriezellen verhindern. Konkret wird ein Batteriemodul mit einer Länge von 210,5 mm, einer Breite von 631,5 mm und einer Höhe von 73 mm vorgestellt, wobei es keine Zahlenangaben zu den Dimensionen und Abmessungen eines dazugehörigen Modulgehäuses gibt. Der Gehäusemantel kann aus einem Strangpressteil mit einer Vielzahl von integrierten Kühlkanälen gebildet sein. Die miteinander verschalteten Batteriezellen sollen durch Klemmkeile innerhalb des Gehäusemantels fixiert werden.
  • In der nachveröffentlichten Patentanmeldung DE 10 2017 104 710 A1 (Anmelderin: Dr. Ing. h. c. F. Porsche Aktiengesellschaft; Offenlegungstag: 13.09.2018) wird ein Batteriemodulgehäuse für eine größere Anzahl aufzunehmender Batteriezellen beschrieben, das ein einstückiges Hauptbauteil zum vierseitigen Umschließen der Batteriezellen aufweist. Der exakte Aufbau der einzelnen Batteriezellen bzw. wie die Batteriezellen zu schützen sind, wird nicht beschrieben. Ein Zusatzteil für eine der umschließenden Seiten weist Vertiefungen zur Aufnahme eines Mediums zur Temperierung auf und dient zusammen mit dem Hauptbauteil der Schaffung medienführender Kanäle. Eine Wandstärke des Hauptbauteils, das keine Vertiefungen zur Aufnahme des Mediums haben soll, soll im Bereich des Zusatzbauteils reduziert sein. Das Hauptbauteil kann ein stranggepresstes Bauteil aus Aluminium sein, das einen rechtwinkligen Profilquerschnitt aufweist. Als Material für das Zusatzbauteil, das eine schlechtere Wärmeleitfähigkeit als das Hauptbauteil haben soll, wird ein faserverstärkter Kunststoff vorgeschlagen.
  • Die US 2016/329 538 A1 (Anmelderin: A123 Systems LLC.; Veröffentlichungstag: 10.11.2016) beschäftigt sich mit einem Batterie-Stoßschutzsystem. Jede Batteriezelle hat einen positiven Anschluss und einen negativen Anschluss. Verschiedene Wandteile bzw. Zwischenwände von Gehäusen können mit ineinandersteckbaren Feder-Nut-Rundungen miteinander verbunden werden. Außerdem sollen auch separate Gehäuse zusammengesteckt werden können, wobei zwischen diesen Verbindungsbereichen zusätzlich Freiräume vorgesehen sind. In der US-Anmeldung US 2016/329 538 A1 wird vorgeschlagen, zwischen die Batteriezellen nachgiebige Schaumplatten einzubauen, die dazu dienen sollen, eine Relativbewegung zwischen den Komponenten von Zellengruppen zu begrenzen und durch Komprimierbarkeit der Platten einen Einbau von Zellengruppen in das Gehäuse zu erleichtern.
  • Manche der untersuchten Druckschriften beschreiben Akkumulatorenpakete, die nur bedingt für den rauen Einsatz in Kraftfahrzeugen geeignet sind. Bei anderen Bauformen wirkt es so, als ob eine mechanische Stabilität durch Komponenten, die eine starke Gewichtszunahme des Akkumulators verursachen, erkauft wird.
  • Technische Schwierigkeiten
  • Es besteht Bedarf nach einem Arrangement von elektrochemischen Zellen, die ausreichend mechanisch stabil ein akzeptabel geringes Gewicht pro gespeicherter Energie aufweisen. Ideal wäre eine Akkumulatorenbauform, die trotzdem eine kurze Ladezeit dank einprägbaren hohen Ladeströmen und damit einhergehender Wärmeentwicklung bieten kann. Anders gesagt, mit dem Ziel, Elektroantriebe erfolgreicher in den Straßenverkehr zu bringen, ist der Wunsch verbunden, bessere Energiespeicher zu schaffen, durch die die bekannten Nachteile, die insbesondere die Einsatzmöglichkeiten in der Form von Vollelektrofahrzeugen begrenzen, zumindest teilweise überwunden werden.
  • Erfindungsbeschreibung
  • Die vorliegende Erfindung löst die erfindungsgemäße Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bzw. Anspruch 3. Auch löst die vorliegende Erfindung die erfindungsgemäße Aufgabe durch ein Verfahren gemäß dem Anspruch 20. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
  • Traktionsakkumulatoren sind solche elektrochemischen Sekundärzellen, d. h. elektrochemische Zellen, die mehrfach ge- und entladen werden können und die für einen mobilen Einsatz in Fahrzeugen geeignet sind. Besonders interessant sind Traktionsakkumulatoren für Kraftfahrzeuge. Hierzu gehören Personenkraftwagen.
  • Die elektrochemischen Sekundärzellen gibt es in vielerlei Bauformen. Die bevorzugte Bauform sind die gestapelten, prismatischen Sekundärzellen. Hiervon unterscheiden sich z. B. die weiter oben vorgestellten Pouch-Zellen.
  • Die elektrochemischen Sekundärzellen des Traktionsakkumulators, die insbesondere Lithium-Ionen-Zellen sein können, sind prismatische Sekundärzellen, die gestapelt zueinander angeordnet sind. Nicht nur die Zellen untereinander sind gestapelt, sondern in den Sekundärzellen sind - nach einer vorteilhaften Ausgestaltung - eine erste Elektrode, ein aktiver Bereich des Elektrolyten und eine zweite Elektrode vollflächig, plan und parallel zueinander angeordnet. Durch eine Sekundärzelle kann ein Längsschnitt durchgeführt werden. Wird die Zelle (gedanklich) geschnitten, so tritt eine Grundform in den Vordergrund, die rechteckig, aber länglich ist. Eine einzelne Sekundärzelle kann stabförmig, fast flachstahlähnlich wirken.
  • Die einzelnen Seiten der Grundform können durch Langseite, Hochseite und Breite bezeichnet werden. Die drei Seiten Langseite, Hochseite und Breite kennzeichnen die Form der Einzelzellen. Die Langseite ist die längste Seite an dem Gehäuse der Sekundärzelle. Im rechten Winkel zur Langseite steht die Hochseite. Die Hochseite hat ebenfalls eine Länge, die auch als Höhe bezeichnet werden kann. Die Grundform hat zwei Langseiten und zwei Hochseiten. Die Langseite ist um ein Mehrfaches länger als die Hochseite. Aufgrund der gestapelten Anordnung der Einzelbauteile der Sekundärzelle kann die Sekundärzelle in Richtung ihrer Breite die geringste Ausdehnung aufweisen. Vorteilhafterweise ist die längste Seite, die an der Grundform festzustellen ist, wenigstens dreimal so lang wie die Hochseite der Grundform. Wird eine aktive Fläche, die durch Langseite und Hochseite begrenzt wird, in der Tiefe, d. h. in der Breite, fortgesetzt, ergibt sich ein erstes Konversionsvolumen einer Einzelzelle. Die aktive Fläche kann auch als Aktivfläche bezeichnet werden. Die Konversionsvolumina der einzelnen Zelle sind benachbart hintereinander, parallel zueinander platziert. Werden die Konversionsvolumina zusammengesetzt, ergibt sich insgesamt ein Modulvolumen des Traktionsakkumulators.
  • Der Aktivfläche sind Polfahnen seitlich zugeordnet bzw. Polfahnen sind an seitlichen Bereichen der Aktivfläche vorhanden. Die Aktivfläche kann eine Potentialdifferenz zwischen den Polfahnen bereitstellen. Die Polfahnen befinden sich dabei im mittleren Bereich der aktiven Fläche. Beispielsweise geht eine erste Polfahne in einen ersten Kontakt über und eine zweite Polfahne geht in einen zweiten Kontakt über. Seitlich an den Aktivflächen der Einzelzellen schließen sich die einzelnen Kontakte an. Ein flächendeckender Anschluss der Polfahne an den jeweilig zugeordneten Kontakt bildet einen Stromdurchleitquerschnitt.
  • Mehrere Einzelzellen können auch in Serie verschaltet werden, um eine höhere Spannung zur Verfügung zu stellen.
  • Mehrere Einzelzellen können zusammengefasst werden zu einem Modul bzw. zu einem Akkumulator-(sub-)Paket. Diese Sekundärzellen können in einem Gehäuse zusammengefasst werden.
  • Vorteilhaft schaffen die Gehäuse eine geschlossen umrundende Einfassung eines Akkumulatorpakets. Ein solches Gehäuse wird durch ein Strangpressprofil in der Ausgestaltung hergestellt, dass es wenigstens eine von vier Seiten als dickste Seite hat.
  • Mit anderen Worten, unabhängig von dem Querschnitt einer der Seiten des Strangpressprofils kann das Gehäuse unterschiedliche mittlere Dicken haben. Zu jeder Seite gehört eine mittlere Dicke. Die mittlere Dicke ist die Dicke, die das Gehäuse an der entsprechenden Seite im Maximum aufweist. Von dieser Dicke abweichend, kann die Seitenwand Stellen und Bereiche haben, die noch dünner sind, weil sie z. B. Kanäle aufweisen.
  • Das Gehäuse muss nicht über seinen Umfang konstant gehalten sein, sondern das Modulgehäuse und/oder das Zellengehäuse kann/können mit unterschiedlichen Dicken ausgestaltet sein. Z. B. kann die Trägerplatte dicker sein als der Deckel. Gleichartig kann das Gehäuse für die jeweilige Sekundärzelle mit unterschiedlichen Dicken ausgestaltet sein. Hierdurch wird noch weiteres Gewicht gespart.
  • Die Dicke der einzelnen Seitenwände, Teile und Stege des Gehäuses kann nicht nur auf die mechanischen, statischen und dynamischen Anforderungen ausgelegt sein. Die Dicke kann auf die Funktion der Kühlung abgestimmt sein. Die Seite des Gehäuses, die Wärme speichern und/oder abführen können soll, wird in ihrer Dicke so ausgelegt, dass die Wärme aus den aktiven Flächen der Einzelzellen in den Teil des Gehäuses eingeleitet werden kann. Es ist dabei vorteilhaft, wenn die dickste Seite jene ist, die zugleich als Kühlfläche dient. Wird die Kühlfläche mit der Trägerfläche bzw. Trägerplatte gleich gesetzt, mit anderen Worten, ist die Kühlfläche auch noch die Trägerfläche, so kann die Dicke sowohl in Hinsicht auf mechanische Stabilität als auch in Hinsicht auf ausreichende Kühlleistung optimiert werden. Die Anforderung, ob nun durch die Kühlleistung oder ob nun durch die Stabilität, die die größere Dicke erfordert, bestimmt die Gesamtdicke der Seite.
  • Nachfolgend werden vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dargelegt, die für sich gesehen, sowohl einzeln als auch in Kombination, ebenfalls erfinderische Aspekte offenbaren können.
  • Ein Sekundärzellentyp, der sich durch die Materialien bzw. Ionen, die in den Sekundärzellen verbaut bzw. vorhanden sind, seinen Namen schafft, sind die Lithium-Ionen-Akkumulatoren. Eigentlich wird damit in der Regel eine Material- bzw. lonenangabe zu einer der beiden Elektroden einer Grundzelle einer Sekundärzelle oder zu einem Elektrolyten die namensgebende Angabe. Unter die Kategorie der Lithium-Ionen-Akkumulatoren fällt eine ganze Gruppe chemisch aktiver, folienartiger Halbzellen und hierfür geeigneter Elektrolyten.
  • Als Referenzbauteile oder als häufig vorhandene Baugruppen enthält eine Lithium-Sekundärbatterie im Allgemeinen eine positive Elektrode, eine negative Elektrode, einen Separator und eine nicht-wässrige Elektrolytlösung, die z. B. Lithiumsalz enthalten kann.
  • Die positive Elektrode kann beispielsweise durch die folgenden beiden Schritte geschaffen werden:
    • • erster Schritt: Aufbringen einer Mischung aus einem aktiven Material der positiven Elektrode, einem leitfähigen Mittel und einem Bindemittel auf einen positiven Elektrodenstromkollektor und
    • • zweiter Schritt: Trocknen der Mischung.
  • Ergänzend kann der Mischung nach Bedarf ein Füllstoff zugesetzt werden.
  • Im Folgenden werden gebräuchliche Nomenklaturen zu Kennzeichnung der Zusammensetzung chemisch synthetisierbarer Substanzen hinsichtlich der die Substanzen bildenden Elemente und deren relativer Häufigkeit, insbesondere im Hinblick auf deren Molarität, verwendet. Diese Angaben können auch als chemische Formeln bzw. Summenformeln chemischer Verbindungen bezeichnet werden.
  • Das aktive Material der positiven Elektrode kann z. B. eines oder mehrere der folgenden sein:
    • • eine geschichtete Verbindung wie ein Lithiumkobaltoxid (LiCoO2) oder
    • • ein Lithiumnickeloxid (LiNiO2) oder
    • • eine Verbindung, bei der ein oder mehrere Übergangsmetalle ersetzt sind,
    • • ein Lithiummanganoxid gemäß einer chemischen Formel Li1+xMn2-xO4 (mit x = 0 bis 0,33) oder
    • • ein Lithiummanganoxid wie LiMnO3, LiMn2O3 oder LiMnO2,
    • • ein Lithiumkupferoxid (Li2CuO2;),
    • • ein Vanadiumoxid wie LiV3O3, LiFe304, V2O5 oder CU2V2O7,
    • • ein auf Ni basierendes Lithium-Nickel-Oxid, gemäß einer chemischen Formel LiNi1-xMxO2 (wobei M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B oder Ga und x = 0,01 bis 0,3 ist),
    • • ein Lithium-Mangan-Verbundoxid gemäß einer chemischen Formel LiMn2-xMxO2 (wobei M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn oder Ta und x = 0,01 bis 0,1 ist) oder einer chemischen Formel Li2Mn3MO3 (wobei M = Fe, Co, Ni, Cu oder Zn ist),
    • • LiMn2O4, wobei Li in einer chemischen Formel teilweise durch Erdalkalimetallionen ersetzt ist,
    • • eine Disulfidverbindung oder
    • • Fe2(MoO4)3.
  • Leitfähiges Mittel beträgt je nach Zugabe wahlweise 1 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Verbindung, einschließlich des aktiven Materials der positiven Elektrode. Das leitfähige Mittel soll insbesondere eine hohe Leitfähigkeit aufweisen. Das leitfähige Mittel wird so ausgewählt, dass es keine chemische Veränderung in einer Batterie induziert, auf die das leitfähige Mittel aufgebracht wird. Es eignen sich zum Beispiel
    • • Graphit, wie natürlicher Graphit oder künstlicher Graphit,
    • • Ruß bzw. Industrie-Ruß, auch bekannt unter der englischen Bezeichnung „carbon black“,
    • • Spaltruß, wie z. B. Acetylen-Schwarz, Ketjen-Schwarz, Channelruß, insb. Kanal-Schwarz,
    • • Furnaceruß, wie z. B. Ofen-Schwarz,
    • • Flammruß, wie z. B. Lampen-Schwarz oder Summer-Schwarz,
    • • Gasruß,
    • • leitfähige Faser(n), wie Kohlenstofffaser(n) oder Metallfaser(n),
    • • metallisches Pulver, wie Kohlenstofffluoridpulver, Aluminiumpulver oder Nickelpulver,
    • • leitfähige Whisker, wie Zinkoxid oder Kaliumtitanat,
    • • leitfähiges Metalloxid, wie Titanoxid.
  • Leitfähige Materialien, wie Polyphenylenderivate, können als leitfähiges Mittel verwendet werden.
  • Das Bindemittel ist eine Komponente, die die Bindung zwischen dem aktiven Material und dem leitfähigen Mittel und die Anbindung an den Stromkollektor bildet bzw. unterstützt. Das Bindemittel wird im Allgemeinen in einer Menge von 1 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Verbindung, einschließlich des aktiven Materials der positiven Elektrode, zugegeben. Als Beispiele für das Bindemittel sind zu nennen:
    • • Polyvinylidenfluorid,
    • • Polyvinylalkohol,
    • • Carboxymethylcellulose (CMC),
    • • Stärke,
    • • Hydroxypropylcellulose,
    • • regenerierte Cellulose,
    • • Polyvinylpyrrolidon,
    • • Tetrafluorethylen,
    • • Polyethylen,
    • • Polypropylen,
    • • Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer (EPDM),
    • • sulfoniertes EPDM,
    • • Styrol-Butadien-Kautschuk,
    • • Fluorkautschuk und
    • • verschiedene Copolymere.
  • Der Füllstoff ist eine optionale Komponente, die verwendet wird, um die Expansion der positiven Elektrode zu hemmen. Es gibt keine besondere Einschränkung für den Füllstoff, solange dieser keine chemischen Veränderungen in einer Batterie verursacht, auf die der Füllstoff aufgebracht wird, und er zumindest ein faseriges Material umfasst bzw. daraus hergestellt ist. Beispiele für den Füllstoff sind Olefinpolymere wie Polyethylen sowie Polypropylen, als faseriges Material bzw. Faserstoffe können z. B. Glasfaser oder Kohlefaser in Betracht kommen.
  • Die negative Elektrode ist herstellbar, indem ein aktives Material der negativen Elektrode auf einen negativen Elektrodenstromkollektor aufgebracht und getrocknet wird. Die oben beschriebenen Komponenten können wahlweise selektiv zu dem aktiven Material der negativen Elektrode hinzugefügt werden, um deren Eigenschaften weiter zu verbessern.
  • Als aktives Material der negativen Elektrode kann beispielsweise Kohlenstoff verwendet werden, wie z. B. nicht-graphitisierender Kohlenstoff oder ein Kohlenstoff auf Graphitbasis, ein Metall-Verbundoxid ist verwendbar, wie LixFe2O3 (0 ≦ x ≦ 1), LixWO2 (0 ≦ x ≦ 1), SnxMe1-xMe'yOz (Die Komponenten sind z. B. mit einer Auswahl aus dem folgenden näher bestimmbar: Me als Mn, Fe, Pb, Ge; Me' als AI, B, P, Si, Gruppe 1, 2 und 3 Elemente des Periodensystems, Halogen; 0 ≦ x ≦ 1; 1 ≦ y ≦ 3; 1 ≦ z ≦ 8), geeignet sind auch Lithiummetall, Lithium-Legierungen, Legierungen auf Siliciumbasis, Legierungen auf Zinnbasis, Metalloxide, wie SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4 oder Bi2O5, leitfähiges Polymer, wie Polyacetylen, oder ein Li-Co-Ni-basiertes Material.
  • Damit lassen sich für jeweils gewünschte Anwendungsfelder geeignete Materialien miteinander kombinieren, um die Elektroden besonders effizient zu gestalten.
  • Der Separator ist zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode angeordnet. Als Separator kann beispielsweise ein isolierender Dünnfilm mit hoher lonenpermeabilität verwendet werden. Vorzugsweise weist der Dünnfilm eine hohe mechanische Festigkeit auf.
  • Der Separator kann in bevorzugten Ausführungen wahlweise einen Porendurchmesser von 0,01 µm bis 10 µm aufweisen. Besonders vorteilhaft ist eine Dicke des Separators wahlweise zwischen 5 µm bis 300 µm. Als Material für den Separator ist beispielsweise ein Olefinpolymer verwendbar. Das Material kann als ein Blatt oder als ein Vliesstoff bereitgestellt werden. Besonders vorteilhaft ist Polypropylen, das chemische Beständigkeit und Hydrophobie aufweist. Günstige Eigenschaften für den Separator bieten Glasfaser(n) oder Polyethylen. In Ausführungsbeispielen, in denen ein Festelektrolyt, wie ein Polymer, als Elektrolyt verwendet wird, kann der Festelektrolyt auch als Separator fungieren.
  • Die nicht-wässrige Elektrolytlösung mit Lithiumsalz umfasst eine polare organische Elektrolytlösung und mindestens ein Salz des Lithiums. Als elektrolytische Lösung kann eine nicht-wässrige flüssige Elektrolytlösung, ein organischer Festelektrolyt oder ein anorganischer Festelektrolyt verwendet werden. Der Elektrolyt kann chemisch unterschiedliche Bestandteile aufweisen.
  • Als Beispiele für die nicht-wässrige flüssige Elektrolytlösung können nicht-protische organische Lösungsmittel wie N-Methyl-2-pyrrolidinon, Propylencarbonat, Ethylencarbonat, Butylencarbonat, Dimethylcarbonat, Diethylcarbonat, gamma-Butyro-Lacton, 1,2-Dimethoxyethan, Tetrahydroxy-Franc, 2-Methyltetrahydrofuran, Dimethylsulfoxid, 1,3-Dioxolan, Formamid, Dimethylformamid, Dioxolan, Acetonitril, Nitromethan, Methylformiat, Methylacetat, Phosphorsäuretriester, Trimethoxymethan, Dioxolanderivate, Sulfolan, Methylsulfolan, 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon, Propylencarbonatderivate, Tetrahydrofuranderivate, Ether, Methylpropionat sowie Ethylpropionat genannt werden.
  • Als Beispiele für geeignete organische Festelektrolyte können Polyethylenderivate, Polyethylenoxidderivate, Polypropylenoxidderivate, Phosphorsäureesterpolymere, Polyreaktionslysin, Polyestersulfid, Polyvinylalkohole, Polyvinylidenfluorid und Polymere mit ionischen Dissoziationsgruppen genannt werden.
  • Als Beispiele für geeignete anorganische Festelektrolyten können Nitride, Halogenide oder Sulfate von Lithium (Li) mit gebräuchlichen chemischen Kurzbezeichnungen für deren Zusammensetzung wie Li3N, Lil, Li5NI2, Li3N-Lil-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-Lil-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH und Li3PO4-Li2S-SiS2 genannt werden.
  • Das Lithiumsalz ist ein Material, das in den oben erwähnten nicht-wässrigen Elektrolyten leicht löslich ist. Das Lithiumsalz kann beispielsweise eines oder mehrere der folgenden umfassen: LiCI, LiBr, Lil, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, Chlorboranlithium, niederes aliphatisches Carbonsäurelithium, Lithiumtetraphenylborat und Imidoverbindungen.
  • Mit einer Auswahl aus den genannten Materialien für Elektrolyten lässt sich der Elektrolyt besonders gut auf das gewählte Elektrodenmaterial einstellen. Hierdurch sind gute Betriebseigenschaften, wie günstige Lade-/Entladecharakteristiken für Akkus bzw. elektrische Energiespeicherzellen, einstellbar.
  • Zusätzlich können zur weiteren Verbesserung der Ladungs- und Entladungseigenschaften sowie als Flammschutzmittel beispielsweise Pyridin, Triethylphosphit, Triethanolamin, cyclischer Ether, Ethylendiamin, n-Glyme, Hexaphosphorsäuretriamid, Nitrobenzolderivate, Schwefel-, Chinoniminfarbstoffe, N-substituiertes Oxazolidinon, N, N-substituiertes Imidazolidin, Ethylenglykoldialkylether, Ammoniumsalze, Pyrrol, 2-Methoxyethanol, Aluminiumtrichlorid oder vergleichbares der nicht-wässrigen Elektrolytlösung zugesetzt werden. Unter Umständen kann die nicht-wässrige Elektrolytlösung für die Eigenschaft der schweren Entflammbarkeit zusätzlich halogenhaltige Lösungsmittel wie Tetrachlorkohlenstoff und Ethylentrifluorid enthalten. Weiterhin kann zur weiteren Verbesserung der Hochtemperatur-Beständigkeit die nicht-wässrige Elektrolytlösung zusätzlich Kohlendioxidgas enthalten.
  • Zur elektrischen Leitung werden wenigstens zwei Polfahnen im Bereich der Hochseiten unmittelbar an den aktiven Flächen platziert. Ein geeignetes Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindung besteht in einem Schweißverfahren.
  • Es darf hervorgehoben werden, dass jede einzelne Sekundärzelle ihr eigenes Gehäuse aufweist. Hierbei können mehrere Sekundärzellen in ihrem (gemeinsamen) eigenen Gehäuse zusammengefasst sein. Die Sekundärzelle bzw. die Einzelzelle ist Teil einer Gruppe von Einzelzellen, die gemeinsam eingefasst sind. Die Sekundärzellen sind in ihrem eigenen Gehäuse eingehüllt. Das Gehäuse schließt dicht an die einzelne oder die mehreren Sekundärzellen an. Die Sekundärzellen stehen in unmittelbarem Kontakt mit der Innenseite des Gehäuses. Obwohl die Gehäuse Bauraum des Modulvolumens in Anspruch nehmen und somit das Aktivvolumen (vordergründig) senken, schaffen die Gehäuse zahlreiche Vorteile: mechanische Stabilität, Planparallelität, günstige Thermik usw.. Im Ergebnis bedeutet es, dass die Gehäuse die Nutzung des Modulvolumens steigern können.
  • Über die Polfahnen und über - im Weiteren angeordnete - elektrische Leitungen kann ein elektrischer Strom im mittleren Bereich, d. h. jeweils im Bereich der Hochseiten quer zur Reaktionsfläche der aktiven Flächen, abgeleitet werden. Die elektrischen Leitungen sind quer zur aktiven Fläche angeordnet.
  • Der Raum des Modulvolumens unmittelbar benachbart zu den Polfahnen, von denen eine Polfahne ein Pluspol ist und eine Polfahne ein Minuspol ist, kann jeweils für einen Kühlkanal (Zuführkühlkanal und Abführkühlkanal) genutzt werden. Die wärmeproduzierenden aktiven Flächen werden in ihren seitlichen Bereichen mittels Kühlkanäle gekühlt.
  • Wenigstens zwei Polfahnen sind seitlich an den jeweiligen aktiven Flächen angeordnet. Die beiden Polfahnen befinden sich jeweils eine an einer Hochseite. Die beiden Polfahnen sind an gegenüberliegenden Hochseiten der aktiven Fläche. Als Befestigungstechnik bietet sich die Befestigung über Schweißpunkte an.
  • Die Gehäuse können sehr platzsparend gestaltet werden. Die Gehäuse können so knapp ausgelegt werden, dass die Gehäuse in einem Schnitt nur die aktive Fläche um ca. 2 % nach außen erweitern. Die aktive Fläche hat eine Höhe. 2 % dieser Länge der Höhe entspricht der Dicke des Gehäuses.
  • Um die Temperatur über die aktiven Flächen möglichst gleichverteilt zu belassen, z. B. trotz einer Schnellladung mittels einem sehr hohen Ladestrom (z. B. dem 3- bis 4-fachen des maximalen Laststroms), können Kühlmaßnahmen ergriffen werden. Die Form der Traktionsakkumulatoren bzw. der Einzelzellen bietet die Möglichkeit, Kühlplatten zwischen zwei Einzelzellen zwischenzusetzen. Muss ausreichend gekühlt werden, kann nach jeder Einzelzelle eine Kühlplatte eingesetzt werden. Solche Kühlplatten können als Sandwich-Kühlplatten realisiert sein. Die Sandwich-Funktion der Kühlplatte ergibt sich aufgrund einer innengeführten Kühlkanalgestaltung. Sandwich-Kühlplatten können z. B. aus einem doppelwandigen Blech geformt werden. Als weitere Möglichkeit steht zur Verfügung, zwei Kunststoffhalbschalen zu nehmen, die geklebt oder geschweißt werden. Hierdurch wird zwischen den Lagen der Kühlplatte ein Hohlraum geschaffen, der mit Kühlmedium durchströmt werden kann. Besonders günstig sind flüssige Kühlmedien, wie z. B. ein Glykol-Wasser-Gemisch oder ein Kältemittel. Die Kühlleistung kann noch zusätzlich gesteigert werden, wenn das Flüssigkühlmedium umgewälzt wird, z. B. über eine Flüssigpumpe für das Glykolgemisch.
  • Der Wärmeaustrag bzw. die Wärmeleistung der Sandwich-Kühlplatte lässt sich steigern, wenn mehr als zwei Kühlkanäle in der Sandwich-Kühlplatte angeordnet sind. Vorteilhafterweise sind die Kühlkanäle in einem mittleren Bereich der Sandwich-Kühlplatte angeordnet. Die Sandwich-Kühlplatte hat zwei oder mehr Kühlkanäle, die vor allem in einem mittleren Bereich, gesehen über die Hochseite der Kühlplatte, längs verlaufen. Die Kühlkanäle erstrecken sich bei dieser Ausführungsform parallel zur Langseite, die von der Form der Grundform bekannt ist.
  • Es hat sich gezeigt, dass es günstig ist, wenn zwischen zehn (10) und vierzig (40) Sekundärzellen mit ihren jeweiligen aktiven Flächen zusammengefasst werden, um in einem Modulgehäuse oder in einem Zellengehäuse ein Akkumulatorpaket zu bilden. Die Anzahl von Zellen, wie z. B. 20 Zellen, wird durch das Gehäuse wie das Zellengehäuse oder das Modulgehäuse eingespannt. Es findet eine Kompression auf die Einzelzellen statt.
  • Die jeweiligen Sekundärzellen eines Strangs sind untereinander serienverschaltet. In einem Modulgehäuse befindet sich wenigstens ein Strang mit in Serie verschalteten Sekundärzellen.
  • Die Sekundärzellen können von einer Trägerplatte unterstützt werden. Als Trägerplatte bietet sich die Bodenplatte des Akkumulatorgehäuses an. Das Modulgehäuse hat eine Platte, die zugleich als Trägerplatte benutzt werden kann. Gleichartig kann auch das Zellengehäuse eine Platte aufweisen, die zur Unterstützung dient.
  • Die Trägerplatte kann zugleich eine Kühlplatte sein. Der Traktionsakkumulator hat eine thermische Austauschfläche, die von der Trägerplatte angeboten wird. Die Trägerplatte ist jener Teil des Modulgehäuses oder des Zellengehäuses, der dafür bestimmt ist, an der tiefsten Stelle im Fahrzeug verbaut zu werden.
  • Das Modulgehäuse, genauso das Zellengehäuse kann mit einzelnen Zugelementen realisiert sein, damit die im Innern des Modulgehäuses bzw. im Innern des Zellengehäuses angeordneten Sekundärzellen durch das Modulgehäuse oder des Zellengehäuses komprimiert werden. Auch durch die doppelte Wandung, d. h. die Wandung des Modulgehäuses und die Wandung einer Einzelzelle, kann eine Gesamtkompression mithilfe des E-Moduls des Materials des Gehäuses und des E-Moduls des Materials des Modulgehäuses hergestellt werden. Das Quellen bzw. die Ausdehnung im Zuge von Lade-/Entladezyklen bzw. die Ausdehnung im Zuge von Alterungen bzw. die Ausdehnung im Zuge der Einlagerung von Wasser, das bzw. die durch alle gestapelten Sekundärzellen insgesamt erzeugt wird, kann durch Zugsysteme bzw. Zuganker und/oder durch E-Module von Einfassungen, wie z. B. Gehäusewänden, abgefangen werden.
  • In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung, insbesondere für den Fall, dass hohe Verlustenergien, z. B. bei Schnellladevorgängen, aus dem Aktivvolumen herauszubringen sind, kann die Trägerplatte mit Kühlstrukturen ausgestattet sein. Eine mögliche Kühlstruktur ist durch in die Platte eingearbeitete Leitungen für ein Kühlmittel geschaffen. Leitungen, durch die ein Kühlmittel wie Wasser mit oder ohne Zusätzen wie (Poly-)Glykol fließen kann, verlaufen längs in der Trägerplatte. Die Trägerplatte ist an einigen Stellen hohl. Die hohlen Stellen werden von einem Kühlmittel durchflossen. Das Kühlmittel kann anschließend, nachdem es durch die Trägerplatte hindurchgeströmt ist, durch einen Wärmetauscher wieder abgekühlt werden. Die Trägerplatte kann zugleich, wie es ihr Name schon aussagt, als mechanische Unterstützungsstruktur für das Paket aus einzelnen Zellen dienen. Die Trägerplatte übernimmt mehrere Funktionen. Sie hält die Einzelzellen in Lage. Außerdem stützt sie die Gesamtstruktur des Moduls durch eine unten liegende Verstärkung, also der Unterseite. Die Trägerplatte sorgt für eine Versteifung des Traktionsakkumulators im sich verwindenden Chassis eines Kraftfahrzeugs. Die Trägerplatte fördert die Kühlung des Traktionsakkumulators. Je nach Ausgestaltung kann der eine oder der andere Aspekt bzw. die eine oder andere Funktion überwiegen bzw. in den Vordergrund treten.
  • Die vorgeschlagene Form eines Traktionsakkumulators zeichnet sich durch hohe Aktivvolumina aus. Auch bietet der vorgestellte Traktionsakkumulator ein günstiges Energiedichte-pro-Gewicht-Verhältnis. Zusätzlich zu einer effizienten Ausnutzung von Bauraum weist der vorgeschlagene Traktionsakkumulator über eine Querschnittsfläche hinweg bei Lade- und Entladevorgängen ein günstiges Temperaturprofil auf. Damit kann die mit hohen elektrischen Strömen einhergehende Wärmeentwicklung zuverlässig bewältigt werden. Auch dieser Aspekt führt zu einer Erhöhung einer Lebensdauer der Traktionsakkumulatoren. Außerdem ist es möglich, ggf. anfallende Abwärme z. B. über einen Fahrzeugwärmetauscher einer Sekundärnutzung zuzuführen und somit die Energieeffizienz des Elektroantriebs noch weiter zu steigern.
  • Es darf hervorgehoben werden, dass in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung das Gehäuse der einen oder der mehreren Sekundärzellen in Kontakt mit den Sekundärzelle(n) steht. D. h., das Gehäuse kann durchaus auf dem Potential der einen Elektrode liegen. Das Gehäuse ist nicht von der Elektrode der Sekundärzelle getrennt. Das Gehäuse umhüllt die Sekundärzelle(n) in berührender Weise. Über eine Kontaktwärmeabführung erfolgt die Kühlung.
  • Der Schnitt durch die Sekundärzelle, der zur Ableitung bzw. zur Sichtbarkeit der Grundform führt, überstreicht eine Fläche, von der wenigstens 80 % der Gesamtfläche als aktive Fläche nutzbar ist. Durch optimierten Abgleich zwischen Langseite und Hochseite kann eine aktive Fläche geschaffen werden, die wenigstens 92 % der Gesamtfläche der Grundform abdeckt.
  • Nach einem weiteren Aspekt kann bei der einzelnen eingehüllten Sekundärzellenbauform auch das Aktivvolumen optimiert werden. Das Aktivvolumen ist die einzelne aktive Fläche jeder einzelnen Sekundärzelle des Traktionsakkumulators mit der Breite der Innenkomponenten der Sekundärzelle multipliziert. Der Traktionsakkumulator kann in seinen Dimensionen so optimiert werden, dass wenigstens 60 % des Modulvolumens als Aktivvolumen nutzbar sind. Wird das Verhältnis zwischen Langseite, Hochseite und Breite zueinander weiter optimiert, können Modulvolumen von mehr als 62 %, in einigen Ausgestaltungen sogar mehr als 65 % Aktivvolumen am gesamten Modulvolumen (d. h. 60 % bis mehr als 65 % des Modulvolumens) geschaffen werden.
  • Ein Traktionsakkumulator, insbesondere für ein Kraftfahrzeug wie einen Personenkraftwagen, umfasst gestapelte, prismatische elektrochemische Sekundärzellen, insbesondere mit wenigstens einer Lithium-Ionen-Elektrode und vorzugsweise mit einem nicht-wässrigen Elektrolyten. Die Sekundärzellen haben in einem Schnitt eine rechteckige, längliche Grundform. Die Grundform weist eine wenigstens entlang einer Langseite verlaufende dreifache Länge im Vergleich zu einer entlang einer Hochseite verlaufenden Höhe der Grundform auf. Die Grundform setzt sich in einer Breite zu einem Konversionsvolumen mit parallel zueinander geschichteten, aktiven Elementen fort. Das Volumen ist Teil eines Modulvolumens des Traktionsakkumulators. Eine durch den Schnitt sich ergebende Schnittfläche ist zu wenigstens 80 % eine aktive Fläche, idealerweise zu mehr als 92 % eine aktive Fläche. Auch ist es möglich, dass ein sich aus aktiver Fläche mal Breite ergebendes Aktivvolumen wenigstens 60 % des Modulvolumens beansprucht, idealerweise sogar mehr als 62 % des Modulvolumens beansprucht.
  • Die Dicken des Strangpressprofils können von Seite zu Seite voneinander abweichen. Die Dicken betragen zwischen 0,5 mm und 5 mm. Die Seite, die eine Kühlfunktion übernehmen soll, hat z. B. eine Dicke von 2 mm, während die drei anderen Seiten je eine Dicke von 1 mm aufweisen. Genauso ist es möglich, dass die Kühlseite des Strangpressprofils eine Dicke von 4 mm bis 5 mm aufweist, während die anderen Seiten bei Dicken unterhalb von 2 mm verbleiben.
  • Das Gehäuse einer Einzelzelle kann aus einem Metall gefertigt sein. Metalle, die hierfür in Frage kommen, sind z. B. Aluminium oder Edelstahl. Die Gehäuse können aus Aluminium oder Edelstahl gefertigt sein. Aufgrund der Form der Gehäuse ist es möglich, die Metallgehäuse als Strangpressprofile zu fertigen. So ein Strangpressprofil kann auf die Länge bzw. Breitseite der aktiven Flächen hin abgelängt werden.
  • Das Gehäuse kann bereichsweise in der Form von Ableiterblechen ausgelegt sein, obwohl es vorzugsweise als Strangpressprofil bzw. mit einer durch ein Strangpressverfahren hergestellten Komponente geschaffen sein kann. Einzelne Seiten oder Bereiche können durch Ableiterbleche gebildet sein, die das Ableiten von thermischer Energie fördern. In einer weiteren Ausgestaltung ist es auch möglich, das Strangpressprofil mit einem Ableiterblech zu einem Gesamtgehäuse zu fügen. Das Ableiterblech bildet eine Schicht, des mehrschichtigen Gehäuse.
  • Das kastenförmige Strangpressprofil kann an seinem Ende durch Platten verschlossen werden. Diese Platten sind in dem Strangpressprofil einzusetzen. Die Platten liegen von innen an den Strangpressprofilenden an. In eine solche Platte kann eine Berstschwächung eingearbeitet sein. Dies geht z. B. durch eine Einfräsung eines Bruchschlitzes in die Stirnseite einer der Platten. Der Teil des Gehäuses, der als Strangpressprofil hergestellt ist, überragt an allen vier Seiten die eingelegte Platte. Zwei solcher Platten sind an gegenüberliegenden Seiten eingelegt. Die Platten schauen sich spiegelbildlich an. Zumindest eine der Platten hat eine Berstschwächung, z. B. ein Doppel-Y-Profil. An der Stelle der Berstschwächung kann das Gehäuse sich nach außen auswölben. Der Berstbereich bzw. die Berstschwächung ergibt sich durch eine Perforation oder Eindünnung entlang eines Schnitts, der sich an seinen beiden Enden in zwei 60° abweichend verlaufende Richtungen auffächert. Die Enden des Schnitts, der Verdünnung oder der Perforation geht V-förmig auseinander.
  • Mehrere Sekundärzellen sind zu einem Sub-Stack zusammengeschlossen. In einer besonders materialsparenden Variante bzw. Ausführungsform, ruht eine der Sekundärzellen mit einer aktiven Fläche an einer der Seiten des Strangpressprofils. Diese zumindest eine Sekundärzelle bestimmt das elektrische Potential des Strangpressprofils. Nur die übrigen aktiven Flächen sind isoliert, z. B. über eingelegte Folien, gegenüber der ersten aktiven Fläche und gegenüber der Oberfläche des Strangpressprofils aufgeschichtet. Weil isolierende Einlegefolien aber nur geringfügig zur Gewichtserhöhung beitragen, schafft eine rundum isolierte Sekundärzelle, die Teil von einem Sub-Stack ist, bei dem alle Sekundärzellen jeweils rundum isoliert eingeschlagen sind, ein leichter zu behandelndes Modul. Soll Material gespart werden, kann auf die Isolierung an zumindest einer Seite zwischen Zellengehäuse und Aktivvolumen verzichtet werden. Soll ein sichereres Modul geschaffen werden, so werden alle Sekundärzellen individuell eingehüllt von einer Isolierung.
  • In dem Gehäuse können Kanäle eingearbeitet sein.
  • Die Sekundärzellen sind so in dem Gehäuse angeordnet, dass eine per Strangpressverfahren hergestellte Seite eines vier Seiten umfassenden Profils parallel zu der aktiven Fläche einer der Sekundärzellen verläuft. Eine hierzu benachbarte Seite erstreckt sich im 90°-Winkel zu der zur aktiven Fläche parallelen Seite. Das Strangpressprofil wirkt tunnel- oder manschettenartig.
  • Figurenliste
  • Die vorliegende Erfindung kann noch besser verstanden werden, wenn Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen genommen wird, wobei
    • 1 eine seitliche Ansicht einer Einzelzelle mit einem (sichtbaren) Kontakt zeigt,
    • 2 eine Einzelzelle aus einer im 90°-Winkel querverlaufenden Perspektive (im Vergleich mit 1) zeigt,
    • 3 einen Schnitt A - A durch die Einzelzelle nach 1 zeigt,
    • 4 Außenumrisse einer Einzelzelle mit ihrem Zellengehäuse zeigt,
    • 5 einen Stapel wechselweise gegensätzlich zueinander orientierter Einzelzellen zur Bildung eines Moduls zeigt,
    • 6 eine erste Ausführungsform eines Moduls zeigt,
    • 7 eine zweite Variante eines Moduls zeigt,
    • 8 das Modul aus 7 aus einer Perspektive von oben zeigt,
    • 9 das Modul nach 7 in einer teilgeöffneten Darstellung zeigt,
    • 10 eine weitere Ausführungsform einer Einzelzelle im Modulgehäuse zeigt,
    • 11 eine Kühlplatte in einem Modulgehäuse zeigt,
    • 12 eine Ausführungsvariante eines Stapels zeigt, der sich aus Einzelzellen nach 10 zusammensetzen kann,
    • 13 ein Gehäuse eines Moduls von oben zeigt,
    • 14 ein Modulgehäuse in einer isometrischen Darstellung zeigt,
    • 15 ein teilgeöffnetes Modul zeigt, das z. B. aus dem Inneren des Gehäuses nach 13 stammen kann,
    • 16 ein Einzelzellengehäuse mit einer „Berstscheibe“ bzw. einer Berstfuge zeigt,
    • 17 ein Traktionsakkumulator mit Modulgehäuse einer weiteren Ausführungsform mit einer flüssigkeitsgekühlten Trägerplatte zeigt,
    • 18 einen inneren Teil des Traktionsakkumulators zeigt und
    • 19 einen Ausschnitt aus der Darstellung nach 18 zeigt.
  • Figurenbeschreibung
  • 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Einzelzelle 53 mit ihrem Zellengehäuse 31, an dem der erste Kontakt 47 angebracht ist. Solche Einzelzellen wie die Einzelzelle 53 können aufeinander geschichtet einen Traktionsakkumulator wie den Traktionsakkumulator 1II nach 9 bilden. Jede Einzelzelle 53 hat eine Breite 11, die durch die Breite des Zellengehäuses 31 bestimmt ist. Die Form der Einzelzelle 53 und damit die Form des Zellengehäuses 31 ist, wenn von der in 1 dargestellten seitlichen Ansicht auf das Zellgehäuse 31 geblickt wird, länglich und hochkant. Wird die Einzelzelle 53 entlang der in 1 dargestellten Schnittlinie A-A geschnitten, so ergibt sich die in 3 dargestellte Schnittzeichnung des Zellengehäuses 31. Die Breite 11 ist schmaler als die Länge 15 der Hochseite 9.
  • 2 zeigt das Zellengehäuse 31 von einer Frontansicht der Einzelzelle 53. In dieser Ansicht ist gut die Grundform 5 der Einzelzelle 53, bedingt durch die Abmessungen des Zellengehäuses 31, zu erkennen. Die Grundform 5 ist eine balkenartige, längliche, rechteckige Form. Die Langseite 7 ist länger als die Hochseite 9. Die Kontakte 47, 49 sitzen seitlich, am Rande des Zellengehäuses 31. Die Kontakte 47, 49 begrenzen die Hochseiten 9 zu jedem Ende des Zellengehäuses 31. Das bedeutet, dass bei der prismatischen Zellenform der Einzelzelle 53 zwei Kontakte 47, 49 vorhanden sind, jeweils ein Kontakt 47, 49 an seiner Hochseite 9. Die prismatische Zellenform der Einzelzelle 53 hat zwei Hochseiten 9. Die Kontakte 47, 49 sitzen außermittig platziert auf der Länge 15 der Hochseite 9.
  • Wie gesagt, wird das Zellengehäuse 31 nach 2 ungefähr in der Mitte seiner Breite 11 (s. 1) geschnitten (Schnittlinie A-A), ergibt sich eine (vereinfachte schematische) Ansicht nach 3. Das Zellengehäuse 31 fasst durch seine Grundform 5 in rechteckiger Weise die Aktivfläche 19 ein. Das Zellengehäuse 31 stellt die Begrenzung dar und grenzt gegenüber dem äußeren bzw. nach Außen 51 ab. Die Aktivfläche 19 wird durch das Zellengehäuse 31 gegenüber Außen 51 begrenzt. Die Aktivfläche 19 hat eine Länge 13, die ein Vielfaches der Höhe 15 beträgt. Die Länge 13 der Langseite 7 wird durch die Kontakte 47, 49 nach Außen 51 verlängert. Die Kontakte 47, 49 befinden sich an den Hochseiten 9. Das Gehäuse 31 der Zellen weist unterschiedliche Dicken 69, 69' auf.
  • In 4 ist das Zellengehäuse 31 der Einzelzelle 53 mit ihren Kontakten 47, 49 als schmaler, länglicher, rechteckiger, den aktiven Bereich einfassender Kasten dargestellt. Ein Teil des Konversionsvolumens 21 wird von jeder einzelnen Einzelzelle 53 zur Verfügung gestellt. Wird die aktive Fläche 19 (siehe 3) in die Breite 11 (vgl. 1) verlängert, so ergibt sich das (Gesamt-)Konversionsvolumen 21. Durch die planparallele Anordnung der Elektroden und des Elektrolyten über die gesamte aktive Fläche 19 hinweg, ist das Innenvolumen des Zellgehäuses 31 mit dem Konversionsvolumen 21 der Einzelzelle 53 nahezu vollständig ausgefüllt. Dadurch lassen sich Aktivvolumina von wenigstens 60 % (bezogen auf das Gesamtvolumen des Traktionsakkumulators 1 (vgl. 5)) herstellen. Bei einem Verhältnis von mehr als 3 zwischen Langseite 7 und Hochseite 9 (s. 2 und 3) können sogar Aktivvolumina von mehr als 62 %, idealerweise sogar mehr als 65 % geschaffen werden.
  • 5 zeigt ein Modulgehäuse 33 mit den beiden Sammelstromleitern 55, 57. Die Sammelstromleiter 55, 57 des Traktionsakkumulators 1 sitzen an der ersten und an der letzten Einzelzelle der Einzelzellen 53, 53I , 53II . Die einzelnen Zellengehäuse 31, 31I , 31II sind mit ihren Flächen, gebildet aus Langseite und Hochseite (vgl. 3), aufeinander gestapelt, um den Traktionsakkumulator 1 zu bilden. Die Einzelzellen 53, 53', 53II ruhen auf der Trägerplatte 45. Nach dem Sammelstromleiter 57 sind die Sekundärzellen 3, 3I , 3II , 3III aufgeschichtet, eine an der anderen anliegend, vorhanden.
  • 6 zeigt eine Schnittansicht durch eine weitere Ausführungsform eines Traktionsakkumulators 1I . Der Traktionsakkumulators 1I kann anhand seiner Montageschienen, wie der Montageschiene 59 und der Montageschiene 59I , an einem Fahrzeugchassis, z. B. im Unterfloorbereich, befestigt werden. Der Begriff Unterfloorbereich bezeichnet den Bereich für eine Bodengruppe eines Kraftfahrzeugs (nicht dargestellt). Eine Modulgehäuseseitenwand 61 weist die ununterbrochene bzw. einstückig durchgängige Montageschiene 59 auf. Die paarweise parallel zueinander vorhandenen Montageschienen 59, 59I bilden nach Art von T-Trägern eine strukturelle Versteifung des Traktionsakkumulators 1I , z. B. zur Abstützung von Verspannungselementen für Einzelzellen, wie Zugelementen oder Druckelementen, die im Inneren eines Modulgehäuse 33 vorhanden sind. Nach einem weiteren Aspekt ist die Montageschiene 59 kühlrippenartig ausgebildet. Im eingebauten Zustand des Modulgehäuses 33 wird eine Wärmeableitung von dem Modulgehäuse 33 zur Bodengruppe eines Fahrzeugs bzw. dem Fahrzeugchassis (nicht dargestellt) gefördert. Die Montageschiene 59, 59I kann auch als eine (erste) Wärmeableitungsbrücke des Modulgehäuses 33 bezeichnet werden. Das Modulgehäuse 33 setzt sich aus plattenartigen Elementen zusammen. Das Modulgehäuse 33 hat einen Modulgehäuseboden 63, an dem sich die Modulgehäuseseitenwand 61 anschließt. Das Modulgehäuse 33 wird von dem Modulgehäusedeckel 65 nach oben begrenzt. Die Aktivfläche 19 wird von ihren Polfahnen 25, 27 seitlich abgeschlossen. Es kann auch gesagt werden, dass die Polfahnen 25, 27 der Aktivfläche 19 seitlich zugeordnet sind bzw. dass die Polfahnen 25, 27 an seitlichen Bereichen der Aktivfläche 19 vorhanden sind. Die Aktivfläche 19 kann eine Potentialdifferenz zwischen den Polfahnen 25, 27 bereitstellen. Die Polfahnen 25, 27 befinden sich im mittleren Bereich 17, 17I der aktiven Fläche 19. Die erste Polfahne 25 geht in den ersten Kontakt 47 über. Die zweite Polfahne 27 geht in den zweiten Kontakt 49 über. Seitlich an den Aktivflächen 19 der Einzelzellen 53, 53I , 53II (s. 5) schließen sich die einzelnen Kontakte 47, 49 an. Ein flächendeckender Anschluss der Polfahne 25, 29 an den jeweilig zugeordneten Kontakt 47, 49 bildet einen Stromdurchleitquerschnitt. Auf diese Weise wird ein Durchleitwiderstand, insbesondere für Strom und Wärme, möglichst gering gehalten. Die Montageschiene 59 befindet sich an der Modulgehäuseseitenwand 61 in einem oberen Bereich 62 der Modulgehäuseseitenwand 61. Der obere Bereich 62 befindet sich näher bei dem Modulgehäusedeckel 65 als bei dem Modulgehäuseboden 63. Die Montageschiene 59 kann z. B. als Verzweigung oder als Falte der Modulgehäuseseitenwand 61 ausgebildet sein. Nach einem anderen Gesichtspunkt ist die Montageschiene 59 näher bei den Kontakten 47, 49 angeordnet als bei der Austauschfläche 71. Dadurch kann Wärme von Kontakten 47, 49 besser weggeleitet werden. In der gleichen Dimension wie die Langseite 7I sich erstreckt, erstreckt sich die Austauschfläche 71 in ihrer längsten Erstreckung. Die Austauschfläche 71 und der Modulgehäuseboden 63 sind bei dem Traktionsakkumulator 1I identisch. Die Hochseite 9I steht senkrecht auf der Langseite 7I. Die Anordnung senkrecht zueinander bezieht sich auf einen Einbauzustand. Als Alternative kann auch von einer rechtwinkligen Stellung zueinander gesprochen werden, wodurch eine besonders raumsparende Packung ermöglicht wird.
  • In dem Modulgehäuse 33 befinden sich Konvektionskanäle 77, 77I , in denen die Strömung eines Kühlmittels, wie Luft, durch Erwärmung gefördert wird. Konvektionskanäle 77, 77I unterstützen eine Abführung von Wärme, insbesondere von den Kontakten 47, 49. Ein erster Konvektionskanal 77 ist zwischen einer Innenseite 73 der ersten Modulgehäuseseitenwand 61 und der Aktivfläche 19 angeordnet. Ein zweiter Konvektionskanal 77I ist vor einer Innenseite 73I einer zweiten Modulgehäuseseitenwand 61I vorhanden. Durch eine gleichseitige Wärmeabfuhr wird ein Temperaturgradient an bzw. zwischen den mittleren Bereichen 17, 17I zumindest entschärft bzw. abgeflacht. Für einen Betriebszustand ungünstige Temperaturspitzen werden vermieden.
  • Abstandshalter 93,93I, die zwischen der Aktivfläche 19 und den Modulgehäuseseitenwänden 61, 61I angeordnet sind, ermöglichen eine gleichmäßige Positionierung von Einzelzellen in dem Modulgehäuse 33. Außerdem können Abstandshalter 93, 93I als zweite Wärmeleitungsbrücken 93, 93I ausgebildet sein und insbesondere einen hohen Wärmeleitungskoeffizienten aufweisen. Damit wird eine Ableitung von Wärme, insbesondere aus den mittleren Bereichen 17, 17I der Aktivfläche 19 einer jeweiligen Einzelzelle 53 (vgl. 5), noch weiter verbessert. In weiteren vorteilhaften Ausführungsformen können Abstandshalter als elektrische oder auch thermische Kontaktierungen ausgebildet sein. Es ist auch möglich, einen oder mehrere Abstandshalter jeweils als Strömungsleitblech, insbesondere als Teil eines Kanals, wie einen Konvektionskanal 77, 77I oder einen Kühlkanal, oder als Teil einer Kühlkanalkammer auszubilden.
  • Wird eine zusätzliche Kühlung durch einen Konvektionskanal 77, 77I nicht benötigt, so kann in einer weiteren Ausführungsvariante ein für den Konvektionskanal 77, 77I vorgesehener Raum bzw. eine Kammer in dem Modulgehäuse 33 durch einen aufquellenden Polymerschaum ausgefüllt sein. Wenn ein Füllstoff, wie Polymerschaum, zwischen den Modulgehäuseseitenwänden 61, 61I und der Aktivfläche 19 vorhanden ist, werden Amplituden von niederfrequenten Schwingungen im akustischen (Frequenz-)Bereich, insbesondere unterhalb von wenigen kHz (z. B. 5 kHz), gut gedämpft. Eine bei besonderen Fahrsituationen mögliche mechanische Belastung der Aktivfläche 19 durch Fahrzeugschwingungen wird weiter vermindert.
  • In 7 ist ein Traktionsakkumulator 1II in 3D-Darstellung zu sehen. So wie der Traktionsakkumulator 1I (nach 6) von dem Modulgehäusedeckel 65 nach oben begrenzt ist, wird der Traktionsakkumulators 1II aus Modulgehäuseseitenwand 61I , Modulgehäuseboden 63I , Modulgehäusedeckel 65I und Modulgehäuserückwand 67, 67I zusammengesetzt. Außen am Rand verläuft die Montageschiene 59II . Auf der gegenüberliegenden Seite zu der Seite mit der ersten Montageschiene 59II ist die zweite Montageschiene 59III angeordnet. Auf einer Oberseite des Traktionsakkumulators 1II , d. h. im Bereich des Modulgehäusedeckels 65I , befinden sich Konvektionsausströmöffnungen 79, 79I , wie eine erste Konvektionsausströmöffnung 79 und eine zweite Konvektionsausströmöffnung 79I . Konvektionseinströmöffnungen, wie eine erste Konvektionseinströmöffnung 75, befinden sich als Durchgänge bzw. Eingänge für Luft in dem Modulgehäuseboden 63I . In dem Ausführungsbeispiel von 7 ist eine Konvektionseinströmöffnung 75 mittig zwischen zwei Konvektionsausströmöffnungen 79, 79I in einem Bereich des Modulgehäusebodens 63I angeordnet. Die Durchströmung des Traktionsakkumulators 1II mit Kühlmittel, wie Luft, erfolgt somit bidirektional durch einen verzweigten Konvektionskanal im Inneren des Traktionsakkumulators 1II (deshalb in 7 nicht einsehbar) jeweils in entgegengesetzte Richtungen. Dadurch wird Wärme besonders effizient abgeführt.
  • Kontaktstellen 81, 81I für einen externen Anschluss sind, wie in 7 gezeigt ist, jeweils in einer Aussparung des Modulgehäusedeckels 65I für eine Stromentnahme zugänglich. Die Kontaktstellen 81, 81I sind jeweils durch eine verstellbare Abdeckung 83, 83I , die in 7 zur besseren Übersicht in einem teilgeöffneten Zustand gezeigt ist, vor zufälliger bzw. unbeabsichtigter Kontaktierung geschützt. Die Befestigung des Traktionsakkumulators 1II findet über Montageschienen 59II , 59III statt, die ein öhrchenartiges Aussehen haben. Mit anderen Worten, die Montageschienen sind wie kleine rechteckige Plättchen. Die Montageschienen 59II , 59III sind in wiederholender Weise an der Seite wie der Seite 61I angebracht. Die erste Montageschiene 59II und die zweite Montageschiene 59III ermöglichen eine präzise Zuführung der externen Kontaktstellen 81, 81I zu den elektrischen Anschlussstellen an einem Fahrzeug (nicht gezeigt). Eine einander gegenüber liegende Anordnung der ersten Kontaktstelle 81 und der zweiten Kontaktstelle 81I an dem Traktionsakkumulator 1II , insbesondere im Bereich der Modulgehäuserückwand 67, 67I , erleichtert den Einbau in das Fahrzeug. Die Montageschienen 59II , 59III bilden einen Gegenpol zu den gleichpoligen Kontaktstellen 81, 81I . Mit anderen Worten, es findet eine elektrische Verbindung über das Modulgehäuse statt.
  • Wie in 8 durch die Ansicht von oben zu sehen ist, bilden die (aus 7 bekannten) Einzelteile Modulgehäuseseitenwand 61I , Modulgehäuseboden 63I , Modulgehäusedeckel 65I und Modulgehäuserückwand 67, 67I ein Modulvolumen 23. Das Modulvolumen 23 umfasst einen (nahezu) quaderförmigen, rechteckigen, länglichen, länger als breiter, breiter als höher umfassenden Raum, der durch die Grundform 5 (s. 3) bestimmt ist. Zwischen den beiden Modulgehäuserückwänden 67, 67' des Traktionsakkumulators 1II sind die Konvektionsausströmöffnungen 79, 79I platziert, zu denen der Konvektionskanal 77I die Wärme aus dem Inneren des Traktionsakkumulators 1III austrägt.
  • In 9 wird der Traktionsakkumulator 1II nach 7 in einer halbgeöffneten Variante dargestellt, wodurch die Anordnung der Einzelzellen 53, 53I , 53II zu sehen ist. Die Einzelzellen 53, 53I , 53II weisen jeweils unter anderem eine Modulgehäusedeckelanschlussfläche 85, 85I , 85II auf, die jeweils ebenflächig bzw. planar ausgebildet sind. Eine Wärmeleitungsverbindung der Deckelanschlussflächen 85, 85I , 85II mit dem Modulgehäusedeckel 65I (siehe 8) ist ausbildbar. Besonders günstig für eine Ableitung von Wärmeleistung von den Einzelzellen 53, 53I , 53II ist es, wenn zwischen Modulgehäusedeckel 65I und den Modulgehäusedeckelanschlussflächen 85, 85I , 85II noch eine Ausgleichsmasse (nicht dargestellt), wie ein Wärmeleitkleber oder eine Graphitpaste, vorhanden ist, die einen hohen Wärmeleitungskoeffizient, z. B. in der Größe des Wärmeleitungskoeffizienten eines metallischen Leiters, vorzugsweise von mehr als 1 W/(m*K) (ein Watt pro Meter mal Kelvin), aufweist. Eine Dicke der Ausgleichsmasse beträgt vorzugsweise weniger als 1 mm. Die Ausgleichsmasse kann z. B. auf den Modulgehäusedeckel 65I (siehe 8) oder den Modulgehäuseboden 63I (siehe 9) aufgesprüht, ausgegossen, aufgewalzt oder aufgeklebt werden. Mit Hilfe eines Anpressdrucks ist ein Abstand zwischen dem Modulgehäusedeckel 65I und den Modulgehäusedeckelanschlussflächen 85, 85I , 85II minimierbar. Anders gesagt ist auch der Modulgehäuseboden 63I in entsprechender Weise mit den Einzelzellen 53, 53I , 53II wärmeleitend verbindbar. Der Modulgehäusedeckel 65I (siehe 8) sowie der Modulgehäuseboden 63I können eine Blechstärke von 1 mm bis 3 mm, vorzugsweise 2 mm, aufweisen. Die jeweiligen Bleche bzw. Platten überragen die Einzelzellen, wie die Einzelzellen 53, 53I , 53II , seitlich. Damit werden ein ebener, vollflächiger Anschluss und insbesondere eine gute Wärmeabführung von den Einzelzellen 53, 53I , 53II ermöglicht. Die Ausgleichsmasse kann auch als eine Wärmeleitungsbrücke bezeichnet werden. So lassen sich alle Einzelzellen des Traktionsakkumulators 1II , wie die Einzelzellen 53, 53', 53II , besonders gut passiv kühlen. Es können also als Kühlungsvarianten Bodenkühlung, Deckelkühlung sowie eine Kombination von beidem - je nach Leistungsanforderung - ausgebildet sein. Die Einzelzellen 53, 53I , 53II sind geschichtet nebeneinander entlang der Modulgehäuseseitenwand 61I , eine neben der anderen auf dem Modulgehäuseboden 63I arrangiert. Die vorhandenen Einzelzellen, wie die Einzelzellen 53, 53', 53II , formen (im Wesentlichen) das Modulvolumen 23.
  • Damit die Einzelzellen 53, 53', 53II besonders gute, d. h. großflächige Kontaktflächen haben (d. h. unter einander bzw. zwischen ihnen), sollten die Einzelzellen 53, 53I , 53II unter mechanischer Spannung mit einander gefügt worden sein. Die mechanische Spannung sollte nach dem Fügen nicht nachlassen. Aufgrund der Eigenart von Lithium-Ionen-Zellen im Laufe ihrer Betriebszeit in der Dicke zuzunehmen, kann das Ansteigen der Volumina sogar positiv auf die Beibehaltung der Kontaktflächen genutzt werden. Eine Möglichkeit, einen guten elektrischen Kontakt herzustellen, besteht darin, unter Vorspannung die Einzelteile des Gehäuses wie die Seitenwand 61I oder der Modulgehäuseboden 63I zusammenzuschweißen. Die einen Rahmen bildenden Teile, wie z. B. die Seitenwand 61I und die Modulgehäuserückwand 67I , können in einer Form gespannt angeordnet werden und anschließend zusammengeschweißt werden. Der Rahmen ist geringfügig (1 % bis 2 % weniger als eine reguläre Gesamtlänge aus den aufgeschichteten Einzelzellen 53, 53I , 53II ) kleiner als für die aufgeschichteten Einzelzellen 53, 53I , 53II benötigt würde, wenn diese nicht unter Spannung in das Modulvolumen 23 eingebracht worden sind.
  • In den 10 bis 15 wird eine Variante eines Traktionsakkumulators 101, 101I , 101II gezeigt, der auf einer rechteckigen Grundform 105 aufbauend neben den Aktivflächen 119 im Modulgehäuse 133, 133I , 133II Kühlkanäle 135, 137 aufweist.
  • Wie in 10 zu sehen ist, wird die Einzelzelle 153 durch das Modulgehäuse 133 eingefasst. In dem Modulgehäuse 133 ist beidseitig zu der aktiven Fläche 119, die eine rechteckige Grundform 105 aufweist, jeweils ein Kühlkanal 135, 137 angeordnet. Ein erster Kühlkanal 135 umfasst eine Kühlkanalwand 138, die in eine Kühlkanalkammer 191 des Modulgehäuses 133 eingepasst ist. Der erste Kühlkanal 135 befindet sich neben einer Montageschiene 159 und wird somit weitgehend vor möglichen Verwindungen des Modulgehäuses 133 geschützt. Von dem ersten Kühlkanal 135 zweigen weitere Kühlkanäle, wie der Kühlkanal 141 (siehe 11), ab, die quer orientiert zum Kühlkanal 135 sich in einer Kühlplatte 139 (siehe 11) erstrecken. Wie der erste Kühlkanal 135 ist ein zweiter Kühlkanal 137 in einer zweiten Kühlkanalkammer 191I , die sich im Bereich einer zweiten Montageschiene 159I befindet, angeordnet. Die Kühlkanalwand 138I geht in eine Kühlplatte 139 (siehe 11) über. Eine Positionierung der aktiven Fläche 119 in dem Modulgehäuse 133 ist unter anderem durch Abstandshalter 193, 193I lateral festgelegt. Jeder Abstandshalter 193, 193I befindet sich zwischen einer Kühlkanalkammer 191, 191I und einem Konvektionskanal 177, 177I . Ein erster Konvektionskanal 177 ist einer ersten Pohlfahne 125 zugeordnet. Eine zweite Pohlfahne 127 ragt in einen zweiten Konvektionskanal 177I hinein. Jeder Konvektionskanal 177, 177I bietet einen Installationsraum für Kontakte, wie ein erster Kontakt 147 oder ein zweiter Kontakt 149, die auch als elektrische Leiterbrücken bezeichnet werden können. Die Abstandshalter 193, 193I können in Ausführungsbeispielen unter anderem als Komponenten von einem Zugelement bzw. als Führungen für Zugelemente ausgebildet sein. Ein Zugelement dient dazu, eine Mehrzahl von Einzelzellen, wie die Einzelzelle 153, zu umschließen und insbesondere zu einer kompakten Einheit zusammenzupressen. Durch einen ebenflächigen Anschluss der Aktivfläche 119 an den Modulgehäuseboden 163, liegt ein erster Abfuhrzweig für Wärmeleistung vor. Die Kühlkanäle 135, 137 bilden einen zweiten Abfuhrzweig für Wärmeleistung, dessen Kühlleistung, insbesondere nach Bedarf, in Verbindung mit einem geschlossenen Kühlkreislauf zuschaltbar ist. In vorteilhaften Ausführungsformen kann ein weiterer Wärmeabfuhrzweig z. B. auch durch mindestens eine Wärmeleitungsbrücke ausgebildet sein. Zur Überwachung einer Temperatur an einer bestimmten Stelle der aktiven Fläche 119 (z. B. am Randbereich, benachbart zu den Kühlkanälen 135, 137) dient ein Temperatursensor 198, 198I . Die Temperatursensoren 198, 198I , die z. B. als Analogsensoren wie ein Widerstand oder ein Bimetallkontakt ausgebildet sind, sind jeweils in dem Modulgehäuse 133, insbesondere in den Kühlkanalkammern 191, 191I , angeordnet. Die Kühlkanäle 135, 137 werden durch eine temperatursensorisch gesteuerte Pumpe eines Kühl- bzw. Wärmetauschersystems (nicht dargestellt) bedarfsgerecht mit Kühlmittel versorgt.
  • Um solche Ladesteuerungen wie ein Load-Balancing zu ermöglichen, können Zellspannungsüberwachungen noch zusätzlich in dem Modulgehäuse 133 nach 10 verbaut sein. Eine Zellspannungsüberwachung kann die Spannungen jeder einzelnen Zelle, aber auch die Spannung von einer Gruppe von Zellen aufnehmen und ggf. auf einen kritischen oder einen funktionalen Arbeitsbereich überwachen. Beträgt die Nennspannung einer Einzelzelle z. B. 3,7 Volt, so kann ein funktionaler Bereich oberhalb von 3,7 Volt angesiedelt werden. Sinkt die Einzelzellspannung unter 3,7 Volt, so kann von einer kritischen Spannung ausgegangen werden. Werden mehrere Zellen zu einer Gruppe, einem Sub-Stack zusammengefasst, um gemeinsam überwacht zu werden, so ist die Einzelspannung mit der Anzahl der zusammengeschlossenen Zellen zu multiplizieren. D. h., z. B. bei drei Zellen beträgt die Nennspannung 11,1 Volt. Die Gruppenzellspannungsüberwachung würde also auf einen Grenzwert von 11,1 Volt überwachen.
  • In 11 wird eine Sandwich-Kühlplatte 139 gezeigt (in der Mitte geöffnet, d. h. nur ein Blech bzw. nur eine Seite), die ebenfalls in dem Modulgehäuse 133 angeordnet werden kann. Die abschnittsweise parallelverlaufenden Kühlkanäle 141, 141I , 141II , 141III führen das Kühlmedium 143. Auch die Kühlplatte 139 hat eine längliche, nahezu identische Grundform 105 im Vergleich mit der Grundform 105 der Einzelzelle 153 (siehe 10). Die Einzelzelle 153 wird in dem Gehäuse der Zelle 131 (siehe 12) eingespannt. Wie weitergehend durch Höhenvergleich zwischen 11 und 10 zu sehen ist, kann eine erste Höhe 140 der Sandwich-Platte 139 vorzugsweise geringfügig, z. B. um einen Wert zwischen 1 mm und 10 mm, von einer Länge einer Hochseite 115 der Einzelzelle 153 abweichen. Vorteilhaft ist mindestens ein Sandwichplattenfuß 142 vorhanden, der punktuell einen Abstandshalter, ähnlich, insbesondere in seinen Dimensionen, zum Abstandshalter 193 (vgl. 10), zwischen der Sandwich-Kühlplatte 139 und einem Modulgehäuse 133 bildet. Damit wird ein Verlust von Kühlleistung an das Modulgehäuse 133 so gering wie möglich gehalten. Eine mögliche Bildung von Kondenswasser an dem Modulgehäuse 133 kann unterdrückt werden. Die Sandwich-Platte 139 kann in jeweils unterschiedlichen Ausführungsformen aus einem Metall, wie Edelstahl oder Kupfer, oder aus einem Kunststoff mit geeignet hoher thermischer Leitfähigkeit gefertigt sein. Eine Dicke der Sandwich-Kühlplatte 139 in einer normalen Richtung, stehend auf der größten Fläche der Platte bzw. der Grundform 105 für das Modulgehäuse 133, beträgt ca. 1,3 mm. In mehreren Versuchsreihen zur Kühlung eines Traktionsakkumulators 101, 101I , 101II haben sich Dicken zwischen 0,5 mm und 5 mm als besonders praktikabel erwiesen. Eine in einem Randbereich der Grundform 105 umlaufende Dichtlippe 195 der Sandwich-Kühlplatte 139 umschließt alle parallel verlaufenden Kühlkanäle 141, 141I , 141II , 141III und insbesondere den ersten Kühlkanal 135 und den zweiten Kühlkanal 137 zumindest in einem Querschnittsbereich. Reicht die Flächenpressung aus, kann ggf. auch die Dichtlippe 195 entfallen. Der erste Kühlkanal 135 und der zweite Kühlkanal 137 und jeweils Endbereiche der Sandwich-Platte 139 sind zusammengeschlossen. Die Sandwich-Platte 139 weist in den Endbereichen eine geringere zweite Höhe 140I auf als die erste Höhe 140. Die Dichtlippe kann als z. B. von einer insbesondere unter Einwirkung von Kühlmittel quellfähigen Dichtschnur oder einem Dichtgummiring gebildet sein. Damit ist ein für ein Kühlmedium 143 undurchlässiger Anschluss der Sandwich-Kühlplatte 139 an eine Einzelzelle, wie die Einzelzelle 153 gem. 10, bzw. deren Gehäuse ausbildbar. Bei einer über eine Einzelzellenanschlussfläche 187 der Sandwich-Kühlplatte 139 hinweg gleichmäßigen Flächenverpressung von einer wechselweisen Stapelanordnung von Sandwich-Kühlplatten, wie der Sandwich-Kühlplatte 139, und Einzelzellen, wie der Einzelzelle 153, durch Zugelemente kann bereits eine ausreichende Dichtigkeit - auch ohne eine Dichtlippe 195 - erzielt werden. Die Dichtlippe 195 dient unter anderem zum Ausgleich produktionsbedingter Oberflächenrauigkeiten.
  • Bei einer Montage der einzelnen Zellen 153 und der Kühlplatten 139 ist der Kühlkanal 135 zu dichten. Der Kühlkanal 135 ist ein durchgehend dichter Kühlkanal 135. Als Möglichkeiten des Dichtens kommen Kleben und (Kunststoff-)Verschweißen in Betracht. In der in 11 gezeigten Ausführungsform sind die einzelnen Stücke des Kühlkanals 135 geklebt. Alternativ kommt natürlich auch die Anwendung von Elastomerdichtung(en) wie z. B. O-Ringe in Betracht.
  • In 11 ist außerdem gezeigt, dass der erste Kühlkanal 135 und der zweite Kühlkanal 137, vorzugsweise auch die parallelen Kühlkanäle 141, 141I , 141II , 141III , eine Höhe bzw. Tiefe aufweisen, die zumindest einem Teil der Dicke der Sandwich-Kühlplatte 139 entspricht. Die Kühlkanäle 135, 137, die beide auch als Versorgungskühlkanäle bezeichnet werden können, dienen zur Zufuhr bzw. Abfuhr von Kühlmittel 143 zu bzw. aus den Kühlkanälen 141, 141I, 141II, 141III . Die Kühlkanälen 141, 141I , 141II , 141III können auch als Plattenkühlkanäle bezeichnet werden, die insbesondere in die Versorgungskühlkanäle 135, 137 münden. Die Kühlkanäle 141, 141I , 141II , 141III liegen in der Sandwich-Kühlplatte 139 als aufgefächerte Durchflussverbindung(en) vor. Ein Durchfluss erfolgt beispielsweise durch die Grundform 105 in eine Richtung, die von einer ersten Seitenwand 161 zu einer zweiten Seitenwand (vgl. zweite Seitenwand 61I in 6) hinführt. Der erste Kühlkanal 135 und der zweite Kühlkanal 137 weisen eine Kanalhöhe 144 und eine Kanalbreite 144I auf. Die Kanalhöhe 144 beträgt ein Mehrfaches der Kanalbreite 144I . Die Kanalhöhe 144 ist kleiner als eine Hochseite 115 einer Einzelzelle 153 (s. 10). Damit wird der Raum in dem Modulgehäuse 133 optimal genutzt, sodass eine möglichst große Grundform 105 in dem Modulgehäuse 133 neben den erforderlichen elektrischen Anschlüssen (nicht dargestellt) vorhanden sein kann. Eine möglichst gleichmäßige Durchströmung der Sandwich-Kühlplatte 139 wird durch die Führung der Strömung an Kühlkanallamellen, wie die Kühlkanallamellen 194, 194I , 194II , erzeugt. Die Kühlkanallamellen 194, 194I , 194II begrenzen Kühlkanäle, wie die Kühlkanäle 141, 141I , 141II , 141III . Das Kühlmedium 143, das auch als Kühlmittel oder Kühlfluid bezeichnet werden kann, strömt somit vergleichmäßigt durch verschiedene Bereiche der Grundfläche 105. Die Kühlkanäle die Kühlkanäle 141, 141I , 141II , 141III sind enger bzw. weniger breit als eine Kanalbreite 144I und insbesondere weniger hoch als eine Kanalhöhe 144 des ersten Kühlkanals 135 bzw. zweiten Kühlkanals 137. Die Kühlkanäle 141, 141I , 141II , 141III weisen in einer Nähe zu den Versorgungskanälen 135, 137 eine erste Kühlkanalweite 196 auf, die kleiner ist als eine zweite Kühlkanalweite 197, die sich im übrigen Bereich der Grundform 105 erstreckt. Anders gesagt, bildet eine längere Kompensationsstrecke 199 und daraus resultierend ein kürzerer Kühlkanal 141 durch ihre größere Länge auch einen größeren Durchflusswiderstand aus als eine kürzere Kompensationsstrecke 199I . Liegt ein längerer Kühlkanal 141III vor, ist die Kompensationsstrecke 199I kürzer (siehe auch den Kühlkanal 141I ). Damit lässt sich in den Versorgungskanälen 135, 137 ein Durchflussgeschwindigkeitsprofil, das über eine Versorgungskanalhöhe 144 hinweg auftragbar ist, konstant halten. Eine quasi-laminare Durchströmung der Kühlkanäle 135, 137, 141, 141I , 141II , 141III wird ermöglicht, wodurch die Kühlung mit einer geringeren Pumpleistung auskommt. Insbesondere sind die Kühlkänäle verschiedener Sandwich-Kühlplatten wie die Kühlkanäle 141, 141I , 141II , 141III in einer Stapelanordnung gemäß 12, die eine Mehrzahl von Sandwich-Kühlplatten, wie die Sandwich-Kühlplatte 139, aufweist, zueinander parallel angeordnet.
  • Die Zellengehäuse 131, 131I , 131II bieten, so wie in 12 zu sehen ist, die Berührflächen für das Anlagern der Einzelzellen 153. Die Einzelzellen, wie die in 12 gezeigte Einzelzelle 153 des Traktionsakkumulators 101, sind auf einer Trägerplatte 145 angeordnet. In Abhängigkeit der Orientierung des Traktionsakkumulators 101 bilden entweder die Deckplatte 146 oder die Trägerplatte 145 ein mechanisches Stützelement des Traktionsakkumulators 101. Die Trägerplatte 145 und die Deckplatte 146 gehören zu dem Modulgehäuse 133. In dem Modulgehäuse 133 sind zwischen der Trägerplatte 145 und der Deckplatte 146 alle Zellengehäuse, wie die Zellengehäuse 131, 131I , 131II , bündig mit Sandwich-Platten, wie den Sandwich-Platten 139, 139I , 139II , nebeneinander angeordnet. Die Sandwich-Platte 139 bildet einen Teil des Zellengehäuses 131. Anders gesagt, umfasst jedes Zellengehäuse 131, 131I , 131II genau eine Sandwich-Platte 139, 139I , 139II . Die Einzelzellenanordnung erstreckt sich in dem Modulgehäuse 133 von einem ersten Sammelstromleiter 155 über eine erste Sekundärzelle 103, eine zweite Sekundärzelle 103I , über insgesamt weitere 20 Sekundärzellen bis zu einem zweiten Sammelstromleiter 157. Es kann auch ein Traktionsakkumulator mit einer größeren oder kleineren Anzahl von Sekundärzellen gleich strukturiert zu dem aus 10 bekannten Traktionsakkumulator 101 aufgebaut werden. Außen 151 sind an dem Modulgehäuse 133 die Kühlkanalanschlüsse 136, 136I , die als Schnellverbinder für den ersten Kühlkanal 135 vorhanden sind, angeordnet. Die Schnellverbinder 136, 136I sind mit einem Entsperrelement ausgestattet. Das Entsperrelement (nicht dargestellt) ermöglicht beim Anschließen des Traktionsakkumulators 101 an einen geschlossenen Kühlkreislauf das Öffnen eines jeweils zugeordneten Schnellverbindergegenstücks mit Rückhalteventil. Damit kann ein kühlmediumgekühlter Akkumulator 101 besonders schnell durch einen zweiten, insbesondere baugleichen Akkumulator ersetzt werden. Dieser zweite kann als Energiequelle sofort in Betrieb genommen werden.
  • 13 zeigt ein Modulgehäuse 133I eines Traktionsakkumulators 101I von oben, d. h. in einer Ansicht auf einen Modulgehäusedeckel 165. Der Modulgehäusedeckel 165 weist mehrere Aussparungen, insbesondere für eine erste Konvektionsausströmöffnung 179 und eine erste Kontaktstelle 181 auf. Von dem Modulgehäuse 133I werden die Einzelzellen (nicht sichtbar) umschlossen, die von den paarweise vorhandenen Zugelementen 134, 134I sowie 134II , 134III zusammengepresst sind. Zugelemente 134, 134I , 134II , 134III sind über Gehäuseverbinder 132, 132I, 132II , 132III flexibel an das Modulgehäuse 133I angeschlossen. Zu einem Gehäuseverbinder 132, 132I , 132II , 132III gehört eine flexible Hartgummihülse. Damit lassen sich Installationen im Inneren des Modulgehäuses 133I von dem Modulgehäuse 133I abkoppeln. Es erfolgt eine Abkopplung von Vibrationen, Verspannungen oder Verwindungen, die auf das Modulgehäuse 133I , z. B. über die Montageschienen 159, 159I , einwirken können. Jede Montageschiene 159, 159I erstreckt sich ein Stück entlang jeweils einer Seite des Gehäuses 133I . Die Montageschiene 159, 159I ist Teil einer größeren Gesamtschiene. Die Montageschiene159, 159I hat eine Länge, die auf das Hauptschwingungsverhalten des Traktionsakkumulators 101I abgestimmt ist. Die Montageschienen 159, 159I sind entlang einer Länge des Gehäuses 133I nicht komplett durchgehend, sie sind unterbrochen und setzten sich aus einzelnen Stücken zusammen.
  • Wie bereits zu 13 angesprochen, gibt es Gehäuseverbinder 132, 132I , 132II , 132III . Dank der Gehäuseverbinder 132, 132I , 132II , 132III lassen sich von Außen auf den Traktionsakkumulator 101I einwirkende Vibrationen besser entkoppeln. Außerdem erlaubt die Kombination von Zugelementen 134, 134I , 134II , 134III und der als Durchführungen gestalteten Gehäuseverbinder 132, 132I , 132II , 132III ein Nachspannen oder Lösen der Zugelemente 134, 134I , 134II , 134III von außerhalb des Modulgehäuses 133I3.
  • Eine weitere Ausführungsform eines Modulgehäuses 133II für einen Traktionsakkumulator 101II ist in isometrischer Darstellung in 14 gezeigt. Die Modulgehäuserückwände 167, 167I des Modulgehäuses 133II weisen Durchgänge für einen ersten Kühlkanal 135 und für einen zweiten Kühlkanal 137 auf. Anders gesagt, sind die beiden Kühlkanäle 135, 137 parallel durch das Modulgehäuse 133II hindurch verlegt. In einer triangulären Konfiguration nach Art eines gleichschenkligen Dreiecks bzw. Trapezes befindet sich zwischen den Kühlkanälen 135, 137 eine erste Kontaktstelle 181. Die erste Kontaktstelle 181 ist einer ersten Modulgehäuserückwand 167 zugeordnet. Somit wird ein maximaler Abstand für die Installation der jeweiligen Anschlüsse (nicht gezeigt) in einem Kraftfahrzeug ermöglicht. Kühlmedium kann nicht zur Kontaktstelle 181 gelangen.
  • Wie in 15 zu sehen ist, die das in 13 gezeigte Modulgehäuse 133I in geöffneter Form zeigt, befinden sich die Kontakte 147, 149 benachbart zueinander in einer Fluchtlinie. Die Kontakte 147, 149 können durch Schweißpunkte 129 realisiert sein. Anders als in 13 wurden zur besseren Übersichtlichkeit in 15 die Zugelemente ausgeblendet. Zwischen zwei Einzelzellen, wie den Einzelzellen 153, 153I , ist jeweils eine Sandwich-Platte, wie die Sandwich-Platte 139, eingepasst. Die Sandwich-Platte 139 ist sowohl mit dem ersten Kühlkanal 135 als auch mit dem zweiten Kühlkanal 137 verbunden. Die Sandwich-Platte 139 kann auch als Kühlplatte oder Durchfluss- bzw. Querflussverbindung bezeichnet werden. Durch ein Kältemittel (nicht dargestellt) erhält die Kühlplatte 139 die Fähigkeit, Kühlleistung für den Traktionsakkumulator 101I zur Verfügung zu stellen. Die Kühlleistung wird den Einzelzellen 153, 153I gleichmäßig bereitgestellt. Die Kühlplatte 139 arbeitet als Kälteverteiler. Eine erste Einzelzelle 153 und eine zweite Einzelzelle 153I sind über die Kühlplatte 139 wärmeflussmäßig miteinander verbunden. Durch eine Aneinanderreihung von Kühlplatten, wie der Kühlplatte 139, und Einzelzellen 153, 153I lässt sich über ein gesamtes Modulvolumen 123 hinweg eine Betriebstemperatur des Traktionsakkumulators 101I stabilisieren. An den Einzelzellen, wie den Einzelzellen 153, 153I , ist jeweils an Hochseiten 109, 109I eine Abschirmfeder, wie die Abschirmfeder 130, angebracht. Die Abschirmfedern 130 bieten einen zusätzlichen Schutz sowohl thermisch als auch mechanisch, insbesondere schwingungstechnisch, für die Kühlkanalwände 138, 138I . Hohe Außentemperaturen oder Deformationen können sich über Modulgehäuseseitenwände 161 in geringerem Maß (im Vergleich mit einem Traktionsakkumulator ohne Abschirmfeder) auf die Kühlkanäle 138, 138I auswirken, sodass eine Kühlung der Einzelzellen 153, 153I besonders effizient bzw. zuverlässig arbeiten kann.
  • In 16 wird ein Einzelzellengehäuse 131III mit einer Fläche, die mit einer Berstfuge 76 ausgestattet ist, gezeigt. Die Berstfuge 76 befindet sich in einem speziellen Bereich des Gehäuses 131III , dem Berstbereich 150. Der Berstbereich 150 liegt benachbart, unmittelbar anschließend an einer der Kontakte, dem ersten Kontakt 147I des Gehäuses. Die Berstfuge führt in ihrer Haupterstreckungsrichtung von der Trägerplatte 145I des Einzellengehäuses 131III weg.
  • 17 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Traktionsakkumulators 201. Von außen ist von dem Traktionsakkumulator 201 dessen Modulgehäuse 233 zu sehen. Wie anhand der 18 zu erkennen ist, sind die wesentlichen Teile, die Einzelzellen mit ihren Zellengehäusen 231, 231I ,231II ,231III im Inneren des Modulgehäuses 233 (siehe 17) angeordnet. Das Modulgehäuse 233 ist aus einem Strangpressprofil hergestellt. Das Modulgehäuse 233 bildet durch seine einzelnen Seiten wie dem Modulgehäusedeckel 265 ein die Einzelzellgehäuse 231, 231I , 231II , 231III komplett umschließendes Gehäuse. Weitere Seiten des Modulgehäuses 233 sind eine erste Modulgehäuseseitenwand 261 und eine zweite Modulgehäusewand 261I . Eine weitere Seite des Modulgehäuses 233 ist durch den Modulgehäuseboden 263 gebildet.
  • An den Modulgehäuseseitenwänden 261, 261I sind kurze, nur wenige Zentimeter sich erstreckende Montageschienen 259, 259I , 259II , 259III angeordnet, die zueinander beabstandet sind. Die Montageschienen 259, 259I , 259II , 259III liegen allesamt in einer Flucht. Sie sind mit Abständen untereinander auf der gleichen Höhe an der Modulgehäuseseitenwand 261 befestigt.
  • Der Modulgehäuseboden 263 ist zugleich eine tragende Platte mit Kühlmittelleitungen 292, 292I . Die Kühlmittelleitungen 292, 292I verlaufen parallel in die gleiche Richtung. Die Kühlmittelleitungen 292, 292I reichen von einer Seite bis zu einer anderen Seite des Modulgehäuses 233. Der Modulgehäuseboden 263 übernimmt die Funktion einer Trägerplatte 245. Zwischen Trägerplatte 245 und den übrigen Teilen des Modulgehäuses, wie z. B. den Modulgehäuseseitenwänden 261, 261I oder wie z. B. den Zellgehäusen 231, 231', 231II , 231III (siehe 18) ist eine Folie 290 zwischengelegt, die eine Wärmeleitfolie und zugleich eine Isolationsfolie ist. In einer alternativen, hier nicht dargestellten Variante kann anstelle einer Folie an jener Stelle auch eine pastöse Schicht, z. B. eine elastomere, leicht klebende Wärmeleitschicht während der Montage zwischengebracht werden.
  • Wie gesagt, 18 zeigt große Teile des „Innenlebens“ des Traktionsakkumulators 201, der von außen in 17 dargestellt ist. In 18 ist zu sehen, dass die Zellengehäuse 231, 231I , 231II , 231III nebeneinander geschichtet über ihre drei Seiten kontaktierend aufgereiht sind.
  • Wie sich aus einer Zusammenschau der 17 und 18 ergibt, sind jeweils zwei Zellen in einem Zellengehäuse 231, 231I , 231II , 231III auf einem gleichen Potential 288, 288I , 288II zusammengeschlossen. Das heißt, die beiden Zellen 253, 253I haben das Potential 288. Die beiden Zellen 253II , 253III haben das Potential 288I .
  • Unterhalb der Zellengehäuse 231, 231', 231II , 231III ist eine Einzelzellgehäuseplatte 289 als Teil des Zellengehäuses angeordnet. Bei ausreichender linearer Anordnung der Zellengehäuse 231, 231I , 231II ,231III kann die Einzelgehäuseplatte 289 entfallen. Wird mit größeren Toleranzen gefertigt, so dient die Einzelgehäuseplatte 289 als Kontaktierungsplatte für einen Wärmeübergang. Unterhalb der Zellengehäuse 231, 231I , 231II , 231III ist die Folie 290 als Zwischenglied zwischen Trägerplatte 245 und den wärmetragenden Teilen der Wärme aus den Zellengehäuse 231, 231I , 231II , 231III angeordnet. Die Trägerplatte 245 hat wenigstens eine Kühlmittelleitung 292II . Mit dem Kühlmittel können alle einzelnen Zellengehäuse 231,231I ,231II ,231III unterströmt werden. Somit kann Wärme aus allen Zellengehäuse 231, 231I , 231II , 231III ausgebracht werden.
  • Elektrisch sind die Zellengehäuse 231, 231I , 231II , 231III in Serie verbunden. Wie bereits zuvor angeklungen, ist aus einer Zusammenschau der 19 und 18 zu entnehmen, dass jeweils zwei Einzelzellen 253, 253I , 253II , 253III zu einem Zellengehäuse 231, 231I zusammengefügt sind. Hierdurch ergeben sich die Potentiale der Zellengehäuse 231, 231I . Die erste Einzelzelle, die ähnlich zu der Einzelzelle 253 ist, und die letzte Einzelzelle, die ähnlich zu der Einzelzelle 253III ist, sind über Sammelstromleiter 255, 257 nach außen durchkontaktiert. Durch Abstandshalter 293, 293I wird eine Flächenpressspannung auf die Zellengehäuse 231, 231I , 231II , 231III aufgebracht. Die Abstandshalter 293, 239I sind Füllglieder zwischen den Modulgehäuseseitenwänden 261, 261I und dem Zellengehäuse 231, 231I , 231II , 231III3Hierdurch stehen die Zellengehäuse 231, 231I , 231II , 231III unter Spannung (in mechanischem Sinne).
  • Der Ausschnitt, der mit X in 18 gekennzeichnet ist, ist noch einmal größer in 19 dargestellt. Hierdurch ist (insbesondere anhand der Schraffierungen) die Potentialgleichschaltung von Einzelzellen 253, 253I , 253II , 253III zu erkennen (gleiche Schraffierung drückt ein Potential aus). Die Aktivflächen bzw. die aktiven Flächen 19, 119 (vergleiche 6 und 10) sind so isolierend an dem jeweiligen Zellengehäuse 231, 231I , 231II , 231III geführt, dass über eine Seite eine Kontaktierung stattfindet. Hierdurch wird das Potential 288, 288I , 288II bestimmt (siehe 19). Rauigkeiten und Unebenheiten an der zur Trägerplatte 245 kontaktierenden Seite der Zellengehäuse 231, 231I , 231II , 231III werden durch die Einzelgehäuseplatte 289 ausgeglichen. Zur Abführung der Wärme gibt es eine Wärmeleitfolie 290. Die Wärmeleitfolie 290 leitet die Wärme aus den Einzelzellen 253, 253I , 253II , 253III auf die Trägerplatte 245. Die Wärme wird über das Kühlmittel in der Kühlmittelleitung 292 ausgebracht.
  • Einzelne Merkmale aus den beschriebenen Ausführungsformen und Varianten sowie den in Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen lassen sich einzeln und in Merkmalsgruppen beliebig zu weiteren Ausführungsbeispielen miteinander kombinieren, wodurch sich zusätzliche erfindungsgemäße Aspekte und Vorteile ergeben können.
  • Eine sinnvolle Weiterentwicklung besteht z. B. darin, einen einzelnen Kühlkanal, wie einen der Kühlkanäle 141, 141I , 141II , 141III nach 11, vorzugsweise in einem Bereich, der parallel zu einem weiteren Kühlkanal verläuft, aufeinander folgend mit unterschiedlichen Querschnittsgrößen auszustatten. Die unterschiedliche Größe kann z. B. als eine schrittweise zunehmende Kühlkanalweite im Bereich einer ersten Kühlkanalweite 196 und/oder im Bereich einer zweiten Kühlkanalweite 197 vorliegen. Insbesondere können die Kompensationsstrecken 199, 199I konisch bzw. trichterförmig ausgebildet sein. Eine schrittweise Zunahme (bzw. Abnahme) der Kühlkanalweite 196, 197 erfolgt dabei vorzugsweise entlang einer Steigung des Kühlkanals im Vergleich mit dem Verlauf eines Modulgehäusebodens. Nach einem weiteren Aspekt können in einer vorteilhaften Weiterentwicklung die Querschnittsgrößen der Kühlkanäle proportional zu einer räumlichen Temperaturverteilung (ohne Kühlmittelzufuhr) an Einzelzellen, wie der Einzelzelle 153 in 12, gewählt sein. Die Temperaturverteilung entsteht durch Wärmebildung und Wärmefluss in Lade- oder Entladevorgängen, z. B. in einem Lastbetrieb eines Traktionsakkumulators 101, 101I , 101II . Ein größerer Kühlkanalquerschnitt bietet ein größeres Aufnahmevolumen für Kühlmittel in einem ersten Bereich, in dem die betriebsbedingte Wärmeleistung eine höhere Temperatur bewirkt, als in einem zweiten Bereich mit einer niedrigeren Temperatur, in dem ein im Vergleich kleinerer Kühlkanalquerschnitt ausreicht. Das Kühlmittel weist vorzugsweise eine Wärmekapazität auf, die größer oder gleich einer Wärmekapazität von Wasser ist. In einem Modulgehäuse 133 (siehe 10) bzw. in einem Traktionsakkumulator 101I , 101II ist somit eine noch gleichmäßigere Temperatur einstellbar. Wärmebildung bzw. Wärmefluss in den Traktionsakkumulatoren 101, 101I , 101II ist mit bekannten numerischen Verfahren berechenbar, woraus sich unter anderem eine möglichst günstige Steigung oder ein Kühlkanalquerschnitt ergibt.
  • Über die Kanalgeometrie der Kühlkanäle 141, 141I , 141II , 141III kann auch das Laufverhalten bzw. die Strömungszeit des Kühlmediums beeinflusst werden. Hierdurch kann eine Gleichverteilung zwischen den einzelnen Kanälen 141, 141I , 141II , 141III sichergestellt werden. Die Kühlkanäle 141, 141I , 141II , 141III haben zueinander unterschiedliche Längen. Sie haben zueinander unterschiedliche Kühlkanalweite 196, 197. Die Längen und die Kühlkanalweiten 196, 197 sind aufeinander abgestimmt, sodass sich eine Gleichverteilung ergibt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1, 1I, 1II, 101, 101I,
    Traktionsakkumulator
    101II, 201 3, 3I, 3II, 3III, 103, 103I
    erste, zweite, dritte, vierte Sekundärzelle
    5, 105
    Grundform
    7, 7I
    erste, zweite Langseite
    9, 9I, 109, 109I
    erste, zweite Hochseite
    11
    Breite
    13
    Länge, insbesondere einer Langseite
    15, 115
    Länge, insbesondere einer Hochseite, wie eine Höhe
    17, 17I
    mittlerer Bereich, insbesondere einer Hochseite
    19, 119
    Aktivfläche bzw. aktive Fläche
    21
    Konversionsvolumen
    23, 123
    Modulvolumen
    25, 125
    erste Polfahne, insbesondere Polfahne des positiven Pols
    27, 127
    zweite Polfahne, insbesondere Polfahne des negativen Pols
    129
    Schweißpunkt
    130
    Abschirmfeder
    31, 31I, 31II, 131,
    Zellengehäuse
    131I, 131II, 131III, 231, 231I, 231II, 231III 132, 132I, 132II, 132III
    Gehäuseverbinder
    33, 133, 133I, 133II,
    Modulgehäuse
    233 134, 134I, 134II, 134III
    Zugelement
    135
    erster Kühlkanal
    136, 136I
    Kühlkanalanschluss, insbesondere Schnellverbinder
    137
    zweiter Kühlkanal
    138, 138I
    Kühlkanalwand
    139, 139I, 139II
    Sandwich-Platte bzw. Kühlplatte
    140, 140I
    Plattenhöhe, insbesondere Sandwichplattenhöhe
    141, 141I, 141II, 141III
    Kühlkanal, insbesondere in einer Sandwich-Platte
    142
    Plattenfuß, insbesondere Sandwichplattenfuß
    143
    Kühlmedium wie ein Kältemittel oder ein Glykol-Wasser-Gemisch
    144
    Versorgungskanalhöhe
    144I
    Versorgungskanalbreite
    45, 145, 145I, 245
    Trägerplatte
    146
    Deckplatte, insbesondere mit der Funktion einer Trägerplatte
    47, 147, 147I
    erster Kontakt
    49, 149
    zweiter Kontakt
    150
    Berstbereich
    51, 151
    Außen
    53, 53I, 53II, 153, 153I
    Einzelzelle
    253, 253I, 253II, 253III
    Einzelzelle, insbesondere als Teil einer Gruppe
    55, 155, 255
    erster Sammelstromleiter
    57, 157, 257
    zweiter Sammelstromleiter
    59, 59I, 59II 59III, 159,
    Montageschiene
    159I, 159II, 159III, 259, 259I, 259II, 259III 61, 161, 261
    Modulgehäuseseitenwand, insbesondere erste Seitenwand
    61I, 161I, 261I
    Modulgehäuseseitenwand, insbesondere zweite Seitenwand
    62
    oberer Bereich
    63, 63I, 163, 263
    Modulgehäuseboden
    65, 65I, 165, 265
    Modulgehäusedeckel
    67, 67I, 167, 167I
    Modulgehäuserückwand
    69, 69I
    Dicke
    71
    Austauschfläche
    73, 73I
    Innenseite
    75
    Konvektionseinströmöffnung, insbesondere Bereich des Modulgehäusebodens
    76
    Berstfuge, insbesondere (Doppel-)Y-förmig
    77, 77I, 177, 177I
    Konvektionskanal
    79, 179
    erste Konvektionsausströmöffnung
    79I
    zweite Konvektionsausströmöffnung
    81, 181
    erste Kontaktstelle
    81I
    zweite Kontaktstelle
    83
    erste Abdeckung
    83I
    zweite Abdeckung
    85, 85I, 85II
    Anschlussfläche, insbesondere für einen Modulgehäusedeckel
    187
    Einzelzellenanschlussfläche
    288, 288I, 288II
    Potential
    289
    Einzelzellgehäuseplatte
    290
    Folie, insbesondere Wärmeleit- und/oder Isolationsfolie
    191, 191I
    Kühlkanalkammer
    292, 292I, 292
    Kühlmittelleitung
    93, 93I, 193, 193I,
    Abstandshalter
    293, 293I 194, 194I, 194II
    Kühlkanallamelle
    195
    Dichtlippe
    196
    erste Kühlkanalweite
    197
    zweite Kühlkanalweite
    198, 198I
    Temperatursensor
    199, 199I
    Kompensationsstrecke
    A-A
    Schnitt A-A, insbesondere Schnittebene
    X
    Schnitt X

Claims (22)

  1. Traktionsakkumulator (1, 1I, 1II, 101, 101I, 101II, 201) mit gestapelten, prismatischen elektrochemischen Sekundärzellen (3, 3I, 3II, 3III, 103, 103I), die in einem Schnitt eine längliche, rechteckige Grundform (5, 105) haben, die sich in einer Breite (11) zu einem Konversionsvolumen (21) mit parallel zueinander geschichteten, aktiven Elementen fortsetzt, wobei das Konversionsvolumen (21) Teil eines Modulvolumens (23, 123) des Traktionsakkumulators (1, 1I, 1II, 101, 101I, 101II, 201) ist, bei dem die Sekundärzellen (3, 3I, 3II, 3III, 103, 103I) einzeln (53, 53I, 53II, 153, 153I) oder als Teil einer Gruppe (253, 253I, 253II, 253III) zu einem Akkumulatorpaket zusammengefasst sind, wobei jede Sekundärzelle (3, 3I, 3II, 3III, 103, 103I) einzeln oder als Teil der Gruppe (253, 253I, 253II, 253III) in einem eigenen, wenigstens vier Seiten umfassenden Zellengehäuse (31, 31I, 31II, 131, 131I, 131II, 131III, 231, 231I 231II,231III eingehüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundform (5, 105) eine wenigstens entlang einer Langseite (7, 7I)verlaufende dreifache Länge (13) im Vergleich zu einer entlang einer Hochseite (9, 9I 109, 109I) verlaufenden Höhe (15, 115) der Grundform (5, 105) hat, und wobei das als Strangpressprofil hergestellte Zellengehäuse (31, 31I, 3III, 131, 131I, 131II, 131III, 231, 231I, 231II, 231III mit unterschiedlichen Dicken (69, 69I) an unterschiedlichen Seiten ausgestattet ist und seitlich herausgeführte Kontakte (47, 147, 147I; 49, 149) aufweist, die mit Polfahnen (25, 125; 27, 127) verbunden sind, die in einem mittleren Bereich (17, 17I) an einer Hochseite (9, 9I, 109, 109I) einer aktiven Fläche (19, 119) und somit an einer Hochseite (9, 9I, 109, 109I) mindestens einer Sekundärzelle (3, 3I, 3II, 3III, 103, 103I) angeordnet sind.
  2. Traktionsakkumulator (1, 1I, 1II, 101, 101I, 101II, 201) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Traktionsakkumulator (1, 1I, 1II, 101, 101I, 101II, 201) ein ein Strangpressprofil umfassendes Modulgehäuse (33, 133, 133I, 133II, 233) hat, in dessen Innern die Sekundärzellen (3, 3I, 3II, 3III, 103, 103I) angeordnet sind, wobei das Modulgehäuse (33, 133, 133I, 133II, 233) unterschiedliche Dicken (69, 69I) an unterschiedlichen Seiten (61, 61I, 161, 261, 261I) aufweist.
  3. Traktionsakkumulator (1, 1I, 1II, 101, 101I, 101II, 201) mit gestapelten, prismatischen elektrochemischen Sekundärzellen (3, 3I, 3II, 3III, 103, 103I), die in einem Schnitt eine längliche, rechteckige Grundform (5, 105) haben, die sich in einer Breite (11) zu einem Konversionsvolumen (21) mit parallel zueinander geschichteten, aktiven Elementen fortsetzt, wobei das Konversionsvolumen (21) Teil eines Modulvolumens (23, 123) des Traktionsakkumulators (1, 1I, 1II, 101, 101I, 101II, 201) ist, in dem Zellengehäuse (31, 31I, 3III, 131, 131I, 131II, 131III, 231, 231I, 231II, 231III mit Sekundärzellen (3, 3I, 3II, 3III, 103, 103I) in einem wenigstens vier Seiten umfassenden Modulgehäuse (33, 133, 133I, 133II, 233), das ein die vier Seiten aufweisendes Strangpressprofil umfasst, zu einem Akkumulatorpaket zusammengefasst sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Strangpressprofil mit unterschiedlichen Dicken (69, 69I) an unterschiedlichen Seiten (61, 61I, 161, 261, 261I) ausgestattet ist, und dass die Grundform (5, 105) eine wenigstens entlang einer Langseite (7, 7I) verlaufende dreifache Länge (13) im Vergleich zu einer entlang einer Hochseite (9, 9I 109, 109I) verlaufenden Höhe (15, 115) und dass das Zellengehäuse (31, 3III, 31II, 131, 131I, 131II, 131III, 231, 231I, 231II, 2311II) seitlich herausgeführte Kontakte (47, 147, 147I; 49, 149) aufweist, die mit Polfahnen (25, 125; 27, 127) verbunden sind, die in einem mittleren Bereich (17, 17I) an einer Hochseite (9, 9I, 109, 109I) einer aktiven Fläche (19, 119) und somit an einer Hochseite (9, 9I, 109, 109I) mindestens einer Sekundärzelle (3, 3I, 3II, 3III, 103, 103I) angeordnet sind.
  4. Traktionsakkumulator (1, 1I, 1II, 101, 101I, 101II, 201) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Sekundärzelle (3, 3I, 3II, 3III, 103, 103I) einzeln oder als Teil einer Gruppe (253, 253I, 253II, 253III) von Sekundärzellen in ein eigenes Gehäuse (31, 31I, 31II, 131, 131I, 131II, 131III, 231, 231I, 231II, 231III eingehüllt ist.
  5. Traktionsakkumulator (1, 1I, 1II, 101, 101I, 101II, 201) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polfahnen (25, 125; 27, 127) an der aktiven Fläche (19, 119) durch Schweißen angeschlossen sind.
  6. Traktionsakkumulator (1, 1I, 1II, 101, 101I, 101II, 201) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärzellen (3, 3I, 3II, 3III, 103, 103I) von einer Trägerplatte (45, 145, 145I, 245) unterstützt sind.
  7. Traktionsakkumulator (1, 1I, 1II, 101, 101I, 101II, 201) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Traktionsakkumulator (1, 1I, 1II, 101, 101I, 101II, 201) eine thermische Austauschfläche (71) an seiner tiefsten anzuordnenden Fläche aufweist, insbesondere gebildet durch die Trägerplatte (45, 145, 145I, 245).
  8. Traktionsakkumulator (1, 1I, 1II, 101, 101I, 101II, 201) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Leitung eines elektrischen Stroms in einem mittleren Bereich (17, 17I) der Hochseite (9, 9I) quer zur Reaktionsfläche der aktiven Fläche (19, 119) angeordnet ist.
  9. Traktionsakkumulator (1, 1I, 1II, 101, 101I, 101II, 201) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass benachbart zu einer Polfahne eines Pluspols (25) und benachbart zu einer Polfahne eines Minuspols (27), insbesondere mit annähernd gleicher Breite wie die Polfahne, ein Kühlkanal (135, 137) außerhalb der aktiven Fläche (19, 119) angeordnet ist.
  10. Traktionsakkumulator (1, 1I, 1II, 101, 101I, 101II, 201) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polfahnen (25, 125, 27, 127) auf gegenüberliegenden Hochseiten (9, 9I 109, 109I) an der aktiven Fläche (19, 119), insbesondere an Schweißpunkten (129), befestigt sind.
  11. Traktionsakkumulator (1, 1I, 1II, 101, 101I, 101II, 201) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zellengehäuse (31, 31I, 31II, 131, 131I, 131II, 131III, 231, 231', 231II, 231III) aus einem Metall wie Aluminium oder Edelstahl hergestellt ist.
  12. Traktionsakkumulator (1, 1I, 1II, 101, 101I, 101II, 201) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zellengehäuse (31, 31I, 3III, 131, 131I, 131II, 131III, 231, 231I, 231II, 231III eine durch die aktive Fläche (19, 119) beanspruchte Fläche um wenigstens zwei Prozent nach Außen (51, 151) erweitert.
  13. Traktionsakkumulator (1, 1I, 1II, 101, 101I, 101II, 201) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sandwich-Kühlplatte (139, 139I, 139II), z. B. aus einem doppelwandigen Blech und/oder aus, z. B. durch Kleben, zusammengefügten Halbschalen aus einem Kunststoffmaterial hergestellt, zwischen zwei benachbarten elektrochemischen Sekundärzellen (3, 3I, 3II, 3III, 103, 103I) angeordnet ist, die insbesondere mit einem aktiv umgewälzten Flüssigkühlmedium (143), wie einem Glykolgemisch oder einem Kältemittel, durchströmbar ist, wobei vorzugsweise die Sandwich-Kühlplatte (139, 139I, 139II) in ihrem mittleren Bereich mehr als zwei parallel zueinander angeordnete Kühlkanäle (141, 141I, 141II, 141III) hat, die sich parallel zu der Langseite (7, 7I) der Grundform (5, 105) erstrecken.
  14. Traktionsakkumulator (1, 1I, 1II, 101, 101I, 101II, 201) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl Zellen, die zwischen zehn und vierzig Sekundärzellen (3, 3I, 3II, 3III, 103, 103I) beträgt, mit ihren aktiven Flächen (19, 119) nebeneinander angeordnet in einem Zellengehäuse (31, 31I, 3III, 131, 131I, 131II, 131III, 231, 231I, 231II, 231III zur Bildung eines Akkumulatorpakets eingespannt sind, um eine Serienverschaltung der Sekundärzellen (3, 3I, 3II, 3III, 103, 103I) herzustellen.
  15. Traktionsakkumulator (1, 1I, 1II, 101, 101I, 101II, 201) nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Modulgehäuse (33, 133, 133I, 133II, 233) zur geschlossenen Einfassung eines Akkumulatorpakets vorhanden ist.
  16. Traktionsakkumulator (1, 1I, 1II, 101, 101I, 101II, 201) nach einem der Ansprüche 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wandung des Modulgehäuses (33, 133, 133I, 133II, 233) und eine Wandung eines Zellengehäuses (31, 31I, 31II, 131, 131I, 131II, 131III, 231, 231I, 231II, 231III) eine doppelte Wandung bilden, die eine Gesamtkompression für im Inneren des Zellengehäuses (31, 31I, 31II, 131, 131I, 131II, 131III, 231, 231I, 231II, 231III angeordnete Sekundärzellen (3, 3I, 3II, 3III, 103, 103I) herstellen, durch die ein Quellen der Sekundärzellen (3, 3I, 3II, 3III, 103, 103I) abgefangen wird.
  17. Traktionsakkumulator (1, 1I, 1II, 101, 101I, 101II, 201) nach einem der Ansprüche 2 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Modulgehäuse (33, 133, 133I, 133II, 233) die größte Dicke (69, 69I) an einer Seite aufweist, über die, insbesondere per Konvektionskühlung oder Kontaktkühlung, gekühlt wird, z. B. ein Boden (63, 63I, 163, 263) oder ein Deckel (65, 65I, 165, 265) des Modulgehäuses (33, 133, 133I, 133II, 233) die größte Dicke (69) hat.
  18. Traktionsakkumulator (1, 1I, 1II, 101, 101I, 101II, 201) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine durch den Schnitt sich ergebende Schnittfläche zu wenigstens 80 % eine aktive Fläche (19, 119), idealerweise zu mehr als 92% eine aktive Fläche (19, 119), aufweist und/oder ein sich aus aktiver Fläche (19, 119) mal Breite (11) ergebendes Aktivvolumen wenigstens 60 % des Modulvolumens (23, 123), idealerweise mehr als 62 % des Modulvolumens (23, 123), beansprucht.
  19. Traktionsakkumulator (1, 1I, 1II, 101, 101I, 101II, 201) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Traktionsakkumulator (1, 11, 1II, 101, 101I, 101II, 201) für ein Kraftfahrzeug, wie einen Personenkraftwagen, geeignet ist und insbesondere die Sekundärzelle (3, 3I, 3II, 3III, 103, 103I) mit wenigstens einer Lithium-Ionen-Elektrode und vorzugsweise mit einem nicht-wässrigen Elektrolyten ausgestattet ist.
  20. Verfahren zum Kühlen eines Traktionsakkumulators (1, 1I, 1II, 101, 101I, 101II, 201), der mindestens ein Gehäuse (31, 3III, 3III, 131, 131I, 131II, 131III, 231, 231I, 231II, 231III; 33, 133, 133I, 133II, 233) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse ein Zellengehäuse (31, 31I, 31II, 131, 131I, 131II, 131III, 231, 231I, 231II, 231III) ist, das zumindest in Teilen durch ein Strangpressverfahren hergestellt worden ist und eng an Zellen (3, 3I, 3II, 3III, 103, 103I) oder Zellpaketen anliegt und an zwei verschiedenen Seiten mit zueinander abweichenden Dicken (69, 69I) derart ausgestattet ist, dass eine dickste Seite in ihrer Dicke bestimmt ist anhand ihrer durch ihre Dicke bestimmten Wärmekapazität als Kühlkörper oder thermische Austauschfläche (71) zur Ausleitung von Wärme, wobei die Dicke sowohl in Hinsicht auf mechanische Stabilität als auch in Hinsicht auf ausreichende Kühlleistung optimiert ist, und wobei seitlich an aktiven Flächen (19, 119) der einzelnen Zellen (3, 3I, 3II, 3III, 103, 103I) über Polfahnen (25, 125; 27, 127) sich an einen mittleren Bereich (17, 17I) einer Hochseite der aktiven Flächen (19, 119) und somit an einer Hochseite (9, 9I, 109, 109I) mindestens einer Sekundärzelle (3, 3I, 3II, 3III, 103, 103I) anschließende, einzelne Kontakte (47, 147, 147I; 49, 149) vorhanden sind, die am Zellengehäuse (31, 31I, 3III, 131, 131I, 131II, 1311III, 231, 231I, 231II, 231III) seitlich herausgeführt sind, wodurch eine Kühlung der einzelnen Zellen (3, 3I, 3II, 3III, 103, 103I) erfolgt.
  21. Verfahren zum Kühlen nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellen (3, 3I, 3II, 3III, 103, 103I) Flächen des Zellengehäuses (31, 31I, 3III, 131, 131I, 131II, 131III, 231, 231I, 231II, 231III berühren, wobei insbesondere über eine Flächenberührung eine Ausleitung von Ladungswärme erfolgt.
  22. Verfahren zum Kühlen nach Anspruch 20 oder Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Traktionsakkumulator (1, 1I, 1II, 101, 101I, 101II, 201) nach einem der Ansprüche 1 bis 19 gestaltet ist.
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