DE102019125033A1 - Akkumulatoranordnung - Google Patents

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Carsten Spengler
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Akkumulatoranordnung für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, aufweisend mehrere Batteriezellen, insbesondere Pouchzellen, wobei die Pouchzellen einen Zellstapel bilden, und eine Kühlanordnung mit mindestens einem von einem Kühlmedium durchströmbaren Kühlelement, wobei ein Kühlelement eine erste und eine zweite Kühlplatte aufweist, wobei die Kühlplatten derart verschlossen sind, dass sie innenseitig eine Fluidkammer für Kühlmedium aufspannen und wobei eine Außenseite wenigstens einer der Kühlplatten wärmeübertragend an einer Flachseite einer zugeordneten Pouchzelle angeordnet ist und wobei die wenigstens eine der Kühlplatten derart ausgebildet ist, dass diese sich bei einer Krafteinwirkung, welche von der Pouchzelle ausgeht, verformen kann, um ein Auftreten von Punktbelastungen an und/oder in der Pouchzelle wenigstens zu verringern.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Akkumulatoranordnung für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug aufweisend mehrere Batteriezellen und eine Kühlanordnung.
  • Bei Akkumulatoranordungen für Hybrid- oder Elektrofahrzeuge sind im Allgemeinen mehrere Batteriezellen vorgesehen, die zu mehreren Batterieblöcken zusammengefasst sind. Sind die Batteriezellen beispielsweise als Pouchzellen ausgeführt, so müssen diese zusätzlich durch geeignete Bauteile oder Halteelemente im Batterieblock gestützt bzw. gehalten werden. Zusätzlich sind an solchen Haltelementen im Allgemeinen Strukturen vorgesehen, die eine Kühlfunktion für die Batteriezellen übernehmen. Ein bekanntes Problem bei derartigen Akkumulatoranordungen besteht darin, dass sich Batteriezellen, abhängig von ihrem Ladungszustand und/oder der Alterung der Zelle, ausdehnen bzw. aufblähen können.
  • Aus WO 2012/136439 sind elektrische Energiespeicher mit mehreren Zellen und wenigstens einem zwischen den Zellen angeordneten Kühlelement bekannt. Hierbei ist das Kühlelement zwischen zwei benachbarten Zellen angeordnet und weist einen zwischen den Zellen befindlichen Wärmeleitungsabschnitt und wenigstens einen seitlich aus dem Zellstapel herausragenden Kühlabschnitt auf.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Akkumulatoranordnung anzugeben, welche eine verbesserte Anordnung von Batteriezellen, insbesondere von Pouchzellen, erlaubt.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Akkumulatoranordnung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen werden in den Unteransprüchen spezifiziert.
  • Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Akkumulatoranordnung für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, die mehrere Batteriezellen, insbesondere Pouchzellen, aufweist, wobei die Pouchzellen einen Zellstapel bilden. Ferner ist eine Kühlanordnung mit mehreren, von einem Kühlmedium durchströmbaren Kühlelementen vorgesehen. Dabei weist ein Kühlelement eine erste und eine zweite Kühlplatte auf und die Kühlplatten sind derart verschlossen, dass sie innenseitig eine Fluidkammer für Kühlmedium aufspannen. Eine Außenseite wenigstens einer der Kühlplatten ist wärmeübertragend an einer Flachseite einer zugeordneten Pouchzelle angeordnet und die wenigstens eine der Kühlplatten ist derart ausgebildet, dass diese sich bei einer Krafteinwirkung, welche von der Pouchzelle ausgeht, verformen kann, um ein Auftreten von Punktbelastungen an und/oder in der Pouchzelle wenigstens zu verringern.
  • Die Erfindung basiert auf dem Ansatz, dass Kühlelemente, die zwischen den Pouchzellen angeordnet sind, zusätzlich genutzt werden, um den Pouchzellen eine mechanische Stabilisierung zu bieten und damit Beschädigungen vorzubeugen. Bei Ausdehnung der Pouchzelle drückt diese bzw. ihre Umhüllung stärker an das bzw. die benachbarten Kühlelemente. Eine Kraft, die dadurch auf die anliegende Kühlplatte ausgeübt wird, kann zu einer Verformung der Kühlplatte führen. Erfindungsgemäß verformt sich die Kühlplatte unter Einwirkung dieser Kraft in einer Weise, dass ein Auftreten von Punktbelastungen an und/oder in der Pouchzelle möglichst vermieden wird.
  • Die Kühlplatte ist bevorzugt derart ausgebildet, dass sie eine einwirkende Kraft in eine möglichst gleichmäßige Verformung, vorzugsweise über ihren gesamten Querschnitt, umwandelt. Hierdurch kann ein Entstehen von Unebenheiten oder Vorsprüngen an der Kühlplatte, insbesondere an ihrer Außenseite, vermieden werden. Ferner ist die Außenseite der Kühlplatte, an welcher die Pouchzelle anliegt, bevorzugt eben ausgebildet.
  • Unter Punktbelastung im Sinne der Erfindung wird vorzugsweise eine lokale Lastspitze an der Oberfläche verstanden. Diese wächst bei einer auf die Pouchzelle wirkenden Kraft an und entsteht vorzugsweise durch ein Ausdehnen der Pouchzelle oder anderer mechanischer Belastungen entstehen. Eine Punktbslastung kann vorzugsweise als mechanische Belastung auftreten. Weiter vorzugsweise wirkt die Kraft punktförmig bzw. konzentriert auf eine Fläche, infolge derer es zu Beschädigungen kommen kann.
  • Insbesondere bei einer flächigen Ausdehnung der Pouchzelle in Richtung Kühlplatte kann durch einen inhomogenen mechanischen Widerstand der anliegenden Kühlplatte eine lokale Lastspitze entstehen. Eine solche lokale Lastspitze birgt das Risiko, dass ein maximal zulässiger Kennwert, vorzugsweise eine Streckgrenze, eines, vorzugsweise im Inneren der Pouchzelle befindlichen, Materials der Pouchzelle, insbesondere einer Isolationsschicht, überschritten wird bzw. eine minimal zulässige Kennwert, insbesondere einer Porosität, unterschritten wird, wodurch es zu einer, insbesondere dauerhaften, Schädigung der Pouchzelle kommen kann. Insbesondere wird durch ein Vermeiden einer Punktbelastung verhindert, dass die mechanische Kenngröße, insbesondere eine Spannung, einen Kennwert, insbesondere eine Streckgrenze überschreitet und somit, eine Beschädigung der Pouchzelle.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Kühlplatte derart ausgebildet, dass kritische Verformungsradien einer Umhüllung der Pouchzelle vermieden werden, die zu einer Schädigung der Pouchzelle führen können. In anderen Worten ist die Kühlplatte vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie eine Verformung der Pouchzelle, insbesondere der Umhüllung der Pouchzelle, begrenzt.
  • Unter kritischen Verformungsradien im Sinne der Erfindung werden Krümmungen bzw. Biegungen in oder an der Umhüllung verstanden, die auftreten können wenn die Umhüllung durch Einwirken einer Kraft verformt wird und die zu einem Anstieg von Spannungen im Material der Umhüllung führt, bei welchem ein Kennwert des Materials, insbesondere eine Streckgrenze, überschritten wird. Kleine Verformungsradien können beispielsweise an Kanten, Ecken oder Vorsprüngen der Kühlplatte entstehen, an welchen die Pouchzelle anliegt oder beim Ausdehnen drückt. Durch das Vermeiden von kleinen Verformungsradien der Umhüllung kann eine mechanische Schädigung, insbesondere ein Knicken oder ein Reißen, vermieden werden.
  • Vorteilhaft ist die Kühlplatte daher derart ausgebildet, dass sie sich im Wesentlichen homogen verformt und somit keine Kanten oder Vorsprünge entstehen, die sich bei einem Aufblähen der Pouchzelle in diese drücken können und beispielsweise ein Überschreiten der Streck- und/oder Fließgrenze des Materials der Umhüllung verursachen können.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist wenigstens eine Kühlplatte derart ausgebildet, dass die Pouchzelle in einem Bereich einer Anliegefläche an der Kühlplatte anliegt und dass eine Kraft und/oder Verformung der Pouchzelle, derart von der Kühlplatte aufgenommen wird, dass eine elastische Verformung der Kühlplatte über den Querschnitt der Anliegefläche erfolgt. Somit kann vermieden werden, dass die Umhüllung der Pouchzelle an einer Außenkante der Kühlplatte anliegt, an welcher die Pouchzelle bei einem Aufblähen eine mechanische Verformung und somit eine Beschädigung erfahren kann.
  • Eine elastische Verformung der Kühlplatte bedeutet, dass die Kühlplatte derart ausgebildet ist, dass sie lediglich soweit verformt wird, dass sie unbeschädigt wieder in ihre Ausgangsform zurückführbar ist. Hierdurch werden Brüche oder andere mechanische Verformungen der Kühlplatte vermieden, die zu Punktbelastungen der Pouchzelle führen könnten.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Anliegefläche der Kühlplatte in ihrer Flächenerstreckung der Größe der Flachseite der zugeordneten Flachseite der Pouchzelle im Wesentlichen entspricht. In anderen Worten kann eine Größe der Anliegefläche derart gewählt sein, dass sie der Größe der zugeordneten Flachseite der Pouchzelle entspricht, und diese somit über ihre gesamte Flachseite an der Anliegefläche anliegt. Eine Wärmeübertragung zwischen Kühlelement und Pouchzelle kann somit über die gesamte Flachseite erfolgen. Ferner kann, etwa bei einem Aufblähen der Pouchzelle, eine Verformung der Pouchzelle direkt an die gesamte Anliegefläche übertragen und von dieser in kompensierender Weise, also unter Vermeidung der Ausbildung kleiner Verformungsradien, übernommen werden.
  • In einer noch weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Kühlplatte in ihrer Flächenerstreckung größer ist als die Größe der Flachseite der zugeordneten Flachseite der Pouchzelle. Bei einer derartigen Ausgestaltung kann die Kühlplatte an ihren Rändern über die Pouchzelle hinausstehen und diese somit besonders gut vor äußeren mechanischen Einflüssen schützen. Ferner können an diesen überstehenden Rändern zusätzliche Elemente, wie beispielsweise Zu- und Abflüsse für Kühlmedium, vorgesehen sein, ohne dass diese eine unerwünschte Deformation der Kühlplatte darstellen oder die Verformungseigenschaften der Kühlplatte negativ beeinflussen.
  • Bevorzugt sind eine Stützstruktur oder mehrere Stützstrukturen in der Fluidkammer angeordnet, welche einen Abstand, insbesondere einen minimalen Abstand, der Kühlplatten zueinander definieren.
  • Eine solche Stützstruktur ist derart zwischen der ersten und der zweiten Kühlplatte angeordnet, dass diese, bei Einwirkung einer Kraft von der Pouchzelle auf die Kühlplatte, eine Verformung der Kühlplatte nur in einem Maß gestatten bei dem das Kühlmedium die Fluidkammer weiter durchströmen kann. Mittels der Stützstruktur kann verhindert werden, dass die Kühlplatten infolge der Verformung aneinander anliegen und die Fluidkammer teilweise oder vollständig verschlossen ist.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Stützstruktur von Kühlmedium durchströmbar, insbesondere offenporig ausgebildet, und vorzugsweise aus einem Abstandsgewirk, einem Textil und/oder einem Kunststoff gebildet. Ein Abstandsgewirk im Sinne der Erfindung kann insbesondere ein druckstabiles Gewebe oder Material sein, welches sich bei Einwirken einer Druckkraft nicht vollständig deformiert, sondern nur in einem Maß, in dem es weiterhin von einem Fluid durchströmbar ist.
  • Eine derartig ausgebildete Stützstruktur kann die gesamte Fluidkammer ausfüllen und somit besonders zuverlässig ein Verschließen der Fluidkammer über seinen gesamten Querschnitt verhindern. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Stützstruktur von einem oder mehreren Abstandshaltern gebildet ist, die punktförmig oder linienartig zwischen den Kühlplatten angeordnet sind. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Stützstruktur zur Beeinflussung der Fließrichtung oder Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmediums ausgebildet ist.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind die Kühlplatten von einem Rahmenelement fluiddicht verschlossen. Hierbei kann vorgesehen sein, dass das Rahmenelement zwischen den Kühlplatten oder diese randseitig umschließend angeordnet ist. Das Rahmenelement kann beispielsweise aus einem thermoplastischen oder aus einem elastomeren Kunststoff in einem Spritzgussverfahren hergestellt oder auch metallisch sein. Die Kühlelemente können mit dem Rahmenelement verklebt oder verschweißt sein. Das Rahmenelement kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein und kann dem Kühlelement eine zusätzliche mechanische Stabilität verleihen und die Fluidkammer zuverlässig und auf einfache Weise fluiddicht abschließen.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind die Kühlplatten als Halbschalen ausgebildet, insbesondere als Gleichteile. Diese Halbschalen können randseitig miteinander verschlossen, insbesondere verschweißt, verklebt oder verklemmt werden und so die fluiddichte Fluidkammer aufspannen.
  • Vorzugsweise ist zwischen zwei benachbarten Kühlelementen jeweils eine Pouchzelle, insbesondere vorgespannt, angeordnet. Somit kann eine Wärmeüberleitung zwischen benachbarten Pouchzellen verringert oder verhindert werden. Eine Anordnung der Pouchzelle unter Vorspannung begünstigt ein zuverlässiges flächiges Aneinanderanliegen von Pouchzelle und Kühlelement, wodurch eine Wärmeübertragung zwischen Pouchzelle und Kühlelement optimiert werden kann.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das Kühlelement ein Zufluss und ein Abfluss auf, wobei zwei benachbarte Kühlelemente mittels einer Fluidleitung verbindbar sind. Damit kann das Kühlmedium über die Fluidleitung zu den jeweiligen Kühlelementen geleitet werden und diese nacheinander durchfließen. Weiter bevorzugt ist die Fluidleitung mechanisch flexibel ausgestaltet, um beispielsweise wärmebedingte Ausdehnungen innerhalb der Akkumulatoranordung kompensieren zu können.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand von nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen, die in Figuren dargestellt sind, näher erläutert. Darin zeigen wenigstens teilweise schematisch:
    • 1 eine Akkumulatoranordnung mit Kühlelementen und Pouchzellen;
    • 2 zeigt eine Akkumulatoranordnung nach 1 mit aufgeblähten Pouchzellen
    • 3 ein Querschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels eines Kühlelements; und
    • 4 ein Querschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Kühlelements.
  • 1 zeigt eine beispielhafte teilweise Seitenansicht einer Akkumulatoranordnung 1 zwischen mit Kühlelementen 2 angeordneten Pouchzellen 3. Die Akkumulatoranordnung 1 weist dabei mehrere Pouchzellen 3 mit gegenüberliegenden Flachseiten auf. Die Pouchzellen 3 sind einander mit den Flachseiten zugewandt in Stapelrichtung zu einem Zellstapel angeordnet. Dabei ist jeweils eine Pouchzelle 3 zwischen zwei benachbarten Kühlelementen 2 angeordnet. Die Pouchzellen 3 können vorgespannt zwischen den Kühlelementen 2 fixiert sein, um eine Stabilität der Akkumulatoranordnung zu verbessern und eine bessere Wärmeübertragung zwischen Pouchzelle 3 und Kühlelement 2 zu ermöglichen.
  • Vorteilhaft bildet in Stapelrichtung jeweils ein Kühlelement 2 einen Anfang und ein Ende der Akkumulatoranordnung 1, so dass jeder Pouchzelle 3 zwei Kühlelemente 2 zugeordnet sind. Hierdurch kann eine zweiseitige Kühlung jeder der Pouchzellen 3 innerhalb der Akkumulatoranordnung erfolgen und jede der Pouchzellen 3 ist stabil zwischen zwei Kühlelementen 2 gelagert. In anderen Ausführungsbeispielen kann vorgesehen sein, dass die Kühlelemente 2 ausschließlich zwischen Pouchzellen 3 angeordnet sind, oder das nur ein Anfang oder ein Ende der Akkumulatoranordnung 1 durch ein Kühlelement 2 gebildet ist.
  • Ein erfindungsgemäßes Kühlelement 2 weist eine erste und eine zweite Kühlplatte 4 auf, die einander gegenüberliegen und so verbunden sind, dass sie innenseitig eine Fluidkammer für Kühlmedium aufspannen. Eine Pouchzelle 3 liegt, zumindest teilweise, mit mindestens einer ihrer Flachseiten wärmeübertragend an einer Kühlplatte 4 des oder der ihr zugeordneten Kühlelemente 2 an. Vorzugsweise sind beide Flachseiten der Pouchzelle 3 jeweils mit einer Kühlplatte 4 in Berührung.
  • Dabei liegt die Pouchzelle 3 vorzugsweise über ihre gesamte Flachseite hinweg flächig an der Kühlplatte 4 an, um eine die Wärmeübertragung, insbesondere eine Konvektion, über eine möglichst große Fläche der Kühlplatte 4 zu ermöglichen. Die Oberfläche der Kühlplatten 4 ist vorzugsweise, insbesondere im Bereich einer Anliegefläche zwischen Kühlplatte 4 bzw. Kühlelement 2 und Pouchzelle 3, eben bzw. plan ausgebildet. Eine Kühlplatte 4 ist vorzugsweise, insbesondere im Bereich der Anliegefläche mit einem wärmeleitenden Lack beschichtet.
  • Eine Kühlplatte 4 kann rechteckig und/oder vorteilhaft so beschaffen sein, dass sie randseitig, zumindest an einer Seite, über eine erfindungsgemäß angeordnete Pouchzelle 3 hinaussteht. Die Kühlplatten 4 einer Akkumulatoranordung 1 stehen bevorzugt an derselben Seite bzw. an denselben Seiten über die Pouchzellen 3 hinaus. In einem derart gebildeten Randbereich des Kühlelements 2 können beispielsweise zusätzliche Vorrichtungen oder Elemente angeordnet sein, ohne dass die Pouchzelle 3 in ihrer Ausdehnungsbewegung negativ beeinträchtigt ist.
  • Die in 1 dargestellten Kühlelemente 2 weisen in einem Randbereich vorzugsweise jeweils einen Zufluss 5 und einen Abfluss 6 für Kühlmedium auf. Durch den Zufluss 5 kann das Kühlmedium in ein Kühlelement 2 eingeleitet werden, um dieses zu durchfließen und zur Verbesserung der Kühlwirkung der Kühlelemente 2, insbesondere der Kühlplatten 4, auf die Pouchzellen 3, insbesondere durch Konvektion, beizutragen. Anschließend kann das Kühlmedium das Kühlelement 2 über den Abfluss 5 wieder verlassen.
  • Ein Abfluss 6 eines ersten Kühlelements 2 und ein Zufluss 5 eines zweiten Kühlelements 2 können dabei unmittelbar oder mittels einer, insbesondere flexiblen, Schlauchleitung miteinander verbunden sein und so benachbarte Kühlelemente 2 fluidisch miteinander verbinden. Es kann auch vorgesehen sein, nicht benachbarte Kühlelemente 2 über eine Kühlmittelleitung zu verbinden, um durch eine gezielte Führung des Kühlmediums zwischen verschiedenen Kühlelementen 2 die Kühlwirkung zu optimieren.
  • 2 zeigt beispielhaft eine teilweise Ansicht einer Akkumulatoranordnung nach 1 mit Pouchzellen die sich in einem ausgedehnten Zustand befinden.
  • In unbelastetem Zustand, wie in 1 dargestellt, verläuft eine Anliegefläche zwischen Kühlplatte 4 und Pouchzelle 3 im Wesentlichen geradlinig. Pouchzellen 3 könn sich jedoch, beispielsweise in Abhängigkeit von ihrem Ladungszustand oder eines Alterungsprozesses, ausdehnen, wie in 2 dargestellt. Infolge dieser Ausdehnung wirkt eine Kraft, insbesondere eine Druckkraft, in 2 durch Pfeile angedeutet, auf die anliegende Kühlplatte 4. Durch diese Kraftkann sich die Kühlplatte 4 verformen. Die Kühlplatte 4 kann vorteilhaft, zusätzlich zur ihrer Kühlfunktion, einen Schutz vor Beschädigung der Pouchzelle 3 durch punktuelle Belastungen bieten, da die Kühlplatte 4 die Ausdehnung der Pouchzelle 3 aufnimmt, wobei die Kühlplatte 4 derart ausgebildet ist, dass sie ein möglichst homogen geformtes Profil annimmt, insbesondere mit gleichmäßigen, stetigen Krümmungsradius.
  • Die Kühlplatten 4 sind dabei vorzugsweise derart ausgestaltet, dass eine elastische Verformung stattfindet, die Kühlplatte 4 also wieder in ihre Ausgangsform zurückkehrt, sobald die Belastung bzw. Krafteinwirkung nachlässt oder beendet ist. Bevorzugt sind die Kühlplatten 4 derart ausgebildet, dass eine Verformung wenigstens in einem Bereich der Kühlplatte 4 stattfindet, in dem die Pouchzelle 3 an der Kühlplatte 4 anliegt. Weiter bevorzugt sind die Kühlplatten 4 derart ausgebildet, dass die Verformung über den gesamten Querschnitt der Kühlplatte 4 erfolgt, um die einwirkende Kraft in eine möglichst homogene Biegung der Kühlplatte 4 umzuwandeln und somit eine möglichst gleichförmige Stützfläche für die Pouchzelle 3 zu bilden.
  • 3 zeigt eine schematische Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kühlelements 2 mit einer ersten Kühlplatte 4 und einer gegenüberliegenden zweiten Kühlplatte 4, die mit einem Rahmenelement 7, insbesondere fluiddicht, verbunden sind und eine Fluidkammer 8 für das Kühlmedium aufspannen. Das Rahmenelement 7 verschließt die gegenüberliegenden Kühlplatten 4 miteinander. Dabei kann das Rahmenelement 7 zumindest teilweise zwischen den Kühlplatten 4 angeordnet und mit diesen verbunden, beispielsweise verklebt, sein. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass das Rahmenelement 7 die Kühlplatten 4 randseitig zumindest teilweise umgreift.
  • In der Fluidkammer 8 kann wenigstens eine, insbesondere durchströmbare, Stützstruktur 9 angeordnet sein. Dabei ist die Stützstruktur 9 dazu eingerichtet, eine Verformung der Kühlplatten 4 derart zu begrenzen, dass ein Durchströmen der Fluidkammer 8 mit Kühlmedium dauerhaft ermöglicht ist. In anderen Worten wird durch das Vorsehen einer Stützstruktur 9 ein, durch ein einwirkende, insbesondere durch eine sich ausdehnende oder ausgedehnte Pouchzelle 3 bewirkte, Kraft hervorgerufenes, vollständiges Zusammenpressen der Kühlplatten 4 zueinander und ein damit einhergehendes Verschließen der Fluidkammer 8 verhindert.
  • Die Stützstruktur 9 kann durch ein, vorzugsweise offenporig ausgebildetes, Abstandsgewirk gebildet sein und kann die Fluidkammer 8 ganz oder teilweise ausfüllen. Ein solches Abstandsgewirk kann aus einem Textil, einem Kunststoff oder einer Kombination hieraus gebildet sein. Vorzugsweise ist die Stützstruktur 9 einer Weise ausgebildet oder angeordnet, dass eine Fließrichtung des Kühlmediums oder eine Durchströmung der Fluidkammer 8 vorteilhaft beeinflusst ist, wie durch die Pfeile in 3, die die Fließrichtung symbolisieren, angedeutet ist. Die Stützstruktur 9 kann dabei einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein und/oder es können mehrere Stützstrukturen 9 vorgesehen sein.
  • In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kühlelements 2 dargestellt, wobei die Kühlplatten 4 als Halbschalen ausgebildet sind. Die Halbschalen sind randseitig, insbesondere fluiddicht, miteinander verbunden, beispielsweise verschweißt, verlötet oder verklemmt, und spannen die Fluidkammer 8 für das Kühlmedium auf. Eine Kühlplatte 4 ist bevorzugt als einstückiges Urformteil, insbesondere aus einem Blechmaterial gebildet, insbesondere tiefgezogen. Als Blechmaterial kommen gut wärmeleitenden Metalle oder Metalllegierungen, wie beispielsweise Aluminium oder Aluminiumlegierungen in Betracht. Neben Metallwerkstoffen können auch andere gut wärmeleitende Werkstoffe eingesetzt werden.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das Kühlelement 2 vorzugsweise einstückig ausgebildet ist. Hierbei ist die Kühlplatte 4 vorzugsweise durch eine Außenwand eines Hohlkörpers oder eine äußere, vorzugsweise fluiddichte, Schicht eines, vorzugsweise offenporigen, Metallschaumkörpers gebildet.
  • Wie in 4 dargestellt, kann die Stützstruktur 9 die gesamte Fluidkammer 8 des Kühlelements 2 füllen und ist beispielsweise durch ein durchströmbares, insbesondere offenporiges, druckstabiles Gewebe oder ein Textil gebildet, um so vorzugsweise über die gesamte Fläche der Fluidkammer 8 eine Druckstabilität des Kühlelements 2 zu verbessern.
  • Das Abstandsgewirk kann dabei so ausgebildet sein, dass eine vorteilhafte Leitung des Kühlmediums in der gesamten Fluidkammer 8 erfolgt und somit die Kühlwirkung des Kühlmittels über eine möglichst große Wirkfläche genutzt werden kann. Hierzu können vorzugsweise Leitungskanäle oder fluidleitende Gewebestrukturen in und/oder an dem Abstandsgewirk vorgesehen sein.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den Ausführungsbeispielen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung mindestens eines Ausführungsbeispiels gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Akkumulatoranordnung
    2
    Kühlelements
    3
    Pouchzelle
    4
    Kühlplatte
    5
    Zufluss
    6
    Abfluss
    7
    Rahmenelement
    8
    Fluidkammer
    9
    Stützstruktur
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2012/136439 [0003]

Claims (11)

  1. Akkumulatoranordnung (1) für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, aufweisend mehrere Batteriezellen, insbesondere Pouchzellen (3), wobei die Pouchzellen (3) einen Zellstapel bilden, und eine Kühlanordnung mit mindestens einem von einem Kühlmedium durchströmbaren Kühlelement (2), wobei das Kühlelement (2) eine erste und eine zweite Kühlplatte (4) aufweist, wobei die Kühlplatten (4) derart verschlossen sind, dass sie innenseitig eine Fluidkammer (8) für Kühlmedium aufspannen und wobei eine Außenseite wenigstens einer der Kühlplatten (4) wärmeübertragend an einer Flachseite einer zugeordneten Pouchzelle (3) angeordnet ist und wobei die wenigstens eine der Kühlplatten (4) derart ausgebildet ist, dass diese sich bei einer Krafteinwirkung, welche von der Pouchzelle (3) ausgeht, verformen kann, um ein Auftreten von Punktbelastungen an und/oder in der Pouchzelle (3) wenigstens zu verringern.
  2. Akkumulatoranordnung (1) nach Anspruch 1, wobei die Kühlplatte (4) derart ausgebildet ist, dass kritische Verformungsradien einer Umhüllung der Pouchzelle (3) vermieden werden.
  3. Akkumulatoranordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die wenigstens eine Kühlplatte (4) der artausgebildet ist, dass die Pouchzelle (3) in einem Bereich einer Anliegefläche an der Kühlplatte (4) anliegt und dass eine Kraft und/oder Verformung der Pouchzelle (3), derart von der Kühlplatte (4) aufgenommen wird, dass eine elastische Verformung der Kühlplatte (4) über den Querschnitt der Anliegefläche erfolgt.
  4. Akkumulatoranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anliegefläche der Kühlplatte (4) in ihrer Flächenerstreckung der Größe der Flachseite der zugeordneten Flachseite der Pouchzelle (3) im Wesentlichen entspricht.
  5. Akkumulatoranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühlplatte (4) in ihrer Flächenerstreckung größer ist als die Größe der Flachseite der zugeordneten Flachseite der Pouchzelle (3).
  6. Akkumulatoranordnung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Stützstruktur (9) oder mehrere Stützstrukturen (9) in der Fluidkammer (8) angeordnet ist oder sind, welche einen Abstand, insbesondere einen minimalen Abstand, der Kühlplatten (4) zueinander definiert.
  7. Akkumulatoranordnung (1) nach Anspruch 6, wobei die Stützstruktur (9) von Kühlmedium durchströmbar ist, insbesondere offenporig ausgebildet ist, und vorzugsweise aus einem Abstandsgewirk, einem Textil und/oder einem Kunststoff gebildet ist.
  8. Akkumulatoranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühlplatten (4) von einem Rahmenelement (7) fluiddicht verschlossen sind.
  9. Akkumulatoranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühlplatten (4) als Halbschalen ausgebildet sind.
  10. Akkumulatoranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen zwei benachbarten Kühlelementen (2) jeweils eine Pouchzelle (3), insbesondere vorgespannt, angeordnet ist.
  11. Akkumulatoranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kühlelement (2) einen Zufluss (5) und einen Abfluss (6) aufweist, wobei zwei, vorzugsweise benachbarte, Kühlelemente (2) mittels einer Fluidleitung verbindbar sind.
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