DE19848646A1 - Elektrochemischer Energiespeicher und damit ausgerüstete Fahrzeugbatterie - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrochemischen Energiespeicher, insbesondere für eine Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeuges, mit mehreren miteinander verschalteten Speicherzellen, die in eine gehäuseartige Aufnahmevorrichtung einsetzbar sind, welche eine Zellhalterung mit Strömungskanälen zur parallelen Beaufschlagung der Speicherzellen mit einer Temperierströmung umfaßt, sowie auf eine luftgekühlte Fahrzeugbatterie mit einem derartigen Energiespeicher. DOLLAR A Erfindungsgemäß sind die Speicherzellen vom Typ mit an entgegengesetzten Zellenstirnseiten angeordneten elektrischen Polen, und die Zellhalterung beinhaltet seitlich und stirnseitig an den Speicherzellen angreifende Mittel zur formschlüssigen Fixierung der Speicherzellen. Eine damit ausgerüstete Fahrzeugbatterie weist zudem eine Kühlluftansaugvorrichtung mit einem im oberen Bereich der Aufnahmevorrichtung angeordneten Lufteinlaß und einem demgegenüber tieferliegenden Regenwasserauslaß auf. DOLLAR A Verwendung beispielsweise für eine Traktionsbatterie eines Personenkraftwagens.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrochemischen Energie­ speicher, insbesondere für eine Traktionsbatterie eines Kraft­ fahrzeuges, mit mehreren miteinander verschalteten Speicherzel­ len, die in eine gehäuseartige Aufnahmevorrichtung einsetzbar sind, welche eine Zellhalterung mit Strömungskanälen zur paral­ lelen Beaufschlagung der Speicherzellen mit einer Temperierströ­ mung umfaßt, sowie auf eine mit einem solchen Energiespeicher ausgerüstete, luftgekühlte Fahrzeugbatterie mit einer Kühlluft­ ansaugvorrichtung und einer Kühlluftauslaßvorrichtung.

Ein gattungsgemäßer Energiespeicher ist aus der Patentschrift DE 41 16 253 C1 bekannt. Dort sind in einem Batteriekasten mehrere Reihen miteinander verschalteter Speicherzellen vorgesehen, die in einer Zellhalterung angeordnet sind. Die Zellhalterung be­ steht aus mehreren, in Durchströmungsrichtung des Batterieka­ stens angeordneten Längswänden, an denen treppenförmige Simse ausgebildet sind. Die Speicherzellen sind als sogenannte Becher­ zellen ausgeführt, bei denen sich die elektrischen Pole neben­ einander an einer oberen Stirnseite befinden, und gestaffelt entsprechend der Anordnung der Simse zwischen den Längswänden aufgestellt. Unterhalb der Simse ist ein bodenseitiger Zuström­ kanal für eine Temperierströmung vorgesehen, die die Zellenrei­ hen von unten nach oben durchströmt, wobei durch den Abstand der Zellen zueinander jeweils ein Umströmungskanal gebildet wird. Im Bereich des Deckels des Batteriekastens ist ein Abströmkanal vorgesehen.

Aus der Patentschrift DE 195 04 687 C1 ist ein elektrochemischer Energiespeicher mit mehreren miteinander verschalteten Speicher­ zellen bekannt, die in ein kastenförmiges Aufnahmegehäuse einge­ setzt sind. Die Speicherzellen sind als quaderförmige Becherzel­ len gestaltet, deren elektrische Pole gemeinsam an einer Stirn­ seite angeordnet sind. Die Speicherzellen sind derart in das Aufnahmegehäuse eingesetzt, daß zwischen ihnen durchströmbare Kanäle gebildet sind. Zur exakten Positionierung der Speicher­ zellen sind in dem Aufnahmegehäuse an den Seitenwänden der Spei­ cherzellen angreifende Distanzhalter vorgesehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Energiespeicher der eingangs genannten Art bereitzustellen, der sich leistungsstark, mit ef­ fektiver Temperierung und geringem Leistungsbedarf der Kühlmit­ teldurchströmung auslegen läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Spei­ cherzellen vom Typ mit an entgegengesetzten Zellenstirnseiten angeordneten elektrischen Polen sind und die Zellhalterung seit­ lich und stirnseitig an den Speicherzellen angreifende Mittel zur formschlüssigen Fixierung der Speicherzellen beinhalten. Speicherzellen dieses Typs weisen eine hohe Strombelastbarkeit und eine gleichmäßige innere Erwärmung auf. Sie lassen sich vor­ zugsweise derart in einer Reihe anordnen, daß jede Zelle mit ih­ ren Polen mit einem benachbarten Pol je einer angrenzenden Zelle verbunden ist. Dadurch ergibt sich eine sogenannte alternierende Verbindung der elektrischen Pole einer Reihe von Speicherzellen, die besonders nachgiebig gegenüber Wärmedehnungen der Speicher­ zellenreihe ist. Ferner werden die Speicherzellen durch ein An­ liegen der Fixiermittel seitlich sowie an beiden Stirnseiten allseitig formschlüssig fixiert. Dadurch läßt sich eine "schwebende" Lagerung der Speicherzellen realisieren, ohne daß die Pole in Berührkontakt zu der Aufnahmevorrichtung gelangen.

In Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet die Zellhalterung we­ nigstens ein Fußteil und ein lösbar gegenüber dem Fußteil fest­ legbares Kopfteil, die korrespondierende Ausnehmungen zur Auf­ nahme der Speicherzellen aufweisen. Ein Kopf- und ein Fußteil übergreifen vorzugsweise eine Reihe von Speicherzellen an den gegenüberliegenden Stirnseiten, wobei Kopf- und/oder Fußteil ein- oder mehrteilig ausgeführt sein können. Ein Kopf- und/oder Fußteil kann ferner auch einstückig mit einem benachbarten Kopf- oder Fußteil einer benachbarten Reihe von Speicherzellen ausge­ staltet sein.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet die Zellhal­ terung einander in einem Abstand gegenüberliegende Seitenteile mit korrespondierenden taschenförmigen Aussparungen an sich ge­ genüberliegenden Seitenflächen zur Aufnahme mehrerer, in einer Reihe zwischen den Seitenteilen angeordneter Speicherzellen. Da­ bei umgreift eine taschenförmige Aussparung eine Speicherzelle an mehreren Seiten und insbesondere an einer Stirnseite. Somit reichen zwei einander schräg gegenüberliegende Aussparungen für eine allseitig formschlüssige Festlegung aus. Vorzugsweise sind zwei aneinander angrenzende, benachbarte Seitenteile fest mit­ einander verbunden oder einstückig ausgeführt. Vier einander paarweise zur Bildung eines Kopf- und eines Fußteils gegenüber­ liegende Seitenteile bilden eine besonders sichere und stabile Halterung für eine Reihe von Speicherzellen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Fußteil fest in einem trogartigen Gehäuse angeordnet oder einstückig mit dem Ge­ häuse ausgeführt. Dadurch wird zum einen das Gehäuse versteift, und zum anderen ein Einbau der Speicherzellen in die Aufnahme­ vorrichtung vereinfacht. Das Fußteil kann eine becherförmige Aufnahme am Boden des Gehäuses bilden, wobei innerhalb des Fuß­ teils ein Strömungskanal zur Beaufschlagung der eingebauten Speicherzellen mit der Temperierströmung vorgesehen ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere Kopfteile zu einem gitterförmigen Rahmen verbunden. Vorzugsweise sind alle Kopfteile der Zellhalterung zu einem gitterförmigen Rahmen zu­ sammenfaßt, der von oben in ein trogartiges Gehäuse einsetzbar ist. Ein derart einstückig ausgeführtes Kopfteil kann ge­ gengleich zu einem entsprechenden Fußteil gestaltet sein.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Speicherzellen gegenüber einer Bodenfläche des Gehäuses geneigt und entlang ei­ ner schiefen Ebene angeordnet. Dadurch ergibt sich eine verbes­ serte Führung der Temperierströmung durch den Zellenverbund bei zugleich raumsparender Anordnung der Speicherzellen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Zellhalterung in an gegenüberliegenden Seitenwänden des Gehäuses vorgesehene Li­ nearführungen eingesetzt. Es sind vorzugsweise Schlitzführungen vorgesehen, in die die Kopf-, Fuß- oder Seitenteile einschiebbar sind. Vorzugsweise sind die Linearführungen mit der gleichen Neigung wie die Speicherzellen gegenüber der Bodenfläche des Ge­ häuses geneigt angeordnet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen zwei mit­ einander korrespondierenden Seitenteilen an den sich gegenüber­ liegenden Seitenflächen wenigstens ein Distanzelement angeord­ net. Das Distanzelement ermöglicht eine Versteifung der Zellhal­ terung in Querrichtung. Das Distanzelement kann elastisch ausgeführt und beispielsweise zur Aufnahme von Wärmedehnungen konzipiert sein. Es kann auch klebend, z. B. als Gummistreifen, an einer Zelle oder an einer Zellhalterung fixiert sein.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Aufnahmevor­ richtung Verspannungsmittel zur Verspannung der Zellhalterung, insbesondere zur Verspannung mehrerer Seitenteile in Querrich­ tung, auf. Als Verspannungsmittel ist beispielsweise ein star­ rer, äußerer Tragrahmen mit sich daran abstützenden Spannschrau­ ben vorsehbar, wobei die Spannschrauben die Zellhalterung in Querrichtung belasten. Eine elastische Deformierbarkeit der Zellhalterung ermöglicht dabei ein zusätzliches Verklemmen der Speicherzellen in der Zellhalterung.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Zellhalterung an wenigstens einer an der Boden- und/oder der Deckelfläche des Ge­ häuses vorgesehenen Halterung in Querrichtung formschlüssig festlegbar. Als eine derartige Halterung kommen mehrere, die Seitenteile umgreifende Gabelzinken, in Aussparungen der Seiten­ teile eingreifende Dorne oder Stifte sowie Ausnehmungen in Fra­ ge, in die die Seitenteile eintauchen.

Mit dem erfindungsgemäßen elektrochemischen Energiespeicher ist gemäß Anspruch 11 eine luftgekühlte, mit einer Kühlluftansaug­ vorrichtung und einer Kühlluftauslaßvorrichtung ausgestattete Fahrzeugbatterie, insbesondere eine Traktionsbatterie, aus­ rüstbar, wobei der elektrochemische Energiespeicher von ange­ saugter Umgebungsluft durchströmbar ist und die Kühlluftansaug­ vorrichtung einen im oberen Bereich der Aufnahmevorrichtung des Energiespeichers angeordneten Umgebungslufteinlaß sowie einen mit einer in Fahrtrichtung des Fahrzeuges offenen Staudrucköff­ nung versehenen Regenwasserauslaß aufweist. Die Umgebungsluft dient als Kühlmedium für den Energiespeicher der Traktionsbatte­ rie. Dabei ist ein Ansaugen von Umgebungsluft über den nach oben offenen Umgebungslufteinlaß möglich, wobei an dem Umgebungs­ lufteinlaß und dem Regenwasserauslaß in etwa derselbe statische Druck herrschen kann.

In weiterer Ausgestaltung der Fahrzeugbatterie sind ein Kühl­ luftverteilraum, über den die angesaugte Umgebungsluft der Zell­ halterung zugeführt wird und aus dem der Regenwasserauslaß aus­ mündet, und ein bezüglich der Zellhalterung dem Kühlluftverteil­ raum gegenüberliegender Kühlluftsammelraum vorgesehen, von dem aus eine Kühlluftauslaßleitung zum Kühlluftauslaß führt, der nach unten offen ist. Über den Kühlluftverteilraum kann sowohl die Kühlluft auf die Strömungskanäle in der Zellhalterung ver­ teilt als auch eine Abscheidung von Regenwasser bewirkt werden. Die angesaugte Umgebungsluft durchströmt ausgehend von dem Kühl­ luftverteilraum die Zellhalterung samt Speicherzellen, wobei al­ le Zellen parallel gleichmäßig mit der angesaugten Kühlluft be­ aufschlagt werden, und gelangt anschließend in den Kühlluftsam­ melraum. Vorzugsweise ist der Kühlluftauslaß als Saugdüse ge­ staltet, die die Abfuhr der erwärmten Kühlluft ohne ein zusätz­ liches Gebläse begünstigt. Auf der Lufteintritts- und/oder der Luftaustrittsseite können dennoch Kühlluftgebläse vorgesehen sein. Weitere Aggregate der Fahrzeugbatterie, wie ein Schütz, ein DC/DC-Wandler oder ein Controller können in einem Bypass mitgekühlt werden.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeich­ nungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hierzu zeigen:

Fig. 1 in einer schematischen Seitenansicht eine Fahrzeugbatte­ rie mit einem elektrochemischen Energiespeicher,

Fig. 2 in einer schematischen Draufsicht die Fahrzeugbatterie nach Fig. 1,

Fig. 3 in einer perspektivischen Ansicht die gehäuseartige Auf­ nahmevorrichtung des Energiespeichers nach Fig. 1 mit einzelnen, exemplarisch dargestellten Zellreihen,

Fig. 4 in einer perspektivischen Detailansicht mehrere Fuß- bzw. Seitenteile des Energiespeichers nach Fig. 1 mit einzel­ nen, exemplarisch dargestellten Speicherzellen,

Fig. 5 in einer Draufsicht einen Ausschnitt aus einer fertig montierten und verschalteten Zellreihe in einer erfin­ dungsgemäßen Zellhalterung des Energiespeichers nach Fig. 1,

Fig. 6 in einer schematischen Darstellung ein zweites Ausfüh­ rungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zellhalterung, und

Fig. 7 in einer schematischen Seitenansicht ein zweites Ausfüh­ rungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fahrzeugbatterie im Heck eines Personenkraftwagens.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine luftgekühlte Fahrzeugbatterie in Form einer Traktionsbatterie 2, die im Heck eines Kraftfahrzeu­ ges, speziell eines Personenkraftwagens 1, angeordnet ist. Die Traktionsbatterie 2 befindet sich vorzugsweise im Bereich des Kofferraumbodens zwischen zwei Karosserielängsträgern auf Höhe der Hinterachse des Fahrzeuges und umfaßt im wesentlichen einen in einer Aufnahmevorrichtung 5 angeordneten elektrochemischen Energiespeicher 3, eine Kühlluftansaugvorrichtung 8, eine Kühl­ luftauslaßvorrichtung 13 sowie eine Steuereinheit 18.

Der elektrochemische Energiespeicher 3 weist eine Vielzahl ein­ zelner Speicherzellen 4 vom Typ mit an entgegengesetzten Zellen­ stirnseiten 4b und 4c angeordneten elektrischen Polen 4a auf, wie dies aus den Fig. 3 bis 5 entnehmbar ist. Kühlluft dient hierbei als einfach handhabbares Temperiermedium, von dem der Energiespeicher 3 durchströmt wird. Derartige Speicherzellen 4 sind im allgemeinen als zylindrische Rundzellen ausgeführt und weisen eine hohe Strombelastbarkeit bei gleichzeitig relativ gleichmäßiger innerer Erwärmung auf. Die Speicherzellen 4 sind in der gehäuseartigen Aufnahmevorrichtung 5 in mehreren Reihen "schwebend" gelagert. Dazu umfaßt die Aufnahmevorrichtung 5 ne­ ben einem Gehäuse 6, das den Energiespeicher 3 nach außen hin weitgehend abschließt, eine Zellhalterung 7, in der die Spei­ cherzellen 4 derart gelagert sind, daß die Pole 4a nicht in Kon­ takt mit dem Gehäuse 6 gelangen und über elektrische Verbinder 19, 20 miteinander verschaltet werden können. Eine Reihe von Speicherzellen 4 wird, wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, abwech­ selnd an der oberen Stirnseite 4b mit oben liegenden Verbindern 19 und an der unteren Stirnseite 4c mit unten liegenden Verbin­ dern 20 verschaltet. Die sich so ergebende Zellenanordnung ist nachgiebig gegenüber Temperaturdehnungen und anderen Verspannun­ gen des Zellverbundes.

Die Zellhalterung 7 umfaßt, wie in den Fig. 3 und 4 darge­ stellt ist, mehrere parallel nebeneinander angeordnete Fußteile 17, die sich in Längsrichtung L des Energiespeichers 3 erstrecken und zwischen denen Strömungskanäle für die Kühlluft gebildet sind, in denen die Speicherzellen 4 umströmbar angeordnet sind. Die Fußteile bilden zwei integrierte untere Seitenteile für je eine Zellenreihe, d. h. jeweils zwei benachbarte Seitenteile sind einstückig ausgeführt.

Das jeweilige Fußteil 17 weist in der Seitenansicht eine im we­ sentlichen dreieckige Grundform auf. Es steht mit seiner schma­ len Unterseite 17c auf dem Boden 6a des Gehäuses 6, während sei­ ne Oberseite 17d in einem spitzen Winkel schräg zum Boden 6a verläuft. In den Seitenflächen 17a sind taschenförmige, an die äußere Form der Speicherzellen angepaßte Aussparungen 17b vorge­ sehen. Zur Erzielung einer raumsparenden Anordnung der Speicher­ zellen 4 sind die Aussparungen in der ersten und zweiten Seiten­ fläche eines Fußteils 17 gegeneinander versetzt ausgebildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel legen sich die Aussparungen 17b flächig gegen einen seitlichen Teilbereich der zylindrischen Rundzellen sowie gegen deren untere Stirnfläche 4c an, wobei ein ausreichender Abstand zu den in den unteren Stirnflächen 4c an­ geordneten Polen 4a verbleibt.

Die taschenförmigen Aussparungen 17b, die alle gleich gestaltet sind, erstrecken sich ausgehend von der Oberseite 17d des Fuß­ teils in einem spitzen Winkel zum Lot auf den Boden 6a des Ge­ häuses 6 nach unten, wobei der genannte Winkel demjenigen ent­ spricht, den die Oberseite 17d zu dem Boden 6a einnimmt. Die in die so beschriebenen Fußteile 17 einsetzbaren Speicherzellen 4 sind folglich entlang einer in dem genannten spitzen Winkel schräg zum Boden 6a verlaufenden schiefen Ebene angeordnet und weisen eine entsprechende Neigung zum Lot auf den Boden 6a auf.

Die Zellhalterung 7 umfaßt des weiteren, wie aus Fig. 3 ersicht­ lich ist, eine der Anzahl der Fußteile 17 entsprechende Anzahl an Kopfteilen 21. Die Kopfteile 21 sind weitgehend identisch mit den Fußteilen 17, wobei sie insbesondere taschenförmige Ausspa­ rungen 21b aufweisen, die die Speicherzellen sowohl seitlich als auch an der oberen Stirnseite 4b umfassen. Dabei wahren die Kopfteile 21 einen ausreichenden Abstand zu den Polen 4a ein­ schließlich der oberen Verbinder 19.

In einem modifizierten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zellhalterung gemäß Fig. 6 sind anstelle der taschenförmigen Ausnehmungen 17b lediglich von den Kopf- bzw. Fußteilen abragen­ de Stützelemente 22 vorgesehen, die die Speicherzellen 4 seit­ lich umgreifen und formschlüssig festhalten. Dabei sitzen die Speicherzellen 4 mit ihren unteren Stirnseiten 4c auf den schma­ len Oberseiten 17d der Fußteile 17 auf. In entsprechender Weise greifen die Kopfteile 21 an den Speicherzellen 4 an, wobei diese ebenfalls Stützelemente 22 aufweisen.

Die Fußteile 17 und Kopfteile 21 sind jeweils aus Kunststoff oder einem anderen elektrisch nicht leitenden Material gefer­ tigt, so daß sie eine galvanische Trennung der Zellelemente be­ wirken. Die galvanische Trennung kann aber auch über entspre­ chend isolierte Gehäuse der Zellen (Zellbecher) erfolgen.

Die Fußteile 17 und Kopfteile 21 sind über seitliche Linearfüh­ rungen in Form von Führungsschlitzen 6b an dem Gehäuse 6 gela­ gert und dabei unabhängig voneinander an dem Gehäuse 6 festleg­ bar, so daß zunächst die Fußteile 17 mit eingesetzten Speicher­ zellen 4 an dem Gehäuse 6 montiert und anschließend die Kopf­ teile 21 für eine allseitige formschlüssige Fixierung der Spei­ cherzellen 4 in die Führungsschlitze 6b eingesteckt und am Ge­ häuse 6 festgelegt werden können.

Die so gestaltete Zellhalterung 7 ermöglicht zum einen eine zu­ verlässige Fixierung jeder einzelnen Speicherzelle 4 in dem Ge­ häuse 6, die insbesondere bei einer unfallbedingten Stoßbean­ spruchung des Energiespeichers von Vorteil ist, da jede Spei­ cherzelle 4 einzeln abgefangen wird, ohne daß sich Verzwängungen zwischen den Zellen ergeben. Ferner sind zwischen den einander gegenüberliegenden Kopfteilen 21 sowie den einander gegenüber­ liegenden Fußteilen 17 auf einfache Weise Strömungskanäle gebil­ det, durch die Kühlluft gleichmäßig auf die eingesetzten Spei­ cherzellen 4 geleitet werden kann. Die im Gehäuse montierte Zellhalterung dient zur Versteifung des Gehäuses in Längsrich­ tung L, insbesondere dann, wenn die Kopf-, Fuß- und/oder Sei­ tenteile formschlüssig und fest in dem Gehäuse fixiert sind.

In einem modifizierten Ausführungsbeispiel sind die Fußteile 17 unlösbar mit dem Gehäuse 6 verbunden, während sämtliche abnehm­ baren Kopfteile 21, insbesondere aus Montagegründen, zu einem gitterförmigen Rahmen verbunden sein können, der formschlüssig in das Gehäuse 6 einsetzbar ist. In Querrichtung ist eine derar­ tige Zellhalterung durch Distanzelemente zu versteifen.

In einem weiteren modifizierten Ausführungsbeispiel sind je ein Fußteil 17 und ein darüber angeordnetes Kopfteil 21 einstückig zu einem Seitenteil zusammengefaßt, das eine einzelne Zellreihe seitlich begrenzt. Damit läßt sich eine Zellhalterung 7 gestal­ ten, bei der jede Zellreihe mit zwei Seitenteilen vormontierbar und als Ganzes in das Gehäuse einsetzbar ist. Bei diesem Ausfüh­ rungsbeispiel können die Seitenteile mit den Speicherzellen 4 einer Zellreihe stoffschlüssig miteinander verbunden, insbeson­ dere verklebt sein.

In einem weiteren modifizierten Ausführungsbeispiel sind je zwei einander in Querrichtung Q gegenüberliegende, korrespondierende Kopfteile 21 und die entsprechenden korrespondierenden Fußteile 17 einer Zellreihe jeweils einstückig als becherartiges Haltele­ ment ausgeführt. Da wiederum jeder Zellreihe ein derartiges be­ cherförmiges Kopfteil sowie ein entsprechendes Fußteil zugeord­ net sind, lassen sich diese mit den Speicherzellen 4 der Zell­ reihe vormontieren und z. B. verkleben sowie anschließend als Einheit in das Gehäuse 6 einsetzen.

Bei sämtlichen dargelegten Ausführungsbeispielen können an der Bodenfläche 6a und/oder der Deckelfläche des Gehäuses 6 Halte­ rungen vorgesehen sein, über die die Zellhalterungselemente in Form der Fuß-, Kopf- und/oder Seitenteile in Querrichtung Q formschlüssig in dem Gehäuse 6 festlegbar ist. Hierfür kommen insbesondere vom Gehäuse 6 abragende Gabelzinken in Frage, die die Zellhalterungselemente 7 umgreifen. Alternativ können am Ge­ häuse Dorne oder Stifte vorgesehen sein, die in Ausnehmungen an den Zellhalterungselementen 7 formschlüssig eingreifen. Ferner sind Ausnehmungen im Gehäuse 6 vorsehbar, in die die Zellhalte­ rungselemente 7 eingreifen. Außerdem sind im Boden und/oder im Deckel des Gehäuses 6 Langlöcher vorsehbar, durch die Befesti­ gungsschrauben ragen, mit denen die Zellhalterungselemente zu­ sätzlich am Gehäuse 6 fixiert werden können.

Zwischen den Fuß-, Kopf- und/oder Seitenteilen der Zellhalterung 7 sind Distanzelemente, insbesondere auf Bolzen geführte Di­ stanzröhrchen, vorsehbar, über die die Seitenteile zueinander ausgerichtet werden können. Die Distanzelemente erstrecken sich beispielsweise zwischen den sich gegenüberliegenden Seitenflä­ chen 17a bzw. 21a der Fußteile 17 bzw. der Kopfteile 21. Es ver­ steht sich, daß die Distanzelemente die Polverbinder 19, 20 nicht berühren und im Hinblick auf eine möglichst geringfügige Beeinflussung des Kühlluftstromes möglichst klein ausgeführt sind. Ferner sind zwischen benachbarten bzw. aneinanderliegenden Fuß-, Kopf- und/oder Seitenteilen und/oder zwischen diesen und dem Gehäuse 6 z. B. selbstklebende Paßscheiben zur exakten und spielfreien Positionierung bzw. Fixierung einsetzbar.

Bei sämtlichen Ausführungsbeispielen sind ferner Verspannungs­ mittel zur Verspannung der Zellhalterung 7 innerhalb des Gehäu­ ses 6 vorsehbar, mit deren Hilfe die Speicherzellen 4 innerhalb der Zellhalterung 7 zusätzlich verklemmt werden können. Dabei wird ein wenigstens geringfügiges elastisches Deformationsvermö­ gen der Zellhalterung 7 vorausgesetzt. Dem Gehäuse 6, das hierzu vorzugsweise aus einem Deckel und einem Trog besteht und aus Kunststoff hergestellt ist, ist eine metallische Rahmenkonstruk­ tion mit Winkelprofilen zugeordnet, die alle Kanten des Troges umfaßt und daran verstellbar befestigte Spannschrauben oder an­ dere verstellbare Klemmelemente aufweist. Mit Hilfe der Spann­ schrauben oder Klemmelemente läßt sich die Zellhalterung 7 ins­ besondere in Querrichtung Q unter Druckspannung setzen. Die Rah­ menkonstruktion stellt einen Bestandteil der Aufnahmevorrichtung 5 dar, die fest mit dem Fahrzeug verbunden sein kann.

Die Kühlluftansaugvorrichtung 8 der Traktionsbatterie 2 umfaßt z. B. zwei seitlich an der Fahrzeugkarosserie angeordnete Umge­ bungslufteinlässe 9, über die Kühlluft aus der Umgebung des Fahrzeuges mit Hilfe von Ansauggebläsen 11 angesaugt werden kann. In den Ansaugkanälen 10 sind Regenwasserabscheideeinrich­ tungen und Wasserabläufe 23 zur Entfernung von abgeschiedenem Regenwasser vorgesehen. Die Kühlluft wird über die Ansauggebläse 11 einem Kühlluftverteilraum 12 zugeführt, in dem ein Luftfilter 24 zur Entfernung von Partikeln aus der Kühlluft angeordnet sind. Durch eine Durchtrittsöffnung 25 wird die Kühlluftströmung in die Strömungskanäle der Zellhalterung 7 geführt, durch die sie weiter zu den in die Zellhalterung eingesetzten Speicherzel­ len 4 gelangt. Die Speicherzellen 4 werden von der Kühlluft von unten nach oben parallel gleichmäßig umströmt. Die Kühlluft ge­ langt anschließend in einen ungeteilten Kühlluftsammelraum 14 oberhalb der Zellhalterung 7 bzw. der Speicherzellen 4. Der Kühlluftsammelraum 14 stellt einen Bestandteil der Kühlluftaus­ laßvorrichtung 13 dar, die ferner eine Kühlluftauslaßleitung 15 mit einem Siebgitter 26 sowie einen Kühlluftauslaß 16 umfaßt. Der Kühlluftauslaß 16 ist vorzugsweise als fahrtwindunterstützte Absaugdüse gestaltet, an der in Folge der Umströmung des Fahr­ zeuges ein gegenüber dem Druck in dem Kühlluftsammelraum 14 re­ duzierter statischer Druck vorliegt. Dadurch wird die Abfuhr der Kühlluft aus dem Gehäuse 6 unterstützt.

In einem modifizierten Ausführungsbeispiel ist die im Heck eines Kraftfahrzeuges 1 angeordnete erfindungsgemäße Traktionsbatterie 2, wie in Fig. 7 dargestellt, mit einer Kühlluftansaugvorrich­ tung 8 mit nach oben offenem Umgebungslufteinlaß 9 versehen. Der Umgebungslufteinlaß 9 ist oberhalb der Aufnahmevorrichtung 5 des Energiespeichers 3 angeordnet, so daß ein Ansaugkanal 10 wenig­ stens abschnittsweise in vertikaler Richtung zwischen Umgebungs­ lufteinlaß 9 und einem Kühlluftverteilraum 12 verläuft. Unter­ halb des Kühlluftverteilraums 12 ist eine wiederum wenigstens abschnittsweise vertikal verlaufende Regenwasserauslaßleitung 27 vorgesehen, die in eine in Fahrtrichtung des Fahrzeuges und nach unten offene Staudrucköffnung 28 mündet. Die Geometrie der Kühl­ luftansaugvorrichtung 8 ist derart gestaltet, daß an dem Umge­ bungslufteinlaß 9 und an der Staudrucköffnung 28 in etwa dersel­ be statische Druck anliegt. Dadurch wird sichergestellt, daß durch die Regenwasserauslaßleitung 27 zwar abgeschiedenes Regen­ wasser mit Hilfe der Schwerkraft aus dem Kühlluftverteilraum 12 abgeführt wird, jedoch keine angesaugte Kühlluft durch die Re­ genwasserauslaßleitung 27 austritt.

In einem modifizierten Ausführungsbeispiel weisen alle Umge­ bungslufteinlaßleitungen 10, alle Regenwasserauslaßleitungen 27 und alle Kühlluftauslaßleitungen 15 zwischen ihren jeweiligen Einlaß- bzw. Auslaßöffnungen und der Aufnahmevorrichtung 5, ins­ besondere dem Gehäuse 6, des elektrochemischen Energiespeichers 3 einen Verlaufspunkt auf, der oberhalb einer horizontalen Mit­ telebene der Aufnahmevorrichtung 5 liegt. Das heißt, daß die be­ treffende Leitung an diesem Verlaufspunkt mit ihrem gesamten Querschnitt auf einem Niveau oberhalb der horizontalen Mittel­ ebene der Aufnahmevorrichtung 5 liegt und damit entweder einen relativen oder einen absoluten Hochpunkt im jeweiligen Lei­ tungsverlauf aufweist. Dadurch wird ermöglicht, daß die Fahr­ zeugbatterie bis maximal zur horizontalen Mittelebene der Auf­ nahmevorrichtung 5 von Wasser umgeben sein kann, beispielsweise in einem Fall, in dem sich das Fahrzeug teilweise unter Wasser befindet, ohne daß das Wasser durch die betreffenden Leitungen in die Fahrzeugbatterie eindringt. Das Gehäuse 6 der Aufnahme­ vorrichtung 5 ist in diesem Fall entsprechend wasserdicht ausge­ führt.

Claims (13)

1. Elektrochemischer Energiespeicher, insbesondere für eine Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeuges,

• - mit mehreren miteinander verschalteten Speicherzellen, die in eine gehäuseartige Aufnahmevorrichtung (5) einsetzbar sind, wel­ che eine Zellhalterung mit Strömungskanälen zur parallelen Be­ aufschlagung der Speicherzellen mit einer Temperierströmung um­ faßt, dadurch gekennzeichnet, daß
• - die Speicherzellen (4) vom Typ mit an entgegengesetzten Zel­ lenstirnseiten (4b, 4c) angeordneten elektrischen Polen (4a) sind und
• - die Zellhalterung (7) seitlich und stirnseitig an den Spei­ cherzellen (4) angreifende Mittel (17b, 21b) zur formschlüssigen Fixierung der Speicherzellen beinhalten.

2. Energiespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellhalterung (7) wenigstens ein Fußteil (17) und ein lösbar gegenüber dem Fußteil festlegbares Kopfteil (21) beinhaltet, die korrespondierende Ausnehmungen (17b, 21b) zur Aufnahme der Spei­ cherzellen (4) aufweisen.

3. Energiespeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellhalterung (7) einander in einem Abstand gegenüberliegen­ de Seitenteile mit korrespondierenden taschenförmigen Aussparun­ gen (17b, 21b) an sich gegenüberliegenden Seitenflächen (17a, 21a) zur Aufnahme mehrerer, in einer Reihe zwischen den Seiten­ teilen angeordneter Speicherzellen (4) beinhaltet.

4. Energiespeicher nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fußteil (17) fest in einem trogartigen Gehäuse (6) angeord­ net oder einstückig mit dem Gehäuse (6) ausgeführt ist.

5. Energiespeicher nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kopfteile (21) zu einem gitterförmigen Rahmen verbunden sind.

6. Energiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherzellen (4) gegenüber einer Bodenfläche (6a) des Ge­ häuses (6) geneigt und entlang einer schiefen Ebene angeordnet sind.

7. Energiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellhalterung (7) in an gegenüberliegenden Seitenwänden des Gehäuses (6) vorgesehene Linearführungen (6b) eingesetzt ist.

8. Energiespeicher nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei miteinander korrespondierenden Seitenteilen an den sich gegenüberliegenden Seitenflächen wenigstens ein Distanzele­ ment angeordnet ist.

9. Energiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmevorrichtung (5) Verspannungsmittel zur Verspannung der Zellhalterung (7), insbesondere zur Verspannung mehrerer Seitenteile in Querrichtung (Q), aufweist.

10. Energiespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellhalterung (7) an wenigstens einer an einer Boden- und/oder Deckelfläche eines Gehäuses (6) der Aufnahmevorrichtung (5) vorgesehenen Halterung in Querrichtung (Q) formschlüssig festlegbar ist.

11. Luftgekühlte Fahrzeugbatterie, insbesondere Traktionsbatte­ rie, mit

• - einer Kühlluftansaugvorrichtung und
• - einer Kühlluftauslaßvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß
• - die Fahrzeugbatterie (2) einen elektrochemischen Energiespei­ cher (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 umfaßt, der von ange­ saugter Umgebungsluft durchströmbar ist, und
• - die Kühlluftansaugvorrichtung (8) einen im oberen Bereich der Aufnahmevorrichtung (5) des Energiespeichers (3) angeordneten Umgebungslufteinlaß (9) sowie einen mit einer in Fahrtrichtung des Fahrzeuges offenen Staudrucköffnung (28) versehenen Regen­ wasserauslaß (27) aufweist.

12. Fahrzeugbatterie nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch

• - einen Kühlluftverteilraum (12), über den die angesaugte Umge­ bungsluft der Zellhalterung (7) zugeführt wird und aus dem der Regenwasserauslaß (27) ausmündet, und
• - einen bezüglich der Zellhalterung (7) dem Kühlluftverteilraum (12) gegenüberliegenden Kühlluftsammelraum (14), von dem aus ei­ ne Kühlluftauslaßleitung (15) zu einem nach unten offenen Kühl­ luftauslaß (16) führt.

13. Fahrzeugbatterie nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß alle Umgebungslufteinlaßkanäle (10), alle Regenwasserauslaßkanä­ le (23) und alle Kühlluftauslaßleitungen (15) zwischen ihren je­ weiligen Einlaß- bzw. Auslaßöffnungen und der Aufnahmevorrich­ tung (5) des elektrochemischen Energiespeichers (3) einen Ver­ laufspunkt aufweisen, der oberhalb einer horizontalen Mittel­ ebene der Aufnahmevorrichtung (5) liegt.