WO2009018940A1 - Batteriegehäuse mit angefügter fluidströmleiteinheit - Google Patents

Batteriegehäuse mit angefügter fluidströmleiteinheit Download PDF

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Jens Meintschel
Dirk Schröter
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    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the invention relates to a battery having a plurality of individual cells, wherein the preferably good thermal conductivity housing walls of adjacent individual cells in fluid-flow through flow channels forming at least partially spaced apart, according to the preamble of claim 1, as used for example in power engineering and in particular in the at least supporting battery-powered vehicle technology used and assumed to be known here.
  • a fluid For temperature control, preferably for cooling of a plurality of individual batteries arranged within a battery box, it is known to arrange their housing spaced apart from one another so that a fluid can flow through these throughflow channels formed by the housing walls. This fluid is in heat-conducting contact with these housing walls, so that a temperature of the individual batteries is made possible by the fluid.
  • High-performance batteries for example, lithium-ion cells for so-called MiId hybrid vehicles, must be cooled intensively in order to dissipate the resulting heat loss.
  • a pre-cooled fluid preferably air
  • the object of the invention is to develop a battery in which the cost and space requirements are reduced.
  • the object of the invention is achieved with a battery having the features of claim 1.
  • a fluid flow guide unit is arranged on at least one edge side of a single-cell housing of a single cell in a battery comprising a plurality of individual cells whose housing walls of adjacent individual cells have fluid-flow throughflow passages at least in regions.
  • the arrangement of a Fluidströmleitmaschine on at least one edge side of a single cell housing a single cell accounts for conventional and additionally introduced baffles, since they can be arranged in the manufacture of individual cells on the housings in a simple and cost-effective manner. Furthermore, since additional constructive holding and / or adjusting omitted, both the costs are further reduced. Likewise, the required space is reduced.
  • a deflection wall of the fluid flow guide unit which deflects the inflowing fluid into a flow channel, away from the flow direction of the flow channels in the direction of the inflowing fluid, ie in Counterflow direction, bent.
  • a deflection wall of the fluid flow guide unit which deflects the inflowing fluid into a flow channel, away from the flow direction of the flow channels in the direction of the inflowing fluid, ie in Counterflow direction, bent.
  • the housing of the individual cells are prismatic, in particular cuboid. This leads to a simple housing, which can be produced easily and inexpensively. In addition, a simple and secure fixation is possible on the bottom side and also on the edge. Such a housing is particularly vibration-proof and can be easily stacked. Also, the space is optimally usable. In addition, a stable position of the individual cells is given by possible areal arrangement or pressing together.
  • the individual cells are parallelepiped in an advantageous development of the invention, wherein the length of the broad sides of the peripheral side having a Fluidströmleitmaschine at least five times, preferably at least ten times, and more preferably at least Twenty times the length of the narrow side of the single cell.
  • At least one, preferably the inflow-side front housing wall of an individual cell is extended and bent in the region of Strömleitmaschinelichen edge side towards the direction of the inflowing fluid to form the Fluidströmleitmaschine at least, whereby this extension forms the Fluidströmleitmaschine.
  • the housing of a single cell has two housing plates, which are connected to one another at the edge, at least indirectly.
  • at least one, preferably the upstream front housing plate of a Single cell extended and formed by this extension the Fluidströmleitmaschine.
  • At least one housing plate of two adjacent individual cells has spacers which serve in a simple manner for the formation of the flow-through channels.
  • a spacer is integrated in one of the housing plates according to an embodiment of the invention, wherein the spacer protrudes in particular from its housing plate in the direction of the housing plate of an adjacent single cell.
  • the housing is particularly simple and simple and inexpensive to produce, with a clear width between the housing plates is securely enabled.
  • additional spacers are reliably avoided, so that the individual cells are vibration-proof and easily stackable and a previously common tilting of separate spacer elements is reliably avoided during assembly.
  • a good space utilization as well as a stable position given by possible areal arrangement or pressing of the individual cells to each other.
  • the spacers are formed as bulges and / or protuberances and / or nubs, which are preferably driven out of the respective housing wall and / or embossed.
  • This allows a simple housing, a simple and inexpensive production and a good vibration protection, easy stacking and space utilization and a stable position due to possible areal arrangement or pressing of the individual cells together.
  • integrated spacers which are formed by embodiments of the housing wall itself, the inside diameter of the flow channels without additional Secured components.
  • the individual cells combined to form a battery are arranged within a fluid-flowable battery box, which is supplied with the fluid on the outside.
  • the fluid is also on the outside again targeted removed from the fluid-flowable battery box.
  • the individual cells are supported within the battery box, in particular at the edge, wherein this edge-side holder is advantageously carried out on at least one edge region of the housing, which is free of the Fluidströmleitmaschine. This allows a largely effective and constant temperature of the battery, since the cooling fluid is easily and homogeneously distributed to all individual cells flowed.
  • the fluid is at least indirectly heat-conducting connected to the heat-conducting medium of an air conditioner, preferably a motor vehicle.
  • an air conditioner preferably a motor vehicle.
  • a heat exchanger is arranged. This allows a simple construction with existing components.
  • the heat conducting medium of the air conditioning system as a fluid for cooling the battery, a largely effective and constant temperature control of the battery is also ensured.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a single cell constructed as a flat cell with a fluid flow guide unit integrated in the individual cell housing and laterally projecting,
  • FIG. 2 is a schematic side view of the single cell according to FIG. 1
  • Fig. 3 shows a schematic perspective view of a plurality of
  • FIG. 4 shows a schematic side view of the battery according to FIG. 3 with a battery box surrounding the single cell assembly.
  • Figure 1 shows a perspective view of a single cell 1.
  • the single cell 1 is formed as a flat galvanic cell with a single cell housing 2, which is formed in particular of metal.
  • the two housing plates 2.1, 2.2 are peripherally connected at least indirectly, in particular positively and optionally materially connected to each other, in particular pressed or welded.
  • the single cell 1 comprises flag-like extensions of the housing plates 2.1 and 2.2 (also called pole lugs).
  • the respective housing plate 2.1 and 2.2 is formed in particular from a thin metal sheet, which is shaped such that a largely large-scale, rectangular or rectangular recess 4 is surrounded by an edge 5.
  • the housing plates are arranged 2.1 and 2.2 on their edges 5 to each other, wherein through the recesses 4, a cavity is formed, in which in a manner not shown to electrode foils coated with electrochemically active materials AIu and copper foils an electrode stack are combined and arranged, wherein the individual electrode films are electrically and spatially separated by a separator, preferably a film, from each other.
  • the single cell 1 is preferably prismatic and in particular cuboid, so that it can be stacked in a simple manner. At the same time results in a good space utilization and a stable location.
  • the length of the broad side of the single cell housing 2 at least five times, preferably at least ten times or more preferably at least twenty times the length of the narrow side.
  • At least one of the housing plates 2.1 or 2.2 or as shown in both at least one spacer 6 is integrated at least.
  • the spacer 6 projects preferably from the respective housing plate 2.1 or 2.2 out of the bottom of the recess 4 to the outside of the adjacent housing plate 2.2 or 2.1 an adjacent single cell 1 addition.
  • the one or more spacers 6 are formed, for example, as a material bulge and / or a protuberance and / or a knob in the bottom region of the recess 4, which is expelled from the respective housing plate 2.1 or 2.2, or is formed in this.
  • a fluid flow guide unit 7 is arranged on at least one edge side 5.1 of the edge 5 of at least one of the housing plates 2.1 or 2.2.
  • the Fluidströmleittician 7 extends in particular over the entire width of the edge side 5.1, in particular that side of the housing is used as edge side 5.1 for the Fluidströmleitmaschine 7, which forms the broad side of the housing plate 2.1 or 2.2.
  • the Fluidströmleitmaschine 7 is formed as an extension of the edge side 5.1 of the respective housing plate 2.1.
  • the Fluidströmleittician 7 may be formed as a separate element and be held on the edge side 5.1 or between two housing plates 2.1 and 2.2.
  • the Fluidströmleithow 7 is slightly bent or rounded to act on the surface of the housing plates 2.1 and 2.2 and forms a Umlenkwandung, preferably in the form of a quarter circle for deflecting and supplying the inflowing cooling medium.
  • the Fluidströmleitwork 7 is preferably made of metal, in particular as an extension of the respective housing plate 2.1 itself and preferably as a curved extension of the respective housing plate 2.1 and thus designed as a bent metal sheet.
  • the Fluidströmleithow 7 from another suitable material in particular made of plastic and arranged as a plastic molded part on the edge side 5.1 or the relevant housing plate 2.1, in particular be formed or molded.
  • Figure 2 shows the single cell 1 according to Figure 1 viewed in side view from below.
  • FIG. 3 shows a perspective view of a battery 8 formed from a plurality of individual cells 1 (also called a single-cell composite), each having fluid flow guide units 7 integrated on the individual cell housing 2.
  • the individual cells 1 are stacked plane-parallel one above the other, wherein the electrical connections 3 of all individual cells 1 as flag-like housing extensions on the narrow side of the peripheral edge 5 of the housing plates 2.1 and 2.2 of the single cell housing 2 and the Fluidströmleitmaschineen 7 as curved or rounded housing extensions on the wide edge side 5.1 protrude from the peripheral edge 5.
  • the housing plates 2.1 with an integrated Fluidströmleitmaschine 7 provided.
  • that housing plate 2.1 of the respective single cell 1, the Fluidströmleitmaschine 7, in the inflow of the fluid, in particular a cooling medium, such as. B. cooling air, the front plate is.
  • the individual cells 1 are connected to each other.
  • the individual cells 1 can be connected to one another in a form-fitting and cohesive manner, for example via the adjoining spacers 6 integrated in the housing plates 2.1, 2.2 of the respective individual cell 1.
  • the single cell 1 can be directly or indirectly connected to each other at the edge.
  • unillustrated U-shaped clamp (s) are or are arranged on the protruding edges 5 of at least two or more or preferably all of the individual cells 1.
  • the individual cells 1 are further arranged such that housing plates 2.1 and 2.2 of the same polarity of two adjacent individual cells 1 adjacent to each other, so that their electrical connections 3 of the same polarity material and positively connected, z. B. welded or pressed, are.
  • the fluid flow guide unit 7 deflects the inflowing fluid via the curved or rounded deflection wall into a throughflow channel 9 formed between two housing plates 2.1 and 2.2 adjoining individual cells 1.
  • the deflection wall of the Fluidströmleitmaschine 7 is bent away from the flow direction of the flow channels 9 in the direction of the inflowing fluid and formed baffle-shaped.
  • the fluid in particular air from the cooling channel, for example, a connectable air conditioning on the one side of the battery 8 specifically in the cell space, ie the flow channel 9 promoted and discharged from this on the other side of the battery 8 in the air conditioner or an outlet.
  • it makes sense to reduce the diameter of the inflowing cooling channel to the extent that the fluid flows off via the flow-through channels 9. The same applies in the reverse context for the cooling fluid receiving the outflowing fluid.
  • the size of the flow channels 9 is determined by the height of the protruding from the bottom of the housing plates 2.1 and / or 2.2 spacers. 6
  • FIG. 4 shows the battery 9 according to FIG. 3 in side view.
  • the stacked to a cell composite single cells 1 are arranged in a surrounding battery box 10.
  • the individual cells 1 are held within the battery box 10 in particular at the edge in a manner not shown in detail.
  • the peripheral holder with at least one of the sides of the edge 5 takes place on the battery box 10, which is free of the Fluidströmleitmaschine 7.
  • the individual cells 1 are arranged in the battery box 10 such that in vertical extension below and above the individual cells 1 in the battery box 10, an inflow channel 11 or an outflow channel 12 is formed for a fluid, in particular a cooling fluid.
  • the fluid is guided from the outside at the bottom in the flow direction R in the battery box 10.
  • the fluid may in particular be a cooling medium, such as. B. cooling air, especially fresh air.
  • the fluid may be at least indirectly thermally conductive connected to a heat conducting medium of an air conditioner, preferably a motor vehicle.
  • a heat exchanger not shown, is provided for heat transfer between the fluid and the heat transfer medium.
  • the fluid is introduced from the outside in the flow direction R in the inflow channel 11 of the battery box 10.
  • the fluid is deflected in deflection flow direction U into the throughflow channels 9 formed between the individual cells 1 by the spacers 6.
  • the fluid flows through the flow channels 9, so that the surfaces of the individual cells 1 are acted upon by the fluid for cooling.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterie (8), bestehend aus mehreren Einzelzellen (1), deren gegenseitige, vorzugsweise gut wärmeleitende Gehäuseplatten (2.1, 2.2) zumindest bereichsweise fluiddurchströmbare Durchströmkanäle (9) ausbildend voneinander beabstandet sind. Erfindungsgemäß ist an wenigstens einer Randseite (5.1) eines Einzelzellengehäuses (2) einer Einzelzelle (1) eine Fluidströmleiteinheit (7) angeordnet.

Description

BATTERIEGΞHAUSE MIT ANGEFÜGTER FLÜIDSTRÖMLEITEINHEIT
Die Erfindung betrifft eine Batterie mit mehreren Einzelzellen, wobei die vorzugsweise gut wärmeleitenden Gehäusewandungen benachbarter Einzelzellen in fluiddurchströmbare Durchströmkanäle ausbildender Weise zumindest bereichsweise voneinander beabstandet sind, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , wie sie beispielsweise in der Energietechnik und hierbei insbesondere in der zumindest unterstützend batteriebetriebenen Fahrzeugtechnik eingesetzt und hier als bekannt unterstellt wird.
Zur Temperierung, vorzugsweise zur Kühlung von mehreren innerhalb eines Batteriekastens angeordneten einzelnen Batterien ist es bekannt, deren Gehäuse beabstandet voneinander aufzustellen, so dass zwischen diesen durch die Gehäusewandungen gebildeten Durchströmkanäle ein Fluid durchströmen kann. Dieses Fluid steht in wärmeleitendem Kontakt mit diesen Gehäusewandungen, so dass eine Temperierung der einzelnen Batterien durch das Fluid ermöglicht ist.
Hochleistungsbatterien, zum Beispiel Lithium-Ionen-Zellen für so genannte MiId- Hybrid-Fahrzeuge, müssen intensiv gekühlt werden, um die entstehende Verlustwärme abzuführen. Vorteilhaft ist eine Fluid gestützte indirekte Kühlung durch den Klimakreislauf oder eine direkte Kühlung mittels einem vorgekühlten Fluid, vorzugsweise Luft, das zwischen die Zellen geleitet wird. Zur Führung des Fluidstroms durch den Zellzwischenraum werden bislang spezielle Leitbleche und -gitter eingesetzt. Diese sind bauraumaufwändig und teuer.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Batterie zu entwickeln, bei der die Kosten und der Bauraumbedarf reduziert sind.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit einer Batterie mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß ist bei einer Batterie aus mehreren Einzelzellen, deren gut wärmeleitenden Gehäusewandungen benachbarter Einzelzellen in fluiddurchströmbare Durchströmkanäle ausbildender Weise zumindest bereichsweise voneinander beabstandet sind, an wenigstens einer Randseite eines Einzelzellengehäuses einer Einzelzelle eine Fluidströmleiteinheit angeordnet. Durch die Anordnung einer Fluidströmleiteinheit an wenigstens einer Randseite eines Einzelzellengehäuses einer Einzelzelle entfallen bislang übliche und zusätzlich einzubringende Leitbleche, da sie bereits bei der Herstellung der Einzelzellen an deren Gehäusen auf einfache und kostengünstige Weise angeordnet werden können. Da ferner zusätzliche konstruktive Halte- und/oder Justierelemente entfallen, sind sowohl die Kosten weiter verringert. Ebenso ist der benötigte Bauraum reduziert.
Zur Verbesserung des Strömverhaltens des Fluids und somit zur effektiveren Kühlung ist in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung eine Umlenkwandung der Fluidströmleiteinheit, die das zuströmende Fluid in einen Durchströmkanal umlenkt, von der Durchströmrichtung der Durchströmkanäle weg und zwar in Richtung zu dem zuströmenden Fluid hin, also in Gegenströmrichtung, gebogen. Von besonderem Vorteil ist es hierbei die Umlenkwandung der Fluidströmleiteinheit gerundet, vorzugsweise in Form eines Viertel kreises auszubilden, wodurch die Strömung widerstandsfreier ist.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sind die Gehäuse der Einzelzellen prismatisch, insbesondere quaderförmig ausgebildet. Dies führt zu einem einfachen Gehäuse, welches einfach und preiswert hergestellt werden kann. Zudem ist bodenseitig und auch randseitig eine einfache und sichere Fixierung ermöglicht. Ein solches Gehäuse ist besonders vibrationssicher und lässt sich leicht stapeln. Auch ist der Bauraum optimal nutzbar. Zudem ist eine stabile Lage der Einzelzellen durch mögliche flächige Anordnung oder Pressung aneinander gegeben.
Aus Platzgründen und auch im Sinne einer effizienten sowie zumindest gleichartigen Temperierung der Innenbereiche der Batterie sind in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Einzelzellen quaderförmig, wobei die Länge der Breitseiten einer die Fluidströmleiteinheit aufweisenden Randseite wenigstens das Fünffache, bevorzugt wenigstens das Zehnfache und besonders bevorzugt wenigstens das Zwanzigfache der Länge der Schmalseite der Einzelzelle beträgt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist zur Ausbildung der Fluidströmleiteinheit wenigstens eine, vorzugsweise die zuströmseitig vordere Gehäusewandung einer Einzelzelle verlängert und im Bereich der strömleiteinheitlichen Randseite endseitig zur Richtung des zuströmenden Fluids hin abgebogen, wodurch diese Verlängerung die Fluidströmleiteinheit ausbildet. Dies ermöglicht eine besonders stabile Fluidströmleiteinheit.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Gehäuse einer Einzelzelle zwei Gehäuseplatten auf, die randseitig zumindest mittelbar miteinander verbunden sind. In diesem Fall ist es unter anderem sinnvoll, dass wenigstens eine, vorzugsweise die zuströmseitig vordere Gehäuseplatte einer Einzelzelle verlängert und durch diese Verlängerung die Fluidströmleiteinheit ausgebildet ist. Dies stellt ein besonders einfach ausgeführtes Gehäuse dar, welches einfach und kostengünstig hergestellt werden kann.
Bei Gehäuse mit zwei randseitig miteinander verbundenen Gehäuseplatten weist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zumindest eine Gehäuseplatte zweier benachbarter Einzelzellen Distanzhalter auf, die auf einfache Weise zur Ausbildung der Durchströmkanäle dienen.
Für eine einfache, insbesondere prägende Herstellung der Gehäuseplatten ist gemäß einer erfindungsgemäßen Weiterbildung ein Distanzhalter in einer der Gehäuseplatten integriert, wobei der Distanzhalter insbesondere von seiner Gehäuseplatte in Richtung der Gehäuseplatte einer benachbarten Einzelzelle abragt. Durch eine derartige integrierte Ausführung eines Distanzhalters ist das Gehäuse besonders einfach ausgeführt und einfach und preiswert herstellbar, wobei eine lichte Weite zwischen den Gehäuseplatten sicher ermöglicht ist. Insbesondere sind zusätzliche Distanzelemente sicher vermieden, so dass die Einzelzellen vibrationssicher und leicht stapelbar sind und ein bisher übliches Verkanten von separaten Distanzelementen bei einer Montage sicher vermieden ist. Zudem sind eine gute Bauraumausnutzung sowie ein stabile Lage durch mögliche flächige Anordnung oder Pressung der Einzelzellen aneinander gegeben.
In einer einfach herzustellenden Weise sind die Distanzhalter als Materialauswölbungen und/oder Ausstülpungen und/oder Noppen ausgebildet, die aus der betreffenden Gehäusewand vorzugsweise ausgetrieben und/oder eingeprägt sind. Dies ermöglicht ein einfaches Gehäuse, eine einfache und preiswerte Herstellung sowie eine gute Vibrationssicherung, eine leichte Stapelung und gute Bauraumausnutzung sowie eine stabile Lage durch mögliche flächige Anordnung oder Pressung der Einzelzellen aneinander. Durch derartige integrierte Distanzhalter, welche durch Ausbildungen der Gehäusewand selbst gebildet sind, ist die lichte Weite der Durchströmkanäle ohne zusätzliche Komponenten gesichert.
In sinnvoller Weise sind die zu einer Batterie zusammengefassten Einzelzellen innerhalb eines fluiddurchströmbaren Batteriekastens angeordnet, der außenseitig mit dem Fluid versorgt wird. In zweckmäßiger Weise wird das Fluid auch außenseitig wieder gezielt aus dem fluiddurchströmbaren Batteriekasten entfernt. Günstiger Weise sind die Einzelzellen innerhalb des Batteriekastens insbesondere randseitig gehaltert, wobei diese randseitige Halterung in günstiger Weise an wenigstens einem Randbereich des Gehäuses erfolgt, der frei von der Fluidströmleiteinheit ist. Dies ermöglicht eine weitgehend effektive und gleichbleibende Temperierung der Batterie, da das Kühlfluid einfach und homogen auf alle Einzelzellen verteilt zuströmbar ist.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist das Fluid zumindest mittelbar wärmeleitend mit dem Wärmeleitmedium einer Klimaanlage, vorzugsweise eines Kraftfahrzeugs verbunden. Von besonderem Vorteil ist hierbei zum Wärmeübertrag zwischen dem Fluid und dem Wärmeleitmedium ein Wärmetauscher angeordnet. Hierdurch ist eine einfache Konstruktion mit bereits vorhandenen Bauteilen ermöglicht. Durch die Verwendung des Wärmeleitmediums der Klimaanlage auch als Fluid zur Kühlung der Batterie ist zudem eine weitgehend effektive und gleich bleibende Temperierung der Batterie sichergestellt.
Weitere sinnvolle Ausgestaltungen der Erfindung sind den verbleibenden Unteransprüchen entnehmbar. Im Übrigen wird die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 schematisch in perspektivischer Darstellung eine als Flachzelle ausgebildete Einzelzelle mit einer im Einzelzellengehäuse integrierten und seitlich hinausragenden Fluidströmleiteinheit,
Fig. 2 schematisch in Seitenansicht die Einzelzelle gemäß Figur 1 , Fig. 3 schematisch in perspektivischer Ansicht eine aus mehreren
Einzelzellen gebildete Batterie mit jeweils am Einzelzellengehäuse integrierter Fluidströmleiteinheit,
Fig. 4 schematisch in Seitenansicht die Batterie gemäß Figur 3 mit einem den Einzelzellenverbund umgebenden Batteriekasten.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Figur 1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Einzelzelle 1. Die Einzelzelle 1 ist dabei als eine flache galvanische Zelle ausgebildet mit einem Einzelzellengehäuse 2, das insbesondere aus Metall gebildet ist. Die Einzelzelle 1 ist als eine bipolare Zelle mit jeweils zwei Gehäuseplatten 2.1 und 2.2 (= zueinander korrespondierenden Gehäusehälften) ausgebildet, die durch einen Isolator getrennt sind. Es können auch anders geformte galvanische Einzelzellen 1 vorgesehen sein. Dabei sind die zwei Gehäuseplatten 2.1 , 2.2 randseitig zumindest mittelbar miteinander verbunden, insbesondere form- und gegebenenfalls stoffschlüssig miteinander verbunden, insbesondere gepresst oder verschweißt.
Als elektrische Anschlüsse 3 umfasst die Einzelzelle 1 fahnenartige Verlängerungen der Gehäuseplatten 2.1 und 2.2 (auch Polfahnen genannt).
Die jeweilige Gehäuseplatte 2.1 und 2.2 ist insbesondere aus einem dünnen Metallblech gebildet, das derart geformt ist, dass eine weitgehend großflächige, quader- oder rechteckförmige Vertiefung 4 von einem Rand 5 umgeben ist. Dabei sind die Gehäuseplatten 2.1 und 2.2 auf ihren Rändern 5 aneinander aufliegend angeordnet, wobei durch deren Vertiefungen 4 ein Hohlraum gebildet ist, in welchem in nicht näher dargestellter Art und Weise Elektrodenfolien mit elektrochemisch wirksamen Materialien beschichteten AIu- und Kupferfolien zu einem Elektrodenstapel zusammengefasst und angeordnet sind, wobei die einzelnen Elektrodenfolien durch einen Separator, vorzugsweise eine Folie, voneinander elektrisch und auch räumlich getrennt sind.
Die Einzelzelle 1 ist bevorzugt prismatisch und insbesondere quaderförmig ausgeführt, so dass sie auf einfache Weise gestapelt werden kann. Gleichzeitig ergibt sich eine gute Bauraumausnutzung und eine stabile Lage. Dabei weist die Länge der Breitseite des Einzelzellengehäuses 2 wenigstens das Fünffache, bevorzugt wenigstens das Zehnfache oder besonders bevorzugt wenigstens das Zwanzigfache der Länge der Schmalseite auf.
Zur Beabstandung aneinander grenzender Einzelzellen 1 bei Übereinanderstapelung ist zumindest in einer der Gehäuseplatten 2.1 oder 2.2 oder wie dargestellt in beiden jeweils mindestens ein Distanzhalter 6 integriert. Der Distanzhalter 6 ragt bevorzugt von der jeweiligen Gehäuseplatte 2.1 bzw. 2.2 aus dem Boden der Vertiefung 4 nach außen zur angrenzenden Gehäuseplatte 2.2 bzw. 2.1 einer benachbarten Einzelzelle 1 hinaus. Der oder die Distanzhalter 6 sind beispielsweise als eine Materialauswölbung und/oder eine Ausstülpung und/oder eine Noppen im Bodenbereich der Vertiefung 4 ausgebildet, die aus der jeweiligen Gehäuseplatte 2.1 oder 2.2 ausgetrieben, ausgeformt ist bzw. in diese geprägt ist.
Zur Beaufschlagung der Außenflächen der Gehäuseplatten 2.1, 2.2 mit einem Kühlmedium, insbesondere Kühlluft oder einem anderen geeigneten Kühlmedium ist an zumindest einer Randseite 5.1 des Randes 5 zumindest einer der Gehäuseplatten 2.1 oder 2.2 eine Fluidströmleiteinheit 7 angeordnet. Dabei erstreckt sich die Fluidströmleiteinheit 7 insbesondere über die gesamte Breite der Randseite 5.1 , wobei insbesondere diejenige Gehäuseseite als Randseite 5.1 für die Fluidströmleiteinheit 7 genutzt wird, welche die Breitseite der Gehäuseplatte 2.1 oder 2.2 bildet. Somit ist eine effektive und wirksame Beaufschlagung der Gehäuseplatten 2.1 bzw. 2.2 mit dem Kühlmedium gegeben. In einer möglichen Ausführungsform ist die Fluidströmleiteinheit 7 als eine Verlängerung der Randseite 5.1 der betreffenden Gehäuseplatte 2.1 ausgebildet. Alternativ kann in nicht näher dargestellter Art und Weise die Fluidströmleiteinheit 7 als ein separates Element ausgebildet sein und an der Randseite 5.1 oder zwischen beiden Gehäuseplatten 2.1 und 2.2 gehalten sein.
Die Fluidströmleiteinheit 7 ist zur Beaufschlagung der Oberfläche der Gehäuseplatten 2.1 bzw. 2.2 leicht gebogen oder gerundet ausgeführt und bildet eine Umlenkwandung, vorzugsweise in Form eines Viertelkreises zur Umlenkung und Zuführen des zuströmenden Kühlmediums. Die Fluidströmleiteinheit 7 ist bevorzugt aus Metall, insbesondere als Verlängerung der betreffenden Gehäuseplatte 2.1 selbst und bevorzugt als eine gebogene Verlängerung der betreffenden Gehäuseplatte 2.1 und somit als ein gebogenes Metallblech ausgeführt. Auch kann die Fluidströmleiteinheit 7 aus einem anderen geeigneten Material, insbesondere aus Kunststoff und als ein Kunststoffformteil an der Randseite 5.1 oder der betreffenden Gehäuseplatte 2.1 angeordnet, insbesondere ausgeformt oder angeformt sein.
Figur 2 zeigt die Einzelzelle 1 gemäß Figur 1 in Seitenansicht von unten betrachtet.
Figur 3 zeigt in perspektivischer Ansicht eine aus mehreren Einzelzellen 1 (auch Einzelzellenverbund genannt) gebildete Batterie 8 mit jeweils am Einzelzellengehäuse 2 integrierter Fluidströmleiteinheiten 7.
Dabei sind die Einzelzellen 1 planparallel übereinander gestapelt, wobei die elektrischen Anschlüsse 3 aller Einzelzellen 1 als fahnenartige Gehäuseverlängerungen an der schmalen Seite des umlaufenden Randes 5 der Gehäuseplatten 2.1 und 2.2 vom Einzelzellengehäuse 2 und die Fluidströmleiteinheiten 7 als gebogene oder gerundete Gehäuseverlängerungen an der breiten Randseite 5.1 des umlaufenden Randes 5 abragen. Dabei ist jeweils nur eine der Gehäuseplatten 2.1 mit einer integrierten Fluidströmleiteinheit 7 versehen. Bevorzugt weist dabei diejenige Gehäuseplatte 2.1 der jeweiligen Einzelzelle 1 die Fluidströmleiteinheit 7 auf, die in Zuströmrichtung des Fluids, insbesondere eine Kühlmediums, wie z. B. Kühlluft, die vordere Platte ist.
Darüber hinaus sind die Einzelzellen 1 miteinander verbunden. In einer möglichen Ausführungsform können die Einzelzellen 1 beispielsweise über die aneinander anliegenden, in den Gehäuseplatten 2.1 , 2.2 der jeweiligen Einzelzelle 1 integrierten Distanzhalter 6 form- und stoffschlüssig miteinander verbunden sein. Alternativ können die Einzelzelle 1 randseitig direkt oder mittelbar miteinander verbunden sein. Insbesondere ist oder sind beispielsweise nicht dargestellte u- förmige Klemme/n auf die abstehenden Ränder 5 mindestens zweier oder mehrerer oder bevorzugt aller Einzelzellen 1 angeordnet.
Die Einzelzellen 1 sind ferner derart zueinander angeordnet, dass Gehäuseplatten 2.1 und 2.2 gleicher Polarität zweier benachbarter Einzelzellen 1 aneinander angrenzen, so dass deren elektrische Anschlüsse 3 gleicher Polarität miteinander stoff- und formschlüssig verbunden, z. B. geschweißt oder verpresst, sind.
Zur Beaufschlagung der Oberflächen der Gehäuseplatten 2.1 und 2.2 mit einem kühlenden Fluid lenkt die Fluidströmleiteinheit 7 das zuströmende Fluid über die gebogene oder gerundete Umlenkwandung in einen zwischen zwei Gehäuseplatten 2.1 und 2.2 aneinander angrenzender Einzelzellen 1 gebildeten Durchströmkanal 9 um. Dazu ist die Umlenkwandung der Fluidströmleiteinheit 7 von der Durchströmrichtung der Durchströmkanäle 9 weg in Richtung zum zuströmenden Fluid hin gebogen und leitblechförmig ausgebildet. Damit wird das Fluid, insbesondere Luft vom Kühlkanal beispielsweise einer anschließbaren Klimaanlage auf der einen Seite der Batterie 8 gezielt in den Zellzwischenraum, also den Durchströmkanal 9 gefördert und von diesem auf der anderen Seite der Batterie 8 in die Klimaanlage oder einen Auslass abgeführt. Zur Verbesserung der Gleichförmigkeit der Strömung des Fluids ist es sinnvoll, den Durchmesser des zuströmenden Kühlkanals in dem Maße zu verringern, in dem das Fluid über die Durchströmkanäle 9 abströmt. Das Gleiche gilt im umgekehrten Zusammenhang für den das abströmende Fluid aufnehmenden Kühlkanal.
Die Größe der Durchströmkanäle 9 ist dabei bestimmt durch die Höhe der aus dem Boden der Gehäuseplatten 2.1 und/oder 2.2 herausragenden Distanzhalter 6.
Figur 4 zeigt die Batterie 9 gemäß Figur 3 in Seitenansicht. Dabei sind die zu einem Zellenverbund gestapelten Einzelzellen 1 in einem die umgebenden Batteriekasten 10 angeordnet. Die Einzelzellen 1 sind innerhalb des Batteriekastens 10 insbesondere randseitig in nicht näher dargestellter Art und Weise gehaltert. Dabei erfolgt die randseitige Halterung mit wenigstens einer der Seiten des Randes 5 am Batteriekasten 10, die frei von der Fluidströmleiteinheit 7 ist.
Die Einzelzellen 1 sind derart im Batteriekasten 10 angeordnet, dass in vertikaler Ausdehnung unter- und oberhalb der Einzelzellen 1 im Batteriekasten 10 ein Zuströmkanal 11 bzw. ein Abströmkanal 12 für ein Fluid, insbesondere ein Kühlfluid ausgebildet ist.
Wie dargestellt, wird das Fluid von außen bodenseitig in Strömungsrichtung R in den Batteriekasten 10 geführt. Bei dem Fluid kann es sich insbesondere um ein Kühlmedium, wie z. B. Kühlluft, insbesondere Frischluft handeln. Alternativ kann das Fluid zumindest mittelbar wärmeleitend mit einem Wärmeleitmedium einer Klimaanlage, vorzugsweise eines Kraftfahrzeugs verbunden sein. Hierbei ist zum Wärmeübertrag zwischen dem Fluid und dem Wärmeleitmedium ein nicht näher dargestellter Wärmetauscher vorgesehen. Durch die Verwendung des Wärmeleitmediums der Klimaanlage auch als Fluid zur Kühlung der Batterie 8 ist zudem eine weitgehend effektive und gleich bleibende Temperierung der Batterie 8 und der Einzelzellen 1 sichergestellt.
Im Betrieb der Batterie 8 wird diese bevorzugt fortlaufend oder bedarfsweise gekühlt. Dabei wird das Fluid von außen in Strömungsrichtung R in den Zuströmkanal 11 des Batteriekastens 10 eingeführt. Mittels der an in Strömungsrichtung R gesehen vorderen Gehäuseplatten 2.1 integrierten Fluidströmleiteinheiten 7 der Einzelzellen 1 wird das Fluid in Umlenkströmrichtung U in die zwischen den Einzelzellen 1 durch die Distanzhalter 6 gebildeten Durchströmkanäle 9 umgelenkt. Das Fluid durchströmt die Durchströmkanäle 9, so dass die Oberflächen der Einzelzellen 1 mit dem Fluid zur Kühlung beaufschlagt werden. Strömungsausgangsseitig der Durchströmkanäle 9 wird das Fluid in Abströmrichtung A in den Abströmkanal 12 über diesen nach außen z. B. in einen nicht dargestellten Kühlkanal einer Klimaanlage geführt.

Claims

Patentansprüche
1 . Batterie (8), bestehend aus mehreren Einzelzellen (1), deren gegenseitigen, vorzugsweise gut wärmeleitenden Gehäusewandungen zumindest bereichsweise fluiddurchströmbare Durchströmkanäle (9) ausbildend voneinander beabstandet sind, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einer Randseite (5.1) eines Einzelzellengehäuses (2) einer
Einzelzelle (1 ) eine Fluidströmleiteinheit (7) angeordnet ist.
2. Batterie nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine zuströmendes Fluid in einen Durchströmkanal (9) umlenkende Umlenkwandung der Fluidströmleiteinheit (7) von der Durchströmrichtung der Durchströmkanäle (9) weg in Richtung zum zuströmenden Fluid hin ausgebildet ist.
3. Batterie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine zuströmendes Fluid in einen Durchströmkanal (9) umlenkende Umlenkwandung der Fluidströmleiteinheit (7) gerundet, vorzugsweise in Form eines Viertelkreises ausgebildet ist.
Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einzelzelle (1 ) prismatisch ist.
Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einzelzelle (1 ) quaderförmig ist.
Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einzelzelle (1 ) quaderförmig ist und dass die Länge der Breitseite einer die Fluidströmleiteinheit (7) aufweisenden Randseite (5.1 ) der Einzelzelle (1 ) wenigstens das Fünffache, bevorzugt wenigstens das Zehnfache und besonders bevorzugt wenigstens das Zwanzigfache der Länge der Schmalseite der Einzelzelle (1 ) beträgt.
Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung der Fluidströmleiteinheit (7) wenigstens eine, vorzugsweise die zuströmseitig vordere Gehäuseplatte (2.1 ) einer Einzelzelle (7) verlängert und im Bereich der strömleiteinheitlichen Randseite (5.1 ) endseitig zur Richtung des zuströmenden Fluids hin abgebogen ist und dass diese Verlängerung die Fluidströmleiteinheit (7) ausbildet.
Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einzelzellengehäuse (2) einer Einzelzelle (1 ) zwei Gehäuseplatten (2.1 , 2.2) aufweist, die randseitig miteinander verbunden sind und dass wenigstens eine, vorzugsweise die zuströmseitig vordere Gehäuseplatte (2.1 ) einer Einzelzelle (1 ) verlängert ist und dass diese Verlängerung die Fluidströmleiteinheit (7) ausbildet.
9. Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einzelzellengehäuse (2) einer Einzelzelle (1) zwei Gehäuseplatten (2.1 , 2.2) aufweist, die randseitig zumindest mittelbar miteinander verbunden sind, und dass zumindest eine Gehäuseplatte (2.1 , 2.2) zweier benachbarter Einzelzellen (1) zur Ausbildung eines Durchströmkanals (9) mit einem Distanzhalter (6) versehen ist.
10. Batterie nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Distanzhalter (6) in einer Gehäuseplatte (2.1 , 2.2) integriert ist.
11. Batterie nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Distanzhalter (6) von der Gehäuseplatte (2.1) in Richtung der Gehäuseplatte (2.2) der benachbarten Einzelzelle (1) abragt.
12 . Batterie nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Distanzhalter (6) eine Materialauswölbung und/oder eine Ausstülpung und/oder eine Noppe ist, die aus der betreffenden Gehäusewand der Gehäuseplatte (2.1, 2.2) ausgetrieben bzw. geprägt ist.
13. Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (8) einen Batteriekasten (10) aufweist und das die Einzelzellen (1) innerhalb des fluiddurchströmbaren Batteriekastens (10) angeordnet sind.
14 . Batterie nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid zumindest mittelbar wärmeleitend mit dem Wärmeleitmedium einer Klimaanlage, vorzugsweise eines Kraftfahrzeugs verbunden ist.
15. Batterie nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zum Wärmeübertrag zwischen dem Fluid und dem Wärmeleitmedium ein Wärmetauscher angeordnet ist.
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