AT13313U1 - Elektrischer Energiespeicher - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher (1), insbesondere für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, welcher eine Vielzahl an elektrisch miteinander verbundenen, insbesondere flachen und im wesentlichen plattenförmigen Batteriezellen (3) aufweist, welche in zumindest einem Stapel (2) nebeneinander oder übereinander angeordnet sind, wobei zumindest auf einer Seite des Energiespeichers (1) aus dem Stapel (2) hervorragende Zellpole (5) angeordnet sind, und wobei auf der Seite der Zellpole (5) der Energiespeicher (1) eine Wärmeleitplatte (6) aufweist, welche im Bereich der Zellpole (5) Ausnehmungen (8) aufweist, um die Zellpole (5) zu umfassen. Eine besonders effektive thermische Konditionierung des Energiespeichers (1) wird ermöglicht, wenn die in Richtung der vorstehenden Zellpole (5) gemessene Höhe (t) der Ausnehmungen (8) geringer ist, als die Höhe (H) der Wärmeleitplatte (6), wobei die Zellpole (5) innerhalb der Ausnehmungen (8) enden.

Description

österreichisches Patentamt AT13 313U1 2013-10-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher, insbesondere für ein Elektro-oder Hybridfahrzeug, welcher eine Vielzahl an elektrisch miteinander verbundenen, insbesondere flachen und im wesentlichen plattenförmigen Batteriezellen aufweist, welche in zumindest einem Stapel nebeneinander oder übereinander angeordnet sind, wobei zumindest auf einer Seite des Energiespeichers aus dem Stapel hervorragende Zellpole angeordnet sind, und wobei auf der Seite der Zellpole der Energiespeicher eine Wärmeleitplatte aufweist, welche im Bereich der Zellpole Ausnehmungen aufweist, um die Zellpole zu umfassen.

[0002] Aus der DE 10 2007 063 178 B4 ist eine Batterie mit einer Wärmeleitplatte zum Temperieren dieser bekannt, wobei die Batterie mehrere parallel und/ oder seriell miteinander ver-schaltete Einzelzellen aufweist, welche wärmeleitend mit der Wärmeleitplatte verbunden sind, wobei die Wärmeleitplatte im Bereich der Pole der Einzelzellen Einschnitte aufweist, in oder durch welche die Zellpole hinein bzw. hindurch ragen. Die Einzelzellen sind über die zugehörigen Pole mittels einer vorgespannten Verbindung von in oder auf den Polen form- und kraftschlüssig angeordneten Befestigungselementen jeweils an der Wärmeleitplatte befestigt. Die Einschnitte erstrecken sich über die gesamte Höhe der Wärmeleitplatte, sodass die Zellpole aus der Deckfläche der Wärmeleitplatte ragen. Zur Befestigung sind einerseits Schrauben/ Nieten und andererseits Quetschhülsen vorgesehen.

[0003] Weiters ist aus der DE 10 2008 059 947 A1 eine Batterie mit einer in ein Batteriegehäuse angeordneten Wärmeleitplatte zum Temperieren der Batterie bekannt, wobei mehrere elektrisch parallel und/oder seriell miteinander verschaltete Einzelzellen wärmeleitend mit der Wärm leitplatte verbunden, sowie ober - und/ oder unterseitig an dieser befestigt sind. Dabei ist zumindest ein elektronisches Bauelement wärmeleitend und elektrisch isoliert direkt an der Wärmeleitplatte angeordnet.

[0004] Die DE 10 2009 035 458 A1 offenbart eine Batterie mit einer Vielzahl an Batterieeinzelzellen, welche eine Kühlvorrichtung aufweist, die mit wenigstens einem Großteil der Batterieeinzelzellen in thermischem Kontakt steht. Die Kühlvorrichtung ist aktiv kühlbar. Ein Hochvoltstromkreis oder Teile eines Hochvoltstromkreises zum Anschluss der Batterieeinzelzellen an eine Energiequelle und/oder einen Energieverbraucher umfassen elektronische oder elektrische Bauteile und Stromschienen. Dabei sind Bauteile über die Stromschienen in den Hochvoltstromkreis eingebunden, wobei die Stromschienen in zumindest indirektem thermischen Kontakt zu der aktiv gekühlten Kühlvorrichtung stehen.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist es, die Temperierung der Batterie weiter zu verbessern.

[0006] Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die in Richtung der vorstehenden Zellpole gemessenen Höhe der Ausnehmungen geringer ist, als die Höhe der Wärmeleitplatte, wobei die Zellpole innerhalb der Ausnehmungen enden. Somit werden die Zellpole durch einen Teil der Wärmeleitplatte überdeckt und dadurch die Wärmeleitung bzw. Strömung des Kühlmediums zwischen den Zellpolen verbessert.

[0007] Der Wärmeübergang zwischen den Zellpolen und der Wärmeleitplatte kann wesentlich erhöht werden, wenn die Wärmeleitplatte über einen Kleber und/ oder einer Verbindungsmasse mit den Zellpolen verbunden ist.

[0008] Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass die Wärmeleitplatte in Richtung der vorstehenden Zellpole über alle Zellpole geschoben wird.

[0009] Eine besonders einfache Fertigung und Montage wird ermöglicht, wenn die Wärmeleitplatte für mehrere Zellpole, vorzugsweise für alle Zellpole, aus einem einzigen Teil ausgebildet ist, wobei vorzugsweise die Wärmeleitplatte aus einem Kunststoffspritzgussteil besteht. Alternativ kann aber auch vorgesehen sein, dass mehrere vorzugsweise als Gleichteile ausgebildete Wärmeleitplatten nebeneinander angeordnet sind.

[0010] Eine besonders effektive Wärmezu- und -abfuhr im Bereich der Zellpole lässt sich errei- 1 /4 österreichisches Patentamt AT13 313U1 2013-10-15 chen, wenn die Wärmeleitplatte im Längsschnitt kammartig geformt ist und den Erhebungen bzw. Vertiefungen aneinandergereihter Batteriezellen nachgeformt ist.

[0011] Die Wärmeleitplatte weist bevorzugt zumindest einen Kühlraum und/ oder Kühlkanäle für ein vorzugsweise flüssiges Kühlmedium auf.

[0012] Weiters kann vorgesehen sein, dass Kühlmittel-Einlasssammelkanäle und/ oder Kühlmittel-Auslasssammelkanäle in die Wärmeleitplatte integriert sind.

[0013] Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.

[0014] Es zeigen [0015] Fig. 1 einen erfindungsgemäßen elektrischen Energiespeicher in einem Längsschnitt in einer ersten Ausführungsvariante und [0016] Fig. 2 einen erfindungsgemäßen elektrischen Energiespeicher in einem Längsschnitt in einer zweiten Ausführungsvariante.

[0017] Die Fig. 1 und 2 zeigen jeweils einen elektrischen Energiespeicher 1 mit einem Stapel 2 von nebeneinander angeordneten Batteriezellen 3, wobei auf der Oberseite 4 des Energiespeichers 1 vorstehende Zellpole 5 angeordnet sind, deren Hochachsen mit 5a bezeichnet sind. Zur Kühlung der Zellpole 5 ist eine Wärmeleitplatte 6 vorgesehen, welche durch einen Kunststoffspritzgussteil gebildet sein kann. Die Wärmeleitplatte 6 weist einen Kühlraum 7 zur Aufnahme eines flüssigen Kühlmediums auf, wobei der Kühlraum 7 mit nicht weiter dargestellten Zu- und Ablaufleitungen verbunden ist.

[0018] Die Wärmeleitplatte 6 weist Ausnehmungen 8 auf, deren Tiefe t im Wesentlichen der in Richtung der Hochachse 5a gemessenen Höhe h der Zellpole 5 entspricht. Der Abstand zweier benachbarter Vertiefungen entspricht im Wesentlichen dem Abstand a zweier benachbarter Zellpole 5. In den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Längsschnitten bilden die Ausnehmungen 8 der Wärmeleitplatte 6 eine im Wesentlichen kammartige Struktur aus.

[0019] Die Wärmeleitplatte 6 wird in Richtung der Hochachse 5a auf die Zeilpole 5 aufgeschoben, sodass die Zellpole 5 in den Vertiefungen 8 zu liegen kommen und von diesen vollkommen aufgenommen werden. Die Ausnehmungen 8 werden mit Kleber oder einer Wärmeleitpaste gefüllt, sodass eine optimale Wärmeleitung zwischen den Zellpolen 5 und der Wärmeleitplatte 6 gewährleistet ist.

[0020] Der Kühlraum 7 der Wärmeleitplatte kann gegebenenfalls Strömungsleitwände aufweisen, um eine ausreichende Wärmeabfuhr aus thermisch hochbeanspruchten Bereichen des Energiespeichers 1 zu gewährleisten.

[0021] In Fig. 1 sind die Batteriezellen 3 als Einzelzellen ausgebildet.

[0022] In Fig. 2 dagegen sind jeweils zwei Batteriezellen 3 entweder seriell oder parallel zusammengeschalten, deren Leiterfahnen 10 miteinander jeweils zu Zellpolen 5 verbunden sind. Derart zusammengeschaltete Batteriezellen 3 sind mit Bezugszeichen 9 bezeichnet. Die Verbindung kann beispielsweise durch Laserschweißen oder mittels eines Clinch-Verfahrens erfolgen.

[0023] Durch die vollkommene Umhüllung der Zellpole 5 durch die Wärmeleitplatte 6 kann die maximal zur Verfügung stehende Fläche zur thermischen Konditionierung des Energiespeichers 1 verwendet werden.

[0024] Die Wärmeleitplatte 6 kann aus einem einzigen Teil bestehen. Genauso ist es möglich, innerhalb eines Energiespeichers 1 mehrere baugleiche Wärmeleitplatten 6 nebeneinander anzuordnen.

[0025] Gegebenenfalls können Kühlmittel-Einlasssammelkanäle bzw. Kühlmittel-Auslasssammelkanäle in die Wärmeleitplatte 6 integriert werden.

[0026] Die Wärmeleitplatte 6 kann sowohl zur Kühlung, als auch zur Aufwärmung des Energiespeichers 1 verwendet werden. 2/4

Claims (10)

1. österreichisches Patentamt AT 13 313 Ul 2013-10-15 Ansprüche 1. Elektrischer Energiespeicher (1), insbesondere für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, welcher eine Vielzahl an elektrisch miteinander verbundenen, insbesondere flachen und im wesentlichen plattenförmigen Batteriezellen (3) aufweist, welche in zumindest einem Stapel (2) nebeneinander oder übereinander angeordnet sind, wobei zumindest auf einer Seite des Energiespeichers (1) aus dem Stapel (2) hervorragende Zellpole (5) angeordnet sind, und wobei auf der Seite der Zellpole (5) der Energiespeicher (1) eine Wärmeleitplatte (6) aufweist, welche im Bereich der Zellpole (5) Ausnehmungen (8) aufweist, um die Zellpole (5) zu umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass die in Richtung der vorstehenden Zellpole (5) gemessene Höhe (t) der Ausnehmungen (8) geringer ist, als die Höhe (H) der Wärmeleitplatte (6), wobei die Zellpole (5) innerhalb der Ausnehmungen (8) enden.
2. 2. Energiespeicher (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitplatte (6) über einen Kleber und/ oder eine Verbindungsmasse mit den Zellpolen (5) verbunden ist.
3. 3. Energiespeicher (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitplatte (6) für mehrere Zellpole (5), vorzugsweise für alle Zellpole (5), aus einem einzigen Teil ausgebildet ist.
4. 4. Energiespeicher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitplatte (6) in Richtung der vorstehenden Zellpole (5) über alle Zellpole (5) geschoben ist.
5. 5. Energiespeicher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitplatte (6) im Längsschnitt kammartig geformt ist und den durch die Zellpole (5) gebildeten Erhebungen bzw. Vertiefungen aneinandergereihter Batteriezellen (3) nachgeformt ist.
6. 6. Energiespeicher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitplatte (6) aus einem Kunststoff spritzgussteil besteht.
7. 7. Energiespeicher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitplatte (6) zumindest einen Kühlraum (7) und/ oder Kühlkanäle für ein vorzugsweise flüssiges Kühlmedium aufweist.
8. 8. Energiespeicher (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, im Kühlraum (7) und/oder den Kühlkanälen zumindest eine Strömungsleitwand angeordnet ist.
9. 9. Energiespeicher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Kühlmittel-Einlasssammelkanäle und/ oder Kühlmittel-Auslasssammelkanäle in die Wärmeleitplatte (6) integriert sind.
10. 10. Energiespeicher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere vorzugsweise als Gleichteile ausgebildete Wärmeleitplatten (6) nebeneinander angeordnet sind. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 3/4