DE102008034868A1 - Batterie mit einer in einem Batteriegehäuse angeordneten Wärmeleitplatte zum Temperieren der Batterie - Google Patents

Batterie mit einer in einem Batteriegehäuse angeordneten Wärmeleitplatte zum Temperieren der Batterie Download PDF

Info

Publication number
DE102008034868A1
DE102008034868A1 DE200810034868 DE102008034868A DE102008034868A1 DE 102008034868 A1 DE102008034868 A1 DE 102008034868A1 DE 200810034868 DE200810034868 DE 200810034868 DE 102008034868 A DE102008034868 A DE 102008034868A DE 102008034868 A1 DE102008034868 A1 DE 102008034868A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
battery
heat conducting
conducting plate
transmission elements
cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE200810034868
Other languages
English (en)
Other versions
DE102008034868B4 (de
Inventor
Jens Dr. Ing. Meintschel
Dirk Dipl.-Ing. Dr. Schröter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Priority to DE102008034868A priority Critical patent/DE102008034868B4/de
Priority to PCT/EP2009/004552 priority patent/WO2010012337A1/de
Publication of DE102008034868A1 publication Critical patent/DE102008034868A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102008034868B4 publication Critical patent/DE102008034868B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625Vehicles
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/64Constructional details of batteries specially adapted for electric vehicles
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/613Cooling or keeping cold
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/64Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/643Cylindrical cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6554Rods or plates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/24Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries from their environment, e.g. from corrosion
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/66Heat-exchange relationships between the cells and other systems, e.g. central heating systems or fuel cells
    • H01M10/663Heat-exchange relationships between the cells and other systems, e.g. central heating systems or fuel cells the system being an air-conditioner or an engine
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/213Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/271Lids or covers for the racks or secondary casings
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterie (2) mit einer in einem Batteriegehäuse (3) angeordneten Wärmeleitplatte (5) zum Temperieren der Batterie (2), wobei mehrere elektrisch parallel und/oder seriell miteinander verschaltete Einzelzellen (1) Wärme leitend mit der Wärmeleitplatte (5) verbunden sowie mit ihren Polkontakten (P1, P2) durch diese hindurchragend befestigt sind. Erfindungsgemäß weist die Wärmeleitplatte (5) ein oder mehrere Kraftübertragungselemente (9) auf, wobei deren Höhenausdehnung größer als die der durch die Wärmeleitplatte (5) ragenden Polkontakte (P1, P2) ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Batterie mit einer in einem Batteriegehäuse angeordneten Wärmeleitplatte zum Temperieren der Batterie gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Batterien für Fahrzeuganwendungen, insbesondere für Hybridanwendungen, bestehen aus mehreren in Reihe und/oder parallel geschalteten Einzelzellen, welche sich meist mit einer zugehörigen Elektronik und Vorrichtungen zur Kühlung in einem gemeinsamen Batteriegehäuse befinden. Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zur Kühlung bekannt. Dabei kann es sich beispielsweise um eine indirekte Kühlung mittels Einbindung der Batterie in einen Klimakreislauf oder eine direkte Kühlung der Einzelzellen mittels vorgekühlter Luft, die zwischen die Zellen geleitet wird, handeln.
  • Die Kühlung mittels des Klimakreislaufes wird aus Bauraumgründen vorzugsweise angewendet. Dabei ist am Zellverbund der Einzelzellen eine von einem Klima-Kühlmittel durchströmte Wärmeleitplatte angeordnet. Eine derartig gekühlte Batterie mit einer Wärmeleitplatte zum Temperieren der Batterie ist aus der nicht vorveröffentlichten DE 102007010739.2-45 bekannt. Die Batterie weist mehrere parallel und/oder seriell miteinander verschaltete Einzelzellen auf, die Wärme leitend mit der Wärmeleitplatte verbunden sind. In der Wärmeleitplatte ist eine für ein Wärmeleitmedium durchströmbare Kanalstruktur angeordnet, wobei die Wärmeleitplatte über herausführende Anschlussquerschnitte für die Kanalstruktur verfügt. Die Wärmeleitplatte weist im Bereich der Pole der Einzelzellen Bohrungen auf, wobei die Pole der Einzelzellen durch die Bohrungen hindurch ragen.
  • Weiterhin ist aus der nicht vorveröffentlichten DE 102007010744.9-45 eine Batterie bekannt, deren Einzelzellen eine wärmeleitfähige, sich in der Längsrichtung erstreckende und die Einzelzelle umfassende Ummantelung aufweisen. Die Ummantelung ist eine Hülse, deren Wandstärke in Umfangsrichtung unterschiedlich stark ist. Die einen Zellverbund bildenden Einzelzellen sind auf eine Wärmeleitplatte aufgesetzt angeordnet, wobei die Ummantelungen der Einzelzellen einen Wärme leitenden Kontakt zu der Wärmeleitplatte haben.
  • Aus Bauraumgründen sind derartige Batterien in der Regel im Frontbereich des Fahrzeuges oder im Fahrzeugheck und damit im Crashverformungsbereich außerhalb der Sicherheitszelle, d. h. dem Fahrgastraum, angeordnet. Durch hohe auftretende Kräfte bei Unfällen besteht die Gefahr, dass das Batteriegehäuse beschädigt oder zerstört wird und die Einzelzellen mit hohen Kräften beaufschlagt werden. Dabei besteht neben der Gefahr, dass schädliches Elektrolyt und Gase aus dem Batteriegehäuse austreten, weiterhin die Gefahr, das aufgrund einer Kraftwirkung auf Polkontakte der Einzelzellen eine elektrische Kontaktierung von Polkontakten mit unterschiedlicher Polarität entsteht, woraus elektrische Kurzschlüsse resultieren können.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Batterie mit Einzelzellen anzugeben, die derart aufgebaut ist, dass elektrische Kurzschlüsse vermeidbar sind oder zumindest die Wahrscheinlichkeit des Auftretens dieser minimierbar bzw. verringerbar ist.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Batterie gelöst, welche die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Bei der erfindungsgemäßen Batterie mit einer in einem Batteriegehäuse angeordneten Wärmeleitplatte zum Temperieren der Batterie sind mehrere elektrisch parallel und/oder seriell miteinander verschaltete Einzelzellen Wärme leitend mit der Wärmeleitplatte verbunden sowie mit ihren Polkontakten durch diese hindurchragend befestigt. Erfindungsgemäß weist die Wärmeleitplatte ein oder mehrere Kraftübertragungselemente auf, wobei deren Höhenausdehnung größer als die der durch die Wärmleitplatte ragenden Polkontakte ist. Die Batterie ist insbesondere eine Fahrzeugbatterie, z. B. eine Batterie für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb oder ein Brennstoffzellen-Fahrzeug. Bei einem Unfall des Fahrzeuges kann in vorteilhafter Weise eine von oben auf die Batterie wirkende Kraft auf den gesamten Zellverbund verteilt werden, wobei eine direkte Krafteinwirkung auf einen oder mehrere Polkontakte vermieden oder die Gefahr eines Eintritts dieser Krafteinwirkung minimiert wird, so dass wiederum die Gefahr elektrischer Kurzschlüsse minimiert wird.
  • Die Wärmeleitplatte und die Kraftübertragungselemente sind dabei als ein Formteil ausgebildet oder die Kraftübertragungselemente sind kraft-, stoff- und/oder formschlüssig an der Wärmeleitplatte befestigt.
  • Weiterhin sind die Kraftübertragungselemente längs zwischen aus den Polkontakten gebildeten Polreihen und/oder randseitig auf der Wärmeleitplatte angeordnet, so dass eine optimale Verteilung der Kraft erreicht wird. Dabei sind die Kraftübertragungselemente Stege und/oder Stifte.
  • Die randseitig auf der Wärmeleitplatte angeordneten Kraftübertragungselemente schließen gemäß einer Weiterbildung der Erfindung bündig mit einer Außenkontur der Wärmeleitplatte ab und/oder bilden die Ränder dieser, was zu einer weiteren Verbesserung der Verteilung der einwirkenden Kraft führt.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen den Einzelzellen und der Wärmeleitplatte eine Wärmeleitfolie angeordnet, die Aussparungen zur Durchführung der Polkontakte aufweist. Dadurch ist es möglich, einen möglichst geringen Wärmeübergangswiderstand zwischen den Einzelzellen und der Wärmeleitplatte zu schaffen.
  • Auf der Wärmeleitplatte ist eine Zellverbinderplatine angeordnet, welche aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet ist. Die Zellverbinderplatine weist separate Aussparungen zu einer Aufnahme von Zellverbindern und einer Durchführung der Kraftübertragungselemente auf, wobei eine Form der Aussparungen mit den Zellverbindern bzw. den Kraftübertragungselementen korrespondiert. Die Zellverbinder sind von oben in die Aussparungen versenkt und/oder ragen nach unten durch diese hindurch. Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine gewünschte elektrische Verschaltung der Einzelzellen in einem Arbeitsschritt realisiert werden.
  • Weiterhin sind die Wärmeleitplatte und die Kraftübertragungselemente aus einem wärmeleitfähigen Material gebildet, um eine hohe Wärmeleitung zu erreichen.
  • Zusätzlich weisen die Einzelzellen in Längsrichtung eine wärmeleitfähige Ummantelung auf, wobei die Ummantelung wärmeleitfähig mit der Wärmeleitplatte verbunden ist, so dass eine weitere Verbesserung der Wärmeabfuhr der Einzelzellen erreicht wird.
  • Um eine dichte Packung der Einzelzellen zu erzielen, d. h. einen Zellverbund mit einem geringen Raumbedarf zu schaffen, weisen die Einzelzellen und/oder deren Ummantelung vorzugsweise einen runden, dreieckigen, viereckigen oder vieleckigen Querschnitt auf. Weiterhin weisen derartige Einzelzellen eine hohe mechanische Stabilität auf, so dass beispielsweise bei einem Unfall des Fahrzeuges eine hohe Kraft in die Einzelzellen einleitbar ist, bevor diese zerstört werden.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
  • 1 schematisch eine perspektivische Ansicht einer Einzelzelle,
  • 2 schematisch eine Schnittdarstellung der Einzelzelle gemäß 1,
  • 3 eine Explosionsdarstellung einer Batterie,
  • 4 schematisch eine perspektivische Ansicht eines Zellverbundes,
  • 5 schematisch eine Explosionsdarstellung des Zellverbundes gemäß 2,
  • 6 schematisch eine Schnittdarstellung des Zellverbundes gemäß 2, und
  • 7 schematisch eine Schnittdarstellung der Batterie gemäß 3.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Die 1 und 2 zeigen eine Einzelzelle 1 bzw. einen vertikalen Schnitt durch diese. Die Einzelzelle 1 weist eine wärmeleitfähige Ummantelung 1.1 auf, welche vorzugsweise partiell aufgedickt ist. Die Ummantelung 1.1 wird von einer Hülse gebildet, die zum Ableiten von Wärme aus der Einzelzelle 1 in Längsrichtung der Einzelzelle 1 ausgebildet ist. Die Ummantelung 1.1 ist vorzugsweise aus einem Metall, bevorzugt aus Aluminium, gebildet. Sie kann insbesondere durch einen Umformprozess, beispielsweise durch Fließpressen, Strangpressen oder Rundkneten hergestellt werden.
  • Die Einzelzelle 1 weist weiterhin zwei Polkontakte P1, P2 zum elektrischen Anschluss auf. Dabei ist ein elektrisches Potential, z. B. der Minuspol, der Einzelzelle 1 auf das Gehäuse 1.2 der Einzelzelle gelegt, wobei der zweite Polkontakt P2 direkt mit dem Gehäuse 1.2 elektrisch verbunden ist und den Minuspol sowie einen Gehäusedeckel 1.3 bildet.
  • Das andere elektrische Potential, d. h. in diesem Fall der Pluspol, ist mittels des ersten Polkontaktes P1 durch den Gehäusedeckel 1.3 hindurchgeführt, wobei zwischen dem ersten Polkontakt P1 und dem Deckel 1.3 Dichtringe 1.4 angeordnet sind, die die Polkontakte P1, P2 voneinander isolieren und ein Eindringen von Feuchtigkeit und Fremdstoffen in die Einzelzelle 1 sowie ein Austreten von Elektrolyt aus der Einzelzelle 1 verhindern.
  • Weiterhin ist der erste Polkontakt P1 in einem Bereich nietartig umgeformt, so dass eine ringförmig um den Polkontakt P1 verlaufende Ausbuchtung A entsteht. Zwischen dieser Ausbuchtung A und zwischen dem oberen Dichtring 1.4 ist eine Unterlegscheibe 1.5, insbesondere aus Metall, angeordnet, so dass der Polkontakt P1 sicher in dem Deckel 1.4 gehaltert ist.
  • Bei einer von oben auf den Polkontakt P1 wirkenden Kraft F ist es jedoch so, dass zwischen dem ersten Polkontakt P1, zumindest mit der Ausbuchtung A dieses, und dem zweiten Polkontakt P2 ein elektrischer Kontakt entsteht, d. h. es kommt zu einem elektrischen Kurzschluss. Weiterhin kann durch eine Verschiebung der Dichtringe 1.4 Elektrolyt aus der Einzelzelle 1 austreten.
  • Dies kann neben der Zerstörung der Einzelzelle 1 auch zu einem Ausfall einer aus mehreren dieser Einzelzellen 1 gebildeten, in 3 dargestellten Batterie 2 führen, bei welcher es sich insbesondere um eine Fahrzeugbatterie, z. B. eine Batterie 2 für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb oder ein Brennstoffzellen-Fahrzeug, handelt.
  • Die Batterie 2 umfasst dabei ein Batteriegehäuse 3, welches aus einem Gehäuseoberteil und einem Gehäuseunterteil gebildet ist, einen in dem Batteriegehäuse 3 angeordneten Zellverbund 4, der aus mehreren elektrisch in Reihe und/oder parallel verschalteten Einzelzellen 1 gemäß 1 gebildet ist, eine kopfseitig auf dem Zellverbund angeordnete Wärmeleitplatte 5 und eine auf der Wärmeleitplatte 5 angeordnete Zellverbinderplatine 6 mit in diese von oben versenkten Zellverbindern 7 zur elektrischen Verschaltung der Polkontakte P1, P2 der Einzelzellen 1. Die Wärmeleitplatte 5 ist dabei beispielsweise an einen Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage angeschlossen von dem Kältemittel durchströmbar. Es kann alternativ aber auch ein separater Kühlkreislauf vorgesehen sein.
  • Bei der Batterie 2 kann es sich beispielsweise um eine Lithium-Ionen-Hochvolt-Batterie handeln. Diese Batterien B benötigen eine spezielle Elektronik, welche eine Zellspannung der Einzelzellen 1 überwacht und korrigiert, ein Batteriemanagementsystem, welches insbesondere eine Leistungsaufnahme und -abgabe der Batterie 1 steuert (= Batteriesteuerung), und Sicherungselemente, welche bei Fehlfunktionen der Batterie 2 eine sichere Abtrennung dieser von einem elektrischen Netz durchführen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind elektronische Bauelemente der Zellspannungsüberwachung, der Batteriesteuerung und/oder Sicherungselemente als eine gekapselte elektronische Baueinheit 8 ausgebildet, welche oberseitig auf der Wärmeleitplatte 5 angeordnet ist.
  • Besonders in einem Fahrzeug kann ein Kurzschluss neben einem Ausfall elektrischer Verbraucher auch zu erhöhter Brandgefahr führen. Da eine von oben auf die Batterie 2 wirkende Kraft F beispielsweise bei einem Unfall des Fahrzeuges durch eine Verformung von Karosserieteilen in die Batterie 2 eingeleitet wird, welche zu der bereits beschriebenen elektrischen Kontaktierung der Polkontakte P1 P2 führen kann und somit einen Kurzschluss verursacht, sieht die Erfindung vor, dass die Wärmeleitplatte 5 ein oder mehrere Kraftübertragungselemente 9 aufweist, so dass die von oben auf die Batterie 2 wirkende Kraft F gleichmäßig verteilbar ist und der elektrische Kurzschluss der Polkontakte P1 P2 nicht stattfindet.
  • Die 4, 5 und 6 zeigen den Zellverbund 4 mit auf diesem angeordneter Wärmeleitplatte 5 und Zellverbinderplatine 6 in einer perspektivischen Ansicht, einer Explosionsdarstellung bzw. einer Schnittdarstellung.
  • Zwischen der Wärmeleitplatte 5 und dem Zellverbund 4 ist zusätzlich eine Wärmeleitfolie 10 angeordnet, um einen verbesserten Wärmeübergang zwischen den Einzelzellen 1 bzw. deren Ummantelung 1.1 und der Wärmeleitplatte 5 zu erzeugen. Die Wärmeleitfolie 10 ist aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material gebildet und weist vorzugsweise zu einer Anordnung der Polkontakte P1, P2 und zu diesen selbst korrespondierende Aussparungen 10.1 auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Wärmeleitfolie 10 vorzugsweise derart dreidimensional ausgeformt, dass sie mit der Oberseite des Zellverbundes 4 korrespondiert.
  • Zu der Wärme leitenden Verbindung sind die elektrischen Polkontakte P1, P2 einer jeden Einzelzelle 1 und die auf diesen angeordnete Wärmeleitfolie 10 durch Öffnungen 5.1 geführt, die in der Wärmeleitplatte 5 als Durchgangslöcher, insbesondere Langlöcher, ausgebildet sind. Die Polkontakte P1, P2 ragen somit in die Wärmeleitplatte 5 hinein bzw. durch diese hindurch. Anhand der Zellverbinderplatine 6 und in dieser von oben versenkten Zellverbinder 7 sind elektrisch gleiche und/oder verschiedene Polkontakte P1, P2 der Einzelzellen 1 je nach einer gewünschten Batteriespannung und – leistung parallel und/oder seriell elektrisch miteinander verschaltet.
  • Die Zellverbinderplatine 6 umfasst zum einen Aussparungen 6.1 zu einer Aufnahme der Zellverbinder 7, die mit der Form dieser korrespondiert. Die Zellverbinder 7 sind dabei im dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung derart in den Aussparungen 6.1 der Zellverbinderplatine 6 versenkt, dass sie nach unten durch diese hindurchragen. Zum anderen umfasst die Zellverbinderplatine 6 Aussparungen 6.2 zur Durchführung der Kraftübertragungselemente 9.
  • Die Kraftübertragungselemente 9 sind als Stege und/oder Stifte ausgebildet und ihre Höhenausdehnung ist größer als die durch die Wärmeleitplatte 5 ragenden Polkontakte P1, P2. Das heißt, dass die Kraftübertragungselemente 9 in einem montierten Zustand der Batterie 2 über die Polkontakte P1, P2 hinausragen. Dabei können die Wärmeleitplatte 5 und die Kraftübertragungselemente 9 als ein Formteil ausgebildet sein oder die Kraftübertragungselemente 9 sind mittels kraft-, stoff- und/oder formschlüssiger Verbindungstechniken, z. B. mittels Löten, Schweißen oder Kleben, an der Wärmeleitplatte 9 befestigt.
  • Die Kraftübertragungselemente 9 sind weiterhin längs zwischen aus den Polkontakten P1, P2 der Einzelzellen 1 des Zellverbundes 4 gebildeten Polreihen und randseitig auf der Wärmeleitplatte 5 angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung schließen die randseitig angeordneten Kraftübertragungselemente 9 bündig mit einer Außenkontur der Wärmeleitplatte 5 ab bzw. bilden den Rand dieser. Durch eine derartige Anordnung der Kraftübertragungselemente 9 und deren Höhenausdehnung ist stets eine optimale Verteilung der von oben wirkenden Kraft F auf den Zellverbund 4 sichergestellt, ohne dass die Kraft F auf einzelne Polkontakte P1, P2 wirkt und somit zum Kurzschluss der Einzelzellen 1 oder einem Austritt von Elektrolyt führt.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die längs zwischen den Polreihen angeordneten Kraftübertragungselemente 9 derart angeordnet, dass diese über den Ummantelungen 1.1 der Einzelzellen 1 verlaufen, die durch ihren wabenförmigen Querschnitt eine sehr hohe Stabilität aufweisen und somit eine große Kraft F aufnehmen können. Gemäß nicht näher dargestellter Weiterbildungen der Erfindung kann die Ummantelung 1.1 der Einzelzellen 1 auch einen runden, dreieckigen, viereckigen oder vieleckigen Querschnitt aufweisen, so dass stets eine hohe mechanische Stabilität und ein geringes Packmaß des Zellverbundes 4 erzielbar sind.
  • Der Darstellung der Batterie 2 im montierten Zustand gemäß 7 ist zu entnehmen, dass bei einer Einleitung der Kraft F, diese zunächst auf die elektronische Baueinheit 8 übertragen und somit verteilt wird. Bei einer partiellen Verformung der Baueinheit 8 besteht jedoch die Gefahr, dass die Kraft F punktuell, beispielsweise auf einen Polkontakt P1, P2 weitergeleitet wird. Mittels der erfindungsgemäßen Kraftübertragungselemente 9 ist dies jedoch vermeidbar, so dass die Kraft F flächig auf den gesamten Zellverbund 4 verteilt wird.
  • 1
    Einzelzelle
    1.1
    Ummantelung
    1.2
    Gehäuse
    1.3
    Gehäusedeckel
    1.4
    Dichtring
    1.5
    Unterlegscheibe
    2
    Batterie
    3
    Batteriegehäuse
    4
    Zellverbund
    5
    Wärmeleitplatte
    5.1
    Öffnung
    6
    Zellverbinderplatine
    6.1
    Aussparung
    6.2
    Aussparung
    7
    Zellverbinder
    8
    Elektronische Baueinheit
    9
    Kraftübertragungselement
    10
    Wärmeleitfolie
    10.1
    Aussparung
    A
    Ausbuchtung
    F
    Kraft
    P1
    Polkontakt
    P2
    Polkontakt
  • 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
    • - DE 102007010739 [0003]
    • - DE 102007010744 [0004]

Claims (17)

  1. Batterie (2) mit einer in einem Batteriegehäuse (3) angeordneten Wärmeleitplatte (5) zum Temperieren der Batterie (2), wobei mehrere elektrisch parallel und/oder seriell miteinander verschaltete Einzelzellen (1) Wärme leitend mit der Wärmeleitplatte (5) verbunden sowie mit ihren Polkontakten (P1, P2) durch diese hindurchragend befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitplatte (5) ein oder mehrere Kraftübertragungselemente (9) aufweist, wobei deren Höhenausdehnung größer als die der durch die Wärmleitplatte (5) ragenden Polkontakte (P1, P2) ist.
  2. Batterie (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitplatte (5) und die Kraftübertragungselemente (9) als ein Formteil ausgebildet sind.
  3. Batterie (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungselemente (9) kraft-, stoff- und/oder formschlüssig an der Wärmeleitplatte (5) befestigt sind.
  4. Batterie (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungselemente (9) Stege und/oder Stifte sind.
  5. Batterie (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungselemente (9) längs zwischen aus den Polkontakten (P1, P2) gebildeten Polreihen und/oder randseitig auf der Wärmeleitplatte (5) angeordnet sind.
  6. Batterie (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass randseitig auf der Wärmeleitplatte (5) angeordnete Kraftübertragungselemente (9) bündig mit einer Außenkontur der Wärmeleitplatte (5) abschließen und/oder Ränder der Wärmeleitplatte (5) bilden.
  7. Batterie (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Einzelzellen (1) und der Wärmeleitplatte (5) eine Wärmeleitfolie (10) angeordnet ist.
  8. Batterie (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitfolie (10) Aussparungen (10.1) zur Durchführung der Polkontakte (P1, P2) aufweist.
  9. Batterie (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Wärmeleitplatte (5) eine Zellverbinderplatine (6) angeordnet ist.
  10. Batterie (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellverbinderplatine (6) aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet ist.
  11. Batterie (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellverbinderplatine (6) separate Aussparungen (6.1, 6.2) zu einer Aufnahme von Zellverbindern (7) und zu einer Durchführung der Kraftübertragungselemente (9) aufweist.
  12. Batterie (2) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Form der Aussparungen (6.1, 6.2) mit den Zellverbindern (7) bzw. den Kraftübertragungselementen (9) korrespondiert.
  13. Batterie (2) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellverbinder (7) von oben in die Aussparungen (6.1) versenkt sind und/oder durch diese nach unten hindurchragen.
  14. Batterie (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitplatte (5) und die Kraftübertragungselemente (9) aus einem wärmeleitfähigen Material gebildet sind.
  15. Batterie (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelzellen (1) in Längsrichtung eine wärmeleitfähige Ummantelung (1.1) aufweisen, wobei die Ummantelung (1.1) wärmeleitfähig mit der Wärmeleitplatte (5) verbunden ist.
  16. Batterie (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (1.1) der Einzelzellen (1) einen runden, dreieckigen, viereckigen oder vieleckigen Querschnitt aufweisen.
  17. Batterie (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (2) eine Fahrzeugbatterie, insbesondere eine Batterie (2) für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb oder ein Brennstoffzellen-Fahrzeug ist.
DE102008034868A 2008-07-26 2008-07-26 Batterie mit einer in einem Batteriegehäuse angeordneten Wärmeleitplatte zum Temperieren der Batterie Expired - Fee Related DE102008034868B4 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008034868A DE102008034868B4 (de) 2008-07-26 2008-07-26 Batterie mit einer in einem Batteriegehäuse angeordneten Wärmeleitplatte zum Temperieren der Batterie
PCT/EP2009/004552 WO2010012337A1 (de) 2008-07-26 2009-06-24 Batterie mit einer in einem batteriegehäuse angeordneten wärmeleitplatte zum temperieren der batterie

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008034868A DE102008034868B4 (de) 2008-07-26 2008-07-26 Batterie mit einer in einem Batteriegehäuse angeordneten Wärmeleitplatte zum Temperieren der Batterie

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102008034868A1 true DE102008034868A1 (de) 2010-01-28
DE102008034868B4 DE102008034868B4 (de) 2011-07-07

Family

ID=40959141

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102008034868A Expired - Fee Related DE102008034868B4 (de) 2008-07-26 2008-07-26 Batterie mit einer in einem Batteriegehäuse angeordneten Wärmeleitplatte zum Temperieren der Batterie

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102008034868B4 (de)
WO (1) WO2010012337A1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011107196A1 (de) * 2010-03-01 2011-09-09 Audi Ag Batterie für einen kraftwagen
WO2012019719A1 (de) 2010-08-12 2012-02-16 Li-Tec Battery Gmbh Wärmeleitplatte mit einem netz von strömungskanälen, verfahren zum transport von wärme und elektrochemischer energiespeicher
WO2012032272A1 (fr) * 2010-09-09 2012-03-15 Peugeot Citroën Automobiles SA Batterie comprenant une plaque d'equilibrage de temperature
DE102016102860A1 (de) 2016-02-18 2017-08-24 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Batteriemodul

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012218500A1 (de) 2012-10-11 2014-04-17 Continental Automotive Gmbh Vorrichtung zum Verbinden von elektrischen Energiespeichern zu einer Batterie und Herstellungsverfahren für eine solche Vorrichtung
DE102013214617B4 (de) 2013-07-26 2021-05-06 Vitesco Technologies GmbH Vorrichtung zum Verbinden mehrerer elektrischer Energiespeicher zu einer Batterie sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung und Batterie umfassend die Vorrichtung
US9997816B2 (en) * 2014-01-02 2018-06-12 Johnson Controls Technology Company Micro-hybrid battery module for a vehicle
US10632857B2 (en) 2016-08-17 2020-04-28 Shape Corp. Battery support and protection structure for a vehicle
US11214137B2 (en) 2017-01-04 2022-01-04 Shape Corp. Vehicle battery tray structure with nodal modularity
WO2018213475A1 (en) 2017-05-16 2018-11-22 Shape Corp. Polarized battery tray for a vehicle
WO2018213383A1 (en) 2017-05-16 2018-11-22 Shape Corp. Vehicle battery tray with integrated battery retention and support features
US10886513B2 (en) 2017-05-16 2021-01-05 Shape Corp. Vehicle battery tray having tub-based integration
CN107275559B (zh) * 2017-06-02 2020-04-24 深圳市欣旺达电气技术有限公司 电池组装置
US11088412B2 (en) 2017-09-13 2021-08-10 Shape Corp. Vehicle battery tray with tubular peripheral wall
DE112018005556T5 (de) 2017-10-04 2020-06-25 Shape Corp. Batterieträger-bodenbaugruppe für elektrofahrzeuge
EP3759761A4 (de) 2018-03-01 2021-09-08 Shape Corp. In fahrzeugbatteriefach integriertes kühlsystem
US11688910B2 (en) 2018-03-15 2023-06-27 Shape Corp. Vehicle battery tray having tub-based component

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006010063A1 (de) * 2006-03-04 2007-09-06 Bbp Kunststoffwerk Marbach Baier Gmbh Kühleinrichtung für Batterien
DE102006045564A1 (de) * 2006-09-25 2008-04-03 Behr Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur Kühlung elektrischer Elemente
DE102007010744A1 (de) 2007-02-27 2008-08-28 Daimler Ag Batteriezelle und Zellverbund einer Batterie
DE102007010739A1 (de) 2007-02-27 2008-08-28 Daimler Ag Batterie mit einer Wärmeleitplatte

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3741359B2 (ja) * 1999-11-11 2006-02-01 株式会社マキタ バッテリーパック
DE10003740C1 (de) * 2000-01-28 2001-06-13 Daimler Chrysler Ag Batterie
DE10214367B4 (de) * 2002-03-30 2006-08-24 Robert Bosch Gmbh Energiespeichermodul und Handwerkzeugmaschine

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006010063A1 (de) * 2006-03-04 2007-09-06 Bbp Kunststoffwerk Marbach Baier Gmbh Kühleinrichtung für Batterien
DE102006045564A1 (de) * 2006-09-25 2008-04-03 Behr Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur Kühlung elektrischer Elemente
DE102007010744A1 (de) 2007-02-27 2008-08-28 Daimler Ag Batteriezelle und Zellverbund einer Batterie
DE102007010739A1 (de) 2007-02-27 2008-08-28 Daimler Ag Batterie mit einer Wärmeleitplatte

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011107196A1 (de) * 2010-03-01 2011-09-09 Audi Ag Batterie für einen kraftwagen
WO2012019719A1 (de) 2010-08-12 2012-02-16 Li-Tec Battery Gmbh Wärmeleitplatte mit einem netz von strömungskanälen, verfahren zum transport von wärme und elektrochemischer energiespeicher
DE102010034082A1 (de) 2010-08-12 2012-02-16 Li-Tec Battery Gmbh Wärmeleitplatte mit einem Netz von Strömungskanälen, Verfahren zum Transport von Wärme und elektrochemischer Energiespeicher
WO2012032272A1 (fr) * 2010-09-09 2012-03-15 Peugeot Citroën Automobiles SA Batterie comprenant une plaque d'equilibrage de temperature
FR2964799A1 (fr) * 2010-09-09 2012-03-16 Peugeot Citroen Automobiles Sa Batterie comprenant une plaque d'equilibrage de temperature
DE102016102860A1 (de) 2016-02-18 2017-08-24 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Batteriemodul

Also Published As

Publication number Publication date
DE102008034868B4 (de) 2011-07-07
WO2010012337A1 (de) 2010-02-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008034868B4 (de) Batterie mit einer in einem Batteriegehäuse angeordneten Wärmeleitplatte zum Temperieren der Batterie
DE102008059969B4 (de) Vorrichtung zur Kühlung einer Batterie und Verwendung der Vorrichtung
EP2831937B1 (de) Zellverbinder für ein batteriesystem oder für eine batteriezelle eines elektrischen energiespeichers, batterie und kraftfahrzeug
EP2243178B1 (de) Batterie mit mehreren einzelzellen
DE112015000462B4 (de) Verbindungseinheit
DE102011015622B4 (de) Batterie für ein Kraftfahrzeug
DE102008034867A1 (de) Batterie, insbesondere Fahrzeugbatterie
WO2015154910A1 (de) Energiespeichereinheit, insbesondere batteriemodul, und energiespeichersystem mit einer mehrzahl von energiespeichereinheiten
EP3235049B1 (de) Batterie mit kühlplatte als montageplatte
DE102008010837A1 (de) Batterie mit einer in einem Batteriegehäuse angeordneten Wärmeleitplatte zum Temperieren der Batterie
DE102008059947A1 (de) Batterie mit einer in einem Batteriegehäuse angeordneten Wärmeleitplatte und daran direkt montierten elektronischen Bauelementen zum Temperieren der Batterie
DE102018221477A1 (de) Batteriemodul aufweisend eine Mehrzahl an Batteriezellen
WO2010012342A1 (de) Batterie mit einem batteriegehäuse und einer wärmeleitplatte zum temperieren der batterie
DE102008010824A1 (de) Batterie mit mehreren Einzelzellen
DE102013015749A1 (de) Zellblock für eine Batterie
DE102010012934A1 (de) Einzelzelle und Batterie mit einer Mehrzahl von Einzelzellen
DE102010050981A1 (de) Batterie mit einem Zellverbund
DE102012224330A9 (de) Elektrische Akkumulatorvorrichtung mit elastischen Elementen
DE102014106204A1 (de) Batteriezelle sowie Batterie mit ein oder mehreren Batteriezellen
DE102008034886A1 (de) Batterie mit Einzelzellen
DE102012222111A1 (de) Batteriezelle mit einem eine Kanalstruktur aufweisenden Arretierkörper
DE102019126061A1 (de) Batteriemodul
DE102016221492A1 (de) Zellrahmen zur Aufnahme von Pouch-Zellen
DE102015210671A1 (de) Batteriezelle mit einem innerhalb eines zweiten Terminals angeordneten ersten Terminal
DE102008059958B4 (de) Einzelzelle und Batterie mit einer Mehrzahl elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verbundener Einzelzellen

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final

Effective date: 20111008

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H01M0010500000

Ipc: H01M0010600000