DE102009035458A1

DE102009035458A1 - Batterie mit einer Vielzahl von Batterieeinzelzellen

Info

Publication number: DE102009035458A1
Application number: DE102009035458A
Authority: DE
Inventors: Jens Dr.-Ing. Meintschel; Dirk Dr. Dipl.-Ing. Schröter
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2009-07-31
Publication date: 2011-02-03

Abstract

Eine Batterie (1) weist eine Vielzahl von Batterieeinzelzellen (2) auf. Außerdem umfasst sie eine Kühlvorrichtung (3), welche mit wenigstens einem Großteil der Batterieeinzelzellen (2) in thermischem Kontakt steht. Die Kühlvorrichtung (3) ist aktiv kühlbar. Ein Hochvoltstromkreis oder Teile eines Hochvoltstromkreises zum Anschluss der Batterieeinzelzellen (2) an eine Energiequelle und/oder einen Energieverbraucher umfassen elektrische und/oder elektronische Bauteile (8) und Stromschienen (7). Erfindungsgemäß ist zumindest eines der Bauteile (8) über die Stromschienen (7) in den Hochvoltstromkreis eingebunden, wobei die Stromschienen (7) in zumindest indirektem thermischen Kontakt zu der aktiv gekühlten Kühlvorrichtung (3) stehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterie mit einer Vielzahl von Batterieeinzelzellen nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Üblicherweise werden derartige Batterien, insbesondere wenn sie als Hochleistungsbatterien für Traktionszwecke in einem Elektrofahrzeug, einem Hybridfahrzeug oder einem Mildhybrid-Fahrzeug eingesetzt werden, gekühlt. Diese Kühlung, welche die entstehende Verlustwärme abführt wird häufig, insbesondere aus Bauraumgründen durch die Fahrzeugklimaanlage oder zumindest einem Kühlkreislauf mit einem flüssigen Kühlmittel realisiert. Dazu wird eine Kühlvorrichtung von dem flüssigen Kühlmittel durchströmt oder ein Kältemittel einer Klimaanlage, wie beispielsweise R 134a oder CO₂ wird in der Kühleinrichtung verdampft, um die in der Batterie entstehende Abwärme abzutransportieren.
Aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Anmeldung mit dem Aktenzeichen 10 2007 063 178 ist eine Batterie mit einem Batteriegehäuse und einer als Wärmeleitplatte ausgebildeten Kühlvorrichtung zum Temperieren der Batterie bekannt. Die Batterie weist dabei mehrere parallel und/oder seriellen miteinander verschaltete Batterieeinzelzellen auf. Diese Batterieeinzelzellen sind wärmeleitend mit der Kühlvorrichtung verbunden.
Außerdem zeigt die ebenfalls nicht vorveröffentlichte deutsche Anmeldung mit dem Aktenzeichen 10 2008 010 837 die thermische Ankopplung zumindest eines elektronischen Bauelements an eine derartige Wärmeleitplatte als Kühlvorrichtung. Dies hat den Vorteil, dass das zumindest eine elektronische Bauelement durch die Kühlvorrichtung mitgekühlt wird. Allerdings ist die Anbindung gemäß der oben genannten nicht vorveröffentlichten Schrift vergleichsweise komplex da diese über eine elektrisch isolierende Wärmeleitfolie oder Vergussmasse an die Wärmeleitplatte erfolgen muss.
Ferner ist aus der DE 198 11 000 C1 ein Aufbau bekannt, bei dem eine Stromschiene einer Hochtemperaturbatterie thermisch über eine Zwischenschicht mit dem Gehäuse der Hochtemperaturbatterie gekoppelt ist, und so an der passiven Kühlung der selben über Kühlrippen oder der gleichen bis zu einem gewissen Grad beteiligt ist.
Es ist nun die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung eine Batterie, und insbesondere eine Batterie für den Einsatz als Traktionsbatterie in einem Fahrzeug, dahingehend zu verbessern, dass ein hoher Wirkungsgrad erzielt werden kann, und dass die Anzahl der Bauteile und der benötigte Bauraum verringert wird. Außerdem soll die Komplexität der Batterie reduziert werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Dadurch, dass die elektrischen und/oder elektronischen Bauteile über die Stromschiene in den Hochvoltstromkreis oder den Teil eines Hochvoltstromkreises in der Batterie eingebunden sind, und dass außerdem die Stromschiene in zumindest indirektem thermischen Kontakt zu der aktiv gekühlten Kühlvorrichtung der Batterie steht, wird eine ideale und effektive Kühlung sowohl der Stromschiene als auch der mit ihr in elektrischem und damit auch in thermischen Kontakt stehenden Bauteile erreicht. Hierfür sind keine weiteren Anbindungen über wärmeleitende aber elektrisch isolierende Folien, Vergussmasse oder dergleichen nötig, da die thermische Anbindung direkt über die Stromschiene zusammen mit der elektrischen Anbindung erfolgen kann.
Der Aufwand hinsichtlich der Montage und die Verwendung von wärmeleitenden aber elektrisch isolierenden Materialien wird dadurch deutlich verringert. Durch die Anbindung der Stromschiene an die Batteriekühlung wird neben den Bauteilen auch die Stromschiene selbst entsprechend gekühlt. Dies führt aufgrund der Temperaturabhängigkeit des spezifischen Widerstands zu einem geringeren Widerstand sowohl der Stromschiene als auch der stromführenden Elemente in den Bauteilen, so dass neben der über die Stromschiene erfolgenden Kühlung auch noch die erzeugte Verlustwärme in diesen Bauteilen reduziert werden kann.
Insgesamt ermöglicht die erfindungemäße Anbindung der Stromschiene zusammen mit den mit ihr verbundenen elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen an die aktive Kühlung also eine Verbesserung des Wirkungsgrads und damit der Leistung der Batterie, bei gleichzeitig verringerter Anzahl an benötigten Bauteilen und vereinfachter Montage.
Gemäß einer besonders günstigen Weiterbildung der Erfindung kann es ferner vorgesehen sein, dass die Stromschiene in direktem Kontakt zu der Kühlvorrichtung steht. Dieser direkte thermischer Kontakt kann wiederum über eine entsprechend wärmeleitende und elektrisch isolierende Schicht, beispielsweise eine hierfür geeignete Folie oder Vergussmasse erfolgen. Durch diese direkte Anbindung der Stromschiene an die aktiv gekühlte Kühlvorrichtung wird die Kühlung der Stromschiene und damit auch die Kühlung der mit ihr verbundenen Bauteile nochmals verbessert. Auch die Kühlung der Batterie selbst kann so nochmals verbessert werden, da die Stromschienen auch in Kontakt mit den Polen der Batterieeinzelzellen stehen und dadurch eine zusätzliche Kühlung der Pole und somit eine zusätzliche Kühlung der Batterieeinzelzellen selbst bewirken können.
In einer besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist es außerdem vorgesehen, dass die Kühlvorrichtung selbst als Teil der Stromschiene ausgebildet ist. Da die Kühlvorrichtung typischerweise aus einem metallischen Material, insbesondere Aluminium bestehen wird, um einen gut wärmeleitenden Aufbau realisieren zu können, kann diese Kühlvorrichtung auch als Teil der Stromschiene mitverwendet werden. Dies hat den Vorteil, dass insgesamt die Anzahl an verwendeten Bauteilen reduziert werden kann, da zumindest auf einem Teil der Stromschiene verzichtet werden kann. Bei der metallisch ausgebildeten Kühlvorrichtung muss ohnehin eine wärmeleitende aber thermische Isolierung zu den elektrisch leitenden Teilen der Batterie sichergestellt werden, daher kann die Kühlvorrichtung ohne zusätzlichen Aufwand als Teil der Stromschiene verwendet werden und kann selbst elektrischen Strom leiten. Sofern der als Teil der Stromschiene ausgebildete Bereich der Kühlvorrichtung unmittelbar mit dem Massepol der Batterie verbunden ist kann dies im herkömmlichen Aufbau erfolgen. Sollte der als Stromschiene mitgenutzte Teil der Kühlvorrichtung jedoch auf einem anderen Spannungsniveau liegen, als der Massepol, so ist bei der Wahl des Kühlmediums darauf zu achten, dass dieses elektrisch nichtleitend ist. Hierfür kann beispielsweise reines Wasser, gegebenenfalls mit entsprechenden Zusätzen auf Polymerbasis, oder CO₂ oder ein anderes nicht elektrisch leitendes Kältemittel eingesetzt werden.
Der erfindungsgemäße Aufbau der Batterie ermöglicht eine kleine, kompakte, hinsichtlich ihres Wirkungsgrads optimierte und hinsichtlich ihres Bauraums und der Anzahl ihrer Bauteile minimierte Batterie. Eine derartige Batterie, welche vergleichsweise hohe Leistungen einspeichern und wieder abgeben kann, kann daher bevorzugt als Traktionsbatterie in einem Kraftfahrzeug Verwendung finden, da hier eine entsprechend hohe Leistungsdichte benötigt wird. Der Antriebsstand des Kraftfahrzeugs kann dabei als reiner elektrischer Antriebsstrang ausgeführt sein, oder er kann als hybridisierter Antriebsstrang mit beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine und einem elektrischen Teil ausgeführt sein.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen und werden anhand der Ausführungsbeispiele deutlich, welche nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert werden.
Dabei zeigen:
1 eine Batterie mit einer Vielzahl von Einzelzellen in einer Draufsicht;
2 die Batterie aus 1 in einer Ansicht von unten;
3 ein Detail aus der Batterie gemäß 1;
4 eine alternative Ausführungsform einer Batterie; und
5 eine weitere alternative Ausführungsform einer Batterie.
In 1 ist eine Batterie 1 dargestellt, welche aus einer Vielzahl von Batterieeinzelzellen 2 aufgebaut ist. In der Darstellung der 1 sind diese Batterieeinzelzellen 2 als runde Batterieeinzelzellen ausgeführt. Sie können beispielsweise in Lithiumionentechnologie realisiert sein, um eine entsprechend hohe Energiedichte aufzuweisen. In der 1 sind dabei nur einige der Batterieeinzelzellen 2 mit einem Bezugszeichen versehen. Die Batterie 1 der 1 weißt außerdem eine Kühlvorrichtung 3 auf, welche im hier dargestellten Fall als Kopfkühlung realisiert ist, welche die Batterieeinzelzellen 2 an ihren Oberseiten kühlt und eine Durchführung für die Pole der Batterieeinzelzellen 2 aufweist. Die Kühlvorrichtung 3 ist dabei aktiv gekühlt und kann wie bereits eingangs erwähnt von einem flüssigen und/oder gasförmigen Kühlmedium oder Kältemittel durchströmt werden. Hierfür sind zwei Anschlusselemente 4 vorgesehen. Da derartige Kühlvorrichtungen 3 dem allgemeinen Stand der Technik zuzuordnen ist, wird hierauf in dem dargestellten Ausführungsbeispiel nicht näher eingegangen.
Der Aufbau der Batterie 1 zeigt außerdem eine Platine 5, über welche die einzelnen Pole der Batterieeinzelzellen 2 entsprechend miteinander verbunden sind. Je nach benötigter Spannung sind dabei die Batterieeinzelzellen 2 jeweils in Reihe geschaltet, oder Gruppen von den in Reihe geschalteten Batterieeinzelzellen 2 sind dann wieder parallel miteinander verschaltet. Diese in 1 auf der Platine 5 erkennbaren elektrischen Verbindungen 6, von welche ebenfalls nur einige mit einem Bezugszeichen versehen sind, bilden einen Teil eines Hochvoltstromkreises, welcher zumindest in Teilen der Batterie 1 zuzurechnen ist. Von Anschlusselementen 6 im Randbereich der Platine 5 ausgehend sind über sogenannte Stromschienen 7, welche nicht mehr der Platine 5 zuzuordnen sind, elektrische oder elektronische Bauteile 8 in den Hochvoltstromkreis eingebunden. Diese Bauteile 8 sind in der Darstellung der 1 in entsprechenden Gehäusen verkapselt dargestellt und umfassen typischerweise Elemente wie Schaltschütze, Sicherungen oder auch Leistungstransistoren oder dergleichen. In der Darstellung der 1 sind dabei drei dieser elektrischen oder elektronischen Bauteile 8 beziehungsweise Gehäusen mit solchen Bauteilen 8 zu erkennen.
Die 2 zeigt nun die selbe Batterie 1 wie 1 jedoch in einer Ansicht von unten. Die runden Batterieeinzelzellen 2 sind dabei über ein entsprechendes wärmeleitendes und isolierendes Anschlusselement 9 mit der Kühlvorrichtung 3 verbunden. Deutlich sind hier die Stromschienen 7 zu erkennen, welche die elektronischen Bauteile 8 mit den Anschlusselementen 6 auf der Platine 5 und damit letztlich mit den Polen der Batterieeinzelzellen 2 verbinden. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind dabei die beiden in den viereckigen Gehäusen gekapselten elektronischen Bauteile 8 Schütze, während das in zylinderförmigen Gehäuse gekapselte Bauteile 8 eine Sicherung darstellen soll. All diese Elemente sind über die Stromschienen 7 in direktem Kontakt mit anderen Bauteilen der Batterie. Außerdem verlaufen zumindest Teile der Stromschienen 7, wie dies wiederum in 1 besser zu erkennen ist, in unmittelbaren Kontakt mit der Kühlvorrichtung 3. Durch diese ebenso elektrische wie thermische Anbindung der Stromschienen 7 werden die Stromschienen 7 von der aktiven Kühlung der Kühlvorrichtung 3 mit gekühlt und kühlen damit auch die mit ihnen angeschlossenen elektronischen Bauteile 8.
In 3 ist dies am Beispiel der Sicherung als Bauteile 8 in einer vergrößerten Darstellung im Querschnitt nochmals deutlicher zu erkennen. Die Batterieeinzelzelle 2 ist über das wärmeleitende aber elektrisch isolierende Anschlusselement 9 gehalten und mit der Kühlvorrichtung 3 in thermischem Kontakt. In der Kühlervorrichtung 3 sind dabei außerdem Kühlkanäle 10 zu erkennen, welche von dem flüssigen und/oder gasförmigen Kühlmedium durchströmt werden und für die Kühlung sorgen. Außerdem ist der Batteriepol der Batterieeinzelzelle 2 über eine Schraube 11 mit der Stromschiene 7 verbunden, wobei diese auch einteilig in eines der elektrischen Verbindungselemente 6 übergehen kann. Darunter befindet sich die Platine 5 sowie ein elektrisch isolierendes und elastisches Spannelement 12, welches dafür sorgt, dass die Verschraubung der Stromschiene 7 mit dem Pol der Batterieeinzelzelle 2 gesichert ist und sich auch durch Vibrationen oder dergleichen nicht lösen kann. Über die Stromschiene 7 ist nun das elektronische Bauteil 8, in diesem Fall als Sicherung, an die Batterieeinzelzelle 2 mit angebunden. Im Bereich des elektronischen Bauteils 8 entstehende Wärme wird, wie durch die Pfeile in 3 dargestellt, entlang der Stromschiene 7 und durch die Schraube 11 sowie den mit ihr verschraubten Batteriepol in den Bereich der Kühleinrichtung 3 geleitet und über das in den Kühlkanälen 10 strömende Kühlmittel aktiv abtransportiert. Um neben der elektrischen Leitung des Stroms in der Stromschiene 7 problemlos auch eine ausreichende Wärmeleitung zur Kühlung der elektronischen Bauteile 8 sicherzustellen, kann der Querschnitt der Stromschiene 7 etwas größer gewählt werden, als dieser bei einer reinen Auslegung hinsichtlich der zu leitenden Ströme sein müsste. Diese etwas größere Auslegung der Stromschiene 7 erlaubt neben der Leitung der Ströme auch eine ausreichende Leitung der Wärme durch die Stromschiene 7 von den Bauteilen 8 zur Kühlvorrichtung 3. Damit kann mit einer minimalen Veränderung der Batterie 1, nämlich lediglich einer geringfügigen Erhöhung des Querschnitts der Stromschienen, sofern überhaupt erforderlich, eine gekühlte Einbindung der elektronischen Bauteile 8 in den Hochvoltstromkreis oder einem Teil des Hochvoltstromkreises der Batterie 1 erfolgen. Eine für eine ideale Funktionsweise der elektrischen oder elektronischen Bauteile 8 erforderliche Kühlung kann somit ohne oder annähern ohne zusätzlichen Aufwand realisiert werden.
In der Darstellung der 4 ist nun eine alternative Bauform der Batterie 1 zu erkennen. Die Batterie 1 besteht auch hier aus einer Vielzahl von Batterieeinzelzellen 2. Diese sind jedoch anders als bei den bisherigen Figuren als Flachzellen ausgebildet. Diese Flachzellen welche insbesondere als Rahmenflachzellen aus einem Rahmen aus isolierenden Material und seitlich auf beiden Seiten des Rahmens angeordneten Hüllblechen bestehen können, sind dabei in bipolarer Bauweise ausgeführt, so dass diese durch ein Stapeln zu einem Zellenstapel 13 verbunden werden. Die bipolare Bauweise, bei welcher die Hüllbleche jeweils unterschiedliche Polaritäten aufweisen ermöglicht es durch ein einfaches Stapeln der Batterieeinzelzellen 2 eine Reinschaltung derselben zu realisieren. Der Aufbau des Zellenstapels 13 der 4 weist somit an seinem einen Ende eine positive Polplatte 14 und an seinem anderen Ende eine negative Polplatte 15 auf. Der Zellenstapel 13 selbst ist außerdem von einem Deckelement 16 abgedeckt, welches beispielsweise als Platine ausgeführt sein kann, welche eine Einzelzellüberwachung enthält. Den Boden des Zellstapels bildet eine Platte 17 welche als Kühleinrichtung 3 für den Zellenstapel 13 und damit die Batterie 1 genutzt wird. Diese als Platte 17 ausgebildete Kühleinrichtung 3 ist ebenfalls wie aus den vorhergehenden Figuren bekannt, von hier nicht erkennbaren Kühlkanälen durchzogen, welche von einem flüssigen oder/gasförmigen Kühlmedium aktiv durchströmt werden. Auch hierfür sind entsprechende Anschlüsse vorgesehen, welche in 4 nicht erkennbar sind, da sie auf Grund der perspektivischen Darstellung hinter der Batterie 1 zu liegen kommen. Sie sind jedoch in der Seitenansicht eines sehr ähnlichen Aufbaus in 5 zu erkennen und tragen dort das Bezugszeichen 18.
Außerdem ist der Zellstapel 13 zusammen mit der Kühlvorrichtung 3 dem Deckelement 16 und den beiden Polplatten 14, 15 über Spannbändern 19 zu einer mechanisch stabilen Einheit verspannt, zusammen mit einem nicht dargestellten Batteriegehäuse die Batterie 1 bildet. Um die Zugänglichkeit beider Batteriepole von einer Seite her zu gewährleisten gibt es außerdem eine Stromschiene 20, welche Strom von der negativen Polplatte 15 auf die andere Seite des Zellenstapels 13 leitet. Diese Stromschiene 20 ist dabei typischer Weise als Bauelement aus einem gut leitenden Material wie Aluminium oder Kupfer vergleichsweise stabil und massiv ausgeführt. Sie ist über die Polplatte 15 und durch diese in indirektem Kontakt zu den Hüllblechen der Batterieeinzelzellen 2 angeordnet. Da die Batterieeinzelzellen und die Polplatte 15 in entsprechendem thermischen Kontakt mit der Kühleinrichtung 3 stehen wird auch diese Stromschiene 20 durch die Kühleinrichtung 3 gekühlt. In der Darstellung der 4 ist nun erkennbar, dass in die Stromschiene 20 entsprechende elektrische und/oder elektronische Bauteile 8 integriert sind, welche wiederum in einer entsprechend gekapselten Ausführung dargestellt sind. Diese Bauteile 8 sind wie bei den oben bereits erläuterten Figuren über die Stromschiene 20 und die Polplatte 15 an die Kühlvorrichtung 3 der Batterie 1 mit angeschlossen, so dass sich identische Vorraussetzungen und Vorteile ergeben, wie dies bei den vorhergehenden Figuren bereites erläutert wurde.
In der Darstellung der 5 ist nun ein vergleichbarer Aufbau einer Batterie 1 ebenfalls mit als Flachzellen ausgebildeten Batterieeinzelzellen 2, erkennbar. Auch hierbei handelt es sich um Flachzellen in bipolarer Bauweise, welche zischen einer positiven Polplatte 14 und einer negativen Polplatte 15 einen Zellenstapel 13 bilden. Ferner ist in diesem Ausführungsbeispiel die Platte 17 der Kühlvorrichtung 3 einstückig mit der negativen Polplatte 15 ausgebildet. Dieses integrierte Bauteil 21 leitet wie durch die Pfeile dargestellt den elektrischen Strom von dem negativen Pol der Batterie in den Bereich eines elektrischen Anschlusses 22, so dass beide Pole auf der selben Seite der Batterie 1 abgreif bar sind.
Das integrierte Bauteil 21 übernimmt in dem Aufbau der 5 nun mehrere Funktionen. Es besteht einmal aus der Platte 17 Teil der Kühlvorrichtung 3 und übernimmt die Kühlung des gesamten Zellenstapels 13 der Batterieeinzelzellen 2. Außerdem ist es einstückig mit der negativen Polplatte 15 ausgebildet. Neben einer einstückigen Ausbildung wäre hier auch eine andersartige Ausbildung denkbar, welche zumindest ein elektrischen Kontakt zwischen der negativen Polplatte 15 und der plattenförmig ausgebildeten Teil 17 der Kühlvorrichtung 3 sicherstellt. Das integrierte Bauteil 21 übernimmt somit auch die Funktion der bisherigen Stromschiene 20 aus der Darstellung in 4. Durch diese Doppelfunktion des integrierten Bauteils 21 einmal als Kühlvorrichtung 3 und einmal um den Strom des negativen Polos 15 zu leiten ergibt sich eine entsprechende Einsparung an Material und Bauraum. Außerdem ist das integrierte Bauteil 21 welches nun auch als Stromschiene, dient selbst aktiv gekühlt. Das integrierte Bauteil 21 stellt also eine aktiv gekühlte Stromschiene dar, welche zusätzlich die Aufgabe der Kühlung des Zellenstapels 13 mit übernimmt. Wird an diese aktiv gekühlte Stromschiene des Bauteils 21 nun ein elektronisches Bauteil 8 direkt angekoppelt, wie dies in 5 beispielhaft dargestellt ist, so erfährt auch dieses eine aktive Kühlung durch die direkt mit ihm verbundene Kühlvorrichtung 3. Die Kühlvorrichtung 3 kann dabei in besonders günstiger Weise den Massepol leiten, da hier keine weiter Isolation gegenüber der Umgebung notwenig ist. Es ist dann auch möglich mit einem annähern beliebigen Kühlmittel die aktive Kühlung der Kühlervorrichtung 17 zu betreiben.
Selbstverständlich wäre es auch denkbar, dass der Pluspol oder beide Pole von einem derartigen integrierten Bauteil 4 gebildet würden. Dann müsste darauf geachtet werden, dass das zum Einsatz kommende Kühlmittel elektrisch nichtleitend ist. Hiefür wäre beispielsweise reinstes Wasser, ein entsprechendes Transformatoröl, CO₂ oder dergleichen denkbar. Auch sind zwischenzeitlich Zusätze aus Polymeren erhältlich, welche in destilliertem Wasser suspendiert ein entsprechendes Kühlmittel ergeben, welches elektrisch nichtleitend ist, und bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkts dennoch nicht erstarrt.
Insgesamt erlaubt der Aufbau der Integration von elektronischen Bauteilen 8 in die Stromschienen 7, 20, 21 und damit eine Anbindung der elektronischen Bauteile 8 über die Stromschienen 7, 20, 21 an die Kühlung der Batterie 1 bei einfachem Aufbau eine entsprechende Steigerung der Effizienz und der Lebensdauer der elektronischen Bauteile und damit auch der Batterie 1 selbst.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102007063178 [0003]
- DE 102008010837 [0004]
- DE 19811000 C1 [0005]

Claims

Batterie mit einer Vielzahl von Batterieeinzelzellen, mit einer Kühlvorrichtung, welche mit wenigstens einem Großteil der Batterieeinzelzellen in thermischen Kontakt steht, und welche aktiv kühlbar ist, mit einem Hochvoltstromkreis oder Teilen eines Hochvoltstromkreises zum Anschluss der Batterieeinzelzellen an eine Energiequelle und/oder einen Energieverbraucher, welcher elektrische und/elektronische Bauteile und Stromschienen umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Bauteile (8) über die Stromschienen (7, 20, 21) in den Hochvoltstromkreis eingebunden ist, wobei die Stromschienen (7, 20, 21) in zumindest indirektem thermischen Kontakt zu der aktiv gekühlten Kühlvorrichtung (3) stehen.
Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dass die Stromschienen (7, 20, 21) einen größeren Querschnitt aufweisen, als zur reinen Stromleitung notwendig.
Batterie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromschienen (7, 20, 21) aus einem metallischen Material, vorzugsweise aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Kupfer oder einer Kupferlegierung, ausgebildet sind.
Batterie nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterieeinzelzellen (2) als Rundzellen ausgebildet sind.
Batterie nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterieeinzelzellen (2) als Flachzellen, insbesondere als Rahmenflachzellen in bipolarer Bauweise, ausgebildet sind.
Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (8) in eine gekapselten Gehäuse angeordnet sind, welches über seine elektrischen Anschlüsse mit den Stromschienen (7, 20, 21) verbunden ist.
Batterie nach einem der Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (8) zumindest eines aus den Bauteilen Schutz, Sicherung, Leistungstransistor, Spule, Widerstand oder Diode umfassen.
Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (3) über ein flüssiges Medium aktiv kühlbar ist.
Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (3) über ein Kältemittel, insbesondere CO₂ oder R 134a, welches im Bereich der Kühlvorrichtung (3) verdampft, kühlbar ist.
Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (3) als im wesentlichen flache Platte ausgebildet ist, welche auf einer der Seiten der Batterieeinzelzellen (2), insbesondere auf der Kopfseite oder der Bodenseite angeordnet ist.
Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromschienen (7, 20, 21) über wenigstens einen der Pole der Batterieeinzelzellen (2) direkt oder indirekt mit der Kühlvorrichtung (3) in Kontakt stehen.
Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromschienen (7, 20, 21) direkt mit der Kühlvorrichtung (3) in Kontakt stehen.
Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (3) als Teil einer der Stromschiene ausgebildet ist.
Verwendung einer Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 13 als Traktionsbatterie in einem Kraftfahrzeug.
Verwendung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Traktionsbatterie Teil eines hybridisierten Antriebssystems ist.