-
Die
Erfindung betrifft eine Batterie mit einer in einem Batteriegehäuse
angeordneten Wärmeleitplatte zum Temperieren der Batterie
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein
Verfahren zur Herstellung einer Batterie gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 15.
-
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. Die Pole der Einzelzellen können beispielsweise
direkt durch Gehäuseteile, durch mit diesen verbundene
Stromleiterfahnen oder durch Polkontakte, so genannte Anschlussterminals,
gebildet sein. Insbesondere bei einem Transport der Einzelzellen
vor deren Montage und bei der Montage selbst besteht die Gefahr,
dass zwischen Polen unterschiedlicher Polarität einer oder mehrerer
Einzelzellen durch eine Berührung der Einzelzellen untereinander
oder eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen den
Polen elektrische Kurzschlüsse entstehen. Dabei kann es
aufgrund sehr hoher Kurzschlussströme zu Personenschäden,
zur Beschädigung und/oder Zerstörung der Einzelzellen selbst
und/oder des kurzschließenden Teils kommen. Deshalb existieren
im Stand der Technik verschiedene Vorrichtungen und Verfahren, welche
einen Berührungsschutz und/oder einen Schutz vor derartigen Kurzschlüssen
durch verschiedenenartige Isolationselemente sicherstellen sollen.
-
Aus
der
DE 101 52 684
A1 ist ein elektrischer Akkumulator mit in einem Gehäuse
angeordneten positiven und negativen Elektroden mit zwischenliegenden
Separatoren, einem Elektrolyten und mindestens einem Endpol bekannt.
Der Endpol ist mit einem Kontaktschutz (= Isolationselement) in
Form einer den Endpol umgebenden frei drehbaren Wandung aus Isoliermaterial
versehen, der mindestens einen Schlitz zur Einführung eines
Anschlusskabels aufweist. Zur elektrischen Isolation des Endpols
von oben ist zusätzlich eine elektrisch isolierende Polkappe
auf den Endpol aufgebracht.
-
Weiterhin
ist aus der
DE 43 19
923 C1 eine Poldurchführung für Akkumulatoren,
insbesondere Bleiakkumulatoren, bekannt, bei der zwischen einem Polbolzen
und einem nach innen ragenden Kragen einer Deckelöffnung
ein hülsenförmiges Dichtungselement (= Isolationselement)
angeordnet ist, das mit gegen den Polbolzen anliegenden Rippen versehen ist
und am oberen Ende eine nach innen gerichteten Dichtungsring bildet,
der zwischen einer Schulter des Polbolzens und einem Zellverbinder
von einer Polschraube eingespannt ist. Das Dichtungselement weist
zwischen dem mit Rippen versehenen Teil und dem oberen Dichtungsring
einen balgartigen Abschnitt auf und der Polbolzen hat eine seine
Axialbewegung im Dichtungselement gestattende Stabform.
-
Die
DE 10 2007 010 745
A1 offenbart eine Batterie mit einer Wärmeleitplatte
zum Temperieren der Batterie, wobei die Batterie mehrere parallel und/oder
seriell miteinander verschaltete Einzelzellen aufweist, die Wärme
leitend mit der Wärmeleitplatte verbunden sind. In der
Wärmeleitplatte ist für ein Wärmeleitmedium
eine durchströmbare Kanalstruktur angeordnet, wobei aus
der Wärmeleitplatte Anschlussquerschnitte für
die Kanalstruktur herausführen. Die Wärmeleitplatte
weist im Bereich der Pole der Einzelzellen Bohrungen auf, durch
die die Pole der Einzelzellen hindurchragen. Um einen Pol einer Einzelzelle
ist ein Einlegestück (= Isolationselement) aus einem elektrisch
isolierendem Werkstoff angeordnet, welches zumindest bereichsweise
am Mantel des Pols anliegt und welches mindestens einen radial vom
Pol abragendes Distanzelement aufweist, das im Bereich des Pols
zwischen dem Deckel der Einzelzelle und der Wärmeleitplatte
angeordnet ist.
-
Ferner
beschreibt die
US 4,455,356 eine Batterie
mit in einem Batteriegehäuse angeordneten plattenförmigen
Einzelzellen, wobei Pole der Einzelzellen jeweils zu einem Anschlussterminal
gleicher Polarität verbunden sind, welche durch Öffnungen aus
der Oberseite des Batteriegehäuses herausragen. Die Öffnungen
sind mit umlaufenden Nuten versehen, wobei in den Nuten flexible,
gebogene Kunststoffverbindungselemente (= Isolationselement) zwischen
den Anschlussterminals und der Oberseite des Batteriegehäuses
angeordnet sind. Die Kunststoffverbindungselemente, welche beispielsweise
einen Faltenbalg umfassen, sind luftdicht gegen das Batteriegehäuse
verschlossen und ermöglichen Längsbewegungen der
Anschlussterminals, welche durch Expansionen und Kontraktionen der
plattenförmigen Einzelzellen hervorgerufen werden.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Batterie und ein Verfahren
zur Herstellung einer Batterie anzugeben, mittels welchen gegenüber
dem Stand der Technik ein verbesserter Berührungsschutz
und ein verbesserter Schutz vor Kurzschlüssen zwischen
den Polen einer Einzelzelle und/oder verschiedenen Einzelzellen
realisierbar ist.
-
Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Batterie
gelöst, welche die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch
die im Anspruch 15 angegebenen Merkmale gelöst.
-
Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Die
erfindungsgemäße Batterie mit einer in einem Batteriegehäuse
angeordneten Wärmeleitplatte zum Temperieren der Batterie
umfasst mehrere mittels Zellverbinder elektrisch parallel und/oder
seriell miteinander verschaltete Einzelzellen, die Wärme leitend
mit der Wärmeleitplatte verbunden sind, wobei Isolationselemente
zwischen der Wärmeleitplatte und den Einzelzellen angeordnet
sind, die elektrische Polkontakte der Einzelzellen mantelförmig
umgeben.
-
Erfindungsgemäß wird
ein optimaler Berührungsschutz und einen Schutz vor Kurzschlüssen zwischen
den Polen einer Einzelzelle und/oder verschiedenen Einzelzellen
dadurch sichergestellt, dass die Höhe der Isolationselemente
im nicht montierten Zustand der Einzelzellen größer
als die Höhe der Polkontakte ist, so dass die Isolationselemente
die Polkontakte überragen. Somit sind der Berührungsschutz
und der Schutz vor elektrischen Kurzschlüssen sowohl während
eines Transportes der Einzelzellen als auch während der
Montage der Batterie sichergestellt. Auch ist durch die über
die Polkontakte hinausragende Anordnung ein Berührungsschutz von
oben sichergestellt.
-
Weiterhin
sind die Isolationselemente plastisch oder elastisch verformbar,
so dass in vorteilhafter Weise während der Montage der
Einzelzellen die Höhe der Isolationselemente derart verringerbar
ist, dass ohne eine Demontage der Isolationselemente die Herstellung
eines elektrischen Kontaktes zwischen den Einzelzellen mittels der
Zellverbinder, welche insbesondere in einer Zellverbinderplatine
angeordnet sind, möglich ist. Durch die elastische Verformbarkeit
der Isolationselemente kann in besonders vorteilhafter Weise die
Verwendung von aus dem Stand der Technik bekannten Isolationskappen entfallen,
welche vor einer elektrischen Verschaltung der Einzelzellen zu einem
Zellverbund wieder von den Polkontakten entfernt werden müssen.
-
Aus
diesen Vorteilen resultieren wiederum eine Verringerung des Aufwandes
bei der Herstellung der Batterie und somit eine Verringerung der Herstellungskosten.
-
Gemäß einer
besonders Gewinn bringenden Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Batterie weisen die Isolationselemente zumindest einen vorgegebenen
Verformungsbereich auf, in welchem diese plastisch oder elastisch
verformbar sind. Daraus resultiert eine gleichmäßige
und definierte Verformung der Isolationselemente.
-
Dieser
Verformungsbereich ist vorzugsweise in ein nach oben gerichtetes
Ende der Wandung des Isolationselementes eingebracht und beispielsweise aus
einem plastisch und/oder elastisch verformbaren Material, als eine
dünnere Wandung des Isolationselementes und/oder als eine
plastisch und/oder elastisch in die Wandung des Isolationselementes
eingebrachte verformbare Struktur, z. B. als Faltenbalg, ausgebildet,
so dass die gleichmäßige und definierte Verformung
besonders einfach und mit geringem Kraftaufwand erzeugbar ist.
-
Ferner
weisen die Isolationselemente eine zylindrische Form, insbesondere
die Form eines Hohlzylinders, auf, so dass die Polkontakte vollständig
mantelförmig von den Isolationselementen umgeben sind,
woraus ein umfassender Kurzschlussschutz der Polkontakte resultiert.
-
Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Batterie sind die Isolationselemente jeweils als ein Formteil ausgebildet,
welches sich über beide Polkontakte einer zugehörigen
Einzelzelle erstreckt und derart ausgebildet ist, dass es die Polkontakte
jeweils als Hohlzylinder vollständig mantelförmig
umgibt und voneinander elektrisch isoliert. Somit ist neben dem
umfassenden Kurzschlussschutz eine einfache Handhabbarkeit der Isolationselemente
erzielbar.
-
Zusätzlich
zeichnen sich die Isolationselemente durch eine gestufte Innenkontur
und/oder eine gestufte Außenkontur auf, wobei die Innenkontur und/oder
die Außenkontur insbesondere einen in Längsausdehnung
von der Oberfläche der Einzelzelle aus nach oben gerichteten
abnehmenden Durchmesser aufweisen.
-
Dabei
bildet die gestufte Außenkontur in einem der Oberfläche
der Einzelzellen zugewandten unteren Ende des Isolationselementes
vorzugsweise ein Distanzelement aus. Dieses Distanzelement dient
in vorteilhafter Weise zum einen als elektrische Isolation und zum
anderen als Abstandselement, so dass zwischen der Oberseite der Einzelzellen
und der Wärmeleitplatte ein definierter und gleichmäßiger Abstand
einstellbar ist, welcher durch die Höhe des Distanzelementes
bestimmt ist.
-
Da
die Höhe der Isolationselemente im montierten Zustand der
Einzelzellen in etwa einem Abstand zwischen der Oberseite der Einzelzellen
und den Zellverbindern entspricht, ist durch die Isolationselemente
gleichzeitig eine elektrische Isolation zwischen den Polkontakten
und der vorzugsweise aus einem sehr gut wärmeleitfähigen
Metall gebildeten Wärmeleitplatte sichergestellt. Mit anderen
Worten: Die äußeren Enden der Isolationselemente
und die äußeren Enden liegen in einer Ebene.
-
Um
eine sichere Befestigung der Isolationselemente an den Polkontakten
zu erzeugen, sind die Isolationselemente kraft-, stoff- und/oder
formschlüssig an den Polkontakten befestigt. Zu der kraftschlüssigen
Verbindung sind insbesondere Klemm- und/oder Keilelemente vorgesehen.
Der Stoffschluss ist beispielsweise durch eine Verklebung realisierbar und
zur Erzeugung der formschlüssigen Verbindung sind vorzugsweise
Rastelemente vorgesehen, welche in die Polkontakte und/oder in die
Isolationselemente eingebracht sind.
-
Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung
der Batterie werden auf die Polkontakte der Einzelzellen über
die Polkontakte hinausragende Isolationselemente aufgebracht, wobei
die Isolationselemente bei der Montage der Einzelzellen, beispielsweise
durch einen mittels der Zellverbinder ausgeübten Anpressdruck,
derart plastisch oder elastisch verformt werden, dass deren äußeres
Ende in einer Ebene mit dem äußeren Ende der Polkontakte
liegt. Daraus ergibt sich insbesondere der Vorteil, dass die Isolationselemente
bei der Montage der Einzellzellen nicht entfernt werden müssen,
wodurch zeit- und kostenaufwändige Arbeitsschritte bei
der Herstellung der Batterie eingespart werden.
-
Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher
erläutert.
-
Dabei
zeigen:
-
1A schematisch
eine Explosionsdarstellung eines Zellverbundes aus mehreren Einzelzellen,
-
1B schematisch
eine perspektivische Ansicht des Zellverbundes gemäß 1A,
-
1C schematisch
eine Schnittdarstellung des Zellverbundes gemäß 1B,
-
2A schematisch
eine Explosionsdarstellung eines weiteren Zellverbundes aus mehreren Einzelzellen,
-
2B schematisch
eine perspektivische Ansicht des Zellverbundes gemäß 2A,
-
3A schematisch
eine Explosionsdarstellung einer Einzelzelle und einem Isolationselement,
-
3B schematisch
die Einzelzelle mit an dieser befestigtem Isolationselement gemäß 3A,
-
3C schematisch
eine Schnittdarstellung der Einzelzelle mit an dieser befestigtem
Isolationselement gemäß 3B,
-
4A schematisch
eine Explosionsdarstellung einer Einzelzelle und einem verformten
Isolationselement,
-
4B schematisch
die Einzelzelle mit an dieser befestigtem Isolationselement gemäß 4A, und
-
4C schematisch
eine Schnittdarstellung der Einzelzelle mit an dieser befestigtem
Isolationselement gemäß 4B.
-
Einander
entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
-
Die 1A, 1B und 1C zeigen
einen aus mehreren Einzelzellen 1 gebildeten Zellverbund
Z. Der Zellverbund Z ist insbesondere zu einer Verwendung in einer
nicht näher dargestellten Fahrzeugbatterie vorgesehen,
wobei es sich bei dieser vorzugsweise um eine Batterie für
ein Fahrzeug mit Hybridantrieb oder ein Brennstoffzellen-Fahrzeug handelt.
Die Batterie weist dazu ein nicht näher dargestelltes ein-
oder mehrteiliges Batteriegehäuse auf, in welchem der Zellverbund
und vorzugsweise weitere Batteriekomponenten, wie z. B. Elemente zum
Zellspannungsausgleich, zu einer Lade- bzw. Entladeregelung und/oder
zu einer Batterieüberwachung, angeordnet und vor Umwelteinflüssen
geschützt sind.
-
Bei
den Einzelzellen 1 handelt es sich um Rundzellen, welche
jeweils zwei Polkontakte P1 und P2 umfassen. Die Einzelzellen 1 können
alternativ auch jede andere Grundform, z. B. eine wabenförmige,
viereckige oder vieleckige Grundform, aufweisen.
-
Zur
elektrischen Verschaltung der Einzelzellen 1 zu dem Zellverbund
Z ist eine Zellverbinderplatine 2 vorgesehen, welche mehrere
Zellverbinder 3 umfasst. In einer Oberfläche der
Zellverbinderplatine 2 sind zu den Zellverbindern 3 korrespondierende Aussparungen 2.1 eingebracht,
in welchen die Zellverbinder 3 versenkt angeordnet sind.
Mittels der Zellverbinderplatine 2 und der in dieser angeordneten
Zellverbinder 3 sind die Polkontakte P1, P2 der Einzelzellen 1 parallel
und/oder seriell elektrisch miteinander verschaltbar.
-
Zwischen
der Zellverbinderplatine 2 und dem Zellverbund Z ist eine
Wärmeleitplatte 4 angeordnet, wobei die Polkontakte
P1, P2 der Einzelzellen 1 des Zellverbundes Z durch die
Wärmeleitplatte 4 hindurchragend angeordnet sind.
Zu diesem Zweck weist die Wärmeleitplatte 4 zu
den Polkontakten P1, P2 je Einzelzelle 1 eine korrespondierende
Aussparung 4.1 auf, welche als Langloch mit einseitig zunehmendem
Durchmesser, d. h. mit einer Tropfenform, ausgebildet ist. Aufgrund
der durch die Wärmeleitplatte 4 hindurchragenden
Anordnung der Polkontakte P1, P2 werden eine besonders große
Wärmeübergangsfläche und somit eine effektive
Wärmeabgabe der Einzelzellen 1 an die Wärmeleitplatte
erzeugt. Die Wärmeleitplatte 4 ist zur Ableitung
einer Verlustwärme der Einzelzellen 1 von einem
Kühlmedium durchströmbar, wobei die Wärmeleitplatte 4 hierzu vorzugsweise
mit einer nicht näher dargestellten Klimaanlage des Fahrzeuges
gekoppelt ist.
-
Zwischen
der Wärmeleitplatte 4 und dem Zellverbund Z ist
zusätzlich eine Wärmeleitfolie 5 angeordnet,
um einen verbesserten Wärmeübergang zwischen den
Einzelzellen 1 und der Wärmeleitplatte 4 zu
erzielen. Zur Durchführung der Polkontakte P1, P2 durch
die Wärmeleitfolie 5 weist diese ebenfalls zu
den Polkontakten P1, P2 korrespondierende Aussparungen 5.1 auf,
deren Form den Aussparungen 4.1 der Wärmeleitplatte 4 entspricht.
-
Durch
die Ausformung der Aussparungen 4.1 und 5.1 in
der Wärmeleitplatte 4 und der Wärmeleitfolie 5 ist
die Wärmeleitfolie 5 direkt auf der Oberfläche
der Einzelzellen 1 und die Wärmeleitplatte 4 direkt
auf der Wärmeleitfolie 5 anordbar, so dass ein große
Wärmeübergangsfläche und somit eine optimale
Kühlung der Einzelzellen 1 erzeugt wird.
-
Alternativ
zu der Verwendung der Wärmeleitfolie 5 ist es
ebenfalls möglich, dass zwischen den Einzelzellen 1 und
der Wärmeleitplatte 4 in nicht näher
dargestellter Weise einen wärmeleitfähigen Formkörper
und/oder eine wärmeleitfähige Vergussmasse eingebracht
sind, wobei der Formkörper und/oder die Vergussmasse vorzugsweise
aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet sind.
-
Bei
der Verwendung der Wärmeleitfolie 5 ist eine sehr
genaue Verpressung der Wärmeleitfolie 5 mit den
Einzelzellen 1 und der Wärmeleitplatte 4 erforderlich,
um eine möglichst hohe Wärmeübertragung
von den Einzelzellen 1 zu der Wärmeleitplatte 4 zu
erreichen. Um diese Verpressung zu erzielen, ist zwischen der Zellverbinderplatine 2 und
der Wärmeleitplatte 4 ein Federelement 6 angeordnet,
welches als federnde Matte, beispielsweise als Schaumstoff- oder
Gummimatte, ausgebildet ist. Alternativ kann das Federelement 6 auch
in nicht näher dargestellter Weise als Blattfeder ausgebildet
sein. Durch die Verpressung der Einzelzellen 1 mit der
Wärmeleitplatte 4 ist eine hohe Wärmeleitung
zwischen diesen erzielbar, ohne dass eine aufwändige und
fehleranfällige Anpassung eines Wärme leitenden
Materials an den Zwischenraum zwischen den Einzelzellen 1 und
der Wärmeleitplatte 4 vorgenommen werden muss.
Ferner sind anhand des Federelementes 6 fertigungsbedingte
Abweichungen von Solllängen und/oder Sollabständen
sowie Wärmeausdehnungen von Batteriebauteilen in einfacher
Weise ausgleichbar.
-
Auch
das Federelement 6 weist zu einer Durchführung
der Polkontakte P1, P2 der Einzelzellen 1 zu den Polkontakten
P1, P2 korrespondierende Aussparungen 6.1 auf, wobei für
jeden Polkontakt P1, P2 jeweils eine Aussparung 6.1 vorgesehen
ist, die als Bohrung ausgeführt ist und mit einer Außenkontur
der Polkontakte P1, P2 in deren oberen, der Oberfläche
der Einzelzellen 1 abgewandten Ende korrespondiert. Somit
entspricht die Anzahl der Aussparungen 6.1 in dem Federelement 6 der
Anzahl der Polkontakte P1, P2 der Einzelzellen 1 des Zellverbundes
Z.
-
Die
Zellverbinderplatine 2 wird mittels mehrerer Zellverbinderschrauben 7 an
der Oberseite des Zellverbundes Z befestigt. Dazu weisen vorzugsweise
die Polkontakte P1, P2 zu den Zellverbinderschrauben 7 korrespondierende
Bohrungen B mit einem Innengewinde auf. Die Zellverbinderschrauben 7 sind
dabei durch die Aussparungen 2.1 in der Zellverbinderplatine 2,
durch die Aussparungen 6.1 in dem Federelement 6,
durch die Aussparungen 4.1 in der Wärmeleitplatte 4 und
durch die Aussparungen 5.1 in der Wärmeleitfolie 5 geführt.
Aufgrund der somit hergestellten Befestigung sind die Zellverbinderplatine 2 und
das Federelement 6, die zwischen dieser und dem Zellverbund
Z angeordnete Wärmeleitplatte 4 und die Wärmeleitfolie 5 an
den Zellverbund Z anbindbar. Somit sind der Zellverbund Z und die anderen
Komponenten als ein Bauteil bei einer Montage der Batterie in dem
Batteriegehäuse anordbar.
-
Das
Federelement 5 übt dabei einen definierten Druck
auf die Wärmleitplatte 4 aus, so dass diese, die
Einzelzellen 1 und die Wärmeleitfolie 5 miteinander
verpresst sind. Üblicherweise sind zu diesem Zweck Federelemente 6 mit
einer geringen Federrate und hoher Vorspannung verwendbar, um möglichst geringe
Kraftschwankungen bei einem Ausgleich von Toleranzen, bei Wärmeausdehnungen
und einem Setzverhalten des Pressverbandes zu bewirken.
-
Um
einen Berührungsschutz der Polkontakte P1, P2 der Einzelzellen 1 und
einen Schutz vor Kurzschlüssen durch Herstellung einer
leitfähigen Verbindung zwischen den Polkontakten P1, P2
einer oder mehrerer Einzelzellen 1 zu vermeiden, werden
erfindungsgemäß vor der Montage der Einzelzellen 1,
d. h. der elektrischen Verschaltung zu dem Zellverbund Z, auf die
Polkontakte P1, P2 Isolationselemente 8 aufgebracht, deren
Höhe im nicht montierten Zustand der Einzelzellen 1 größer
als die Höhe der Polkontakte P1, P2 ist. Das heißt,
die Isolationselemente 8 ragen über die Polkontakte
P1, P2 hinaus. Durch diese Anordnung ist vor und während
der Verschaltung der Einzelzellen 1 zu dem Zellverbund
Z, insbesondere auch während einem Transport dieser, ein hoher
Berührungsschutz sichergestellt.
-
In
den 2A und 2B ist
ein weiterer Zellverbund Z dargestellt, welcher aus den Einzelzellen 1,
der Zellverbinderplatine 2 mit den Zellverbindern 3 und
dem Federelement 6 gemäß den 1A bis 1C gebildet
ist.
-
Die
Aussparungen 4.1 und 5.1 der Wärmeleitplatte 4 und
der Wärmeleitfolie 5 sind abweichend von den 1A bis 1C als
Bohrungen ausgebildet, wobei für jeden Polkontakt P1, P2
jeweils eine Aussparung 4.1 und 5.1 vorgesehen
ist. Die Aussparungen 4.1 und 5.1 korrespondieren
wie auch die Aussparungen 6.1 des Federelementes 6 mit
der Außenkontur der Polkontakte P1, P2 in deren oberen, der
Oberfläche der Einzelzellen 1 abgewandten Ende.
Somit entspricht die Anzahl der Aussparungen 4.1 in der
Wärmeleitplatte 4 und die Anzahl der Aussparungen 5.1 in
der Wärmeleitfolie 5 der Anzahl der Polkontakte
P1, P2 der Einzelzellen 1 des Zellverbundes Z.
-
Aufgrund
der gestuften Außenkontur des Polkontaktes P1 ist es somit
möglich, dass die Wärmeleitfolie 5 und
die Wärmeleitplatte 4 von der Oberfläche
der Einzelzellen 1 beabstandet angeordnet sind, so dass
eine zusätzliche Verwendung einer Vergussmasse in dem sich
bildenden Zwischenraum möglich ist. Aufgrund des definierten
Abstandes zwischen den Einzelzellen und der Wärmeleitplatte
ist es möglich, die Vergussmasse in einfacher Art und Weise
sowie vollständig in Zellzwischenräume der Einzelzellen
und den sich zwischen den Einzelzellen und der Wärmeleitplatte
ergebenden Zwischenraum einzubringen.
-
In
den 3A, 3B und 3C ist
eine Einzelzelle 1 mit dem Isolationselement 8 im
nicht montierten Zustand dargestellt. Das Isolationselement 8 ist
dabei als ein Formteil ausgebildet, dass es sich über beide
Polkontakte P1, P2 der Einzelzelle 1 erstreckt. Im Bereich
der Polkontakte P1, P2 weist das Isolationselement 8 jeweils
eine zylindrische Form auf, so dass es die Polkontakte P1, P2 mantelförmig
umgibt.
-
Weiterhin
weist das Isolationselement 8 eine zu dem Polkontakt P1
korrespondierende gestufte Innen- und Außenkontur auf.
Das heißt, das obere Ende B1 des Isolationselementes 8 weist
einen geringeren Durchmesser auf, als das untere Ende 8.2, so
dass die gestufte Außenkontur des Isolationselementes 8 in
Verbindung mit der gestuften Außenkontur des Polkontaktes
P1 im der Oberfläche der Einzelzelle 1 zugewandten
unteren Ende des Isolationselementes 8 ein Distanzelement 8.2 ausbildet.
Dadurch ist der Abstand zwischen der Wärmeleitplatte 4 bzw.
der Wärmeleitfolie 5 und den Einzelzellen 1,
wie er in der 2B dargestellt ist, sichergestellt
und vorgebbar und gleichzeitig ist eine elektrische Isolation der
Wärmeleitplatte 4 bzw. der Wärmeleitfolie 5 von der
Oberfläche der Einzelzellen 1 erzielbar ist.
-
Alternativ
ist es ebenfalls möglich, bei einer Ausführung
des Polkontaktes P1 und/oder des Polkontaktes P2 mit einer zylindrischen
Form mit konstantem Durchmesser, nur das Isolationselement 8 in dessen
unteren Ende gestuft auszuführen. Dabei ist die Innenkontur
des Isolationselementes 8 durch einen konstanten Innendurchmesser
des ausgebildet, so dass das Distanzelement 8.1 allein
durch das gestufte untere Ende des Isolationselementes 8 gebildet
wird.
-
Um
ein Lösen des Isolationselementes 8 von der Einzelzelle 1 während
deren Transport oder Montage zu verhindern, ist das Isolationselement 8 mittels
nicht näher dargestellter stoff-, form- und/oder kraftschlüssiger
Befestigungselemente, wie z. B. Klemm-, Keil- und/oder Rastelemente
und/oder Verklebungen, an den Polkontakten P1, P2 befestigt.
-
Zur
Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen
den Einzelzellen 1 werden die Zellverbinder 3 mit
den Polkontakten P1, P2 soweit verschraubt, dass die Isolationselemente 8 durch den
entstehenden Anpressdruck der Zellverbinderplatine 2 auf
die Isolationselemente 8 insbesondere an deren oberen Ende
B1 plastisch und/oder elastisch verformt.
-
Diese
Verformung ist dabei derart ausgebildet, dass sich die Isolationselemente 8 im
montierten Zustand der Einzelzellen 1, d. h. nach der elektrischen
Verbindung dieser mittels der Zellverbinder 3 von der Oberfläche
der Einzelzellen 1 bis zur Zellverbinderplatine 2 erstrecken.
-
Dieser
verformte Zustand des Isolationselementes 8 ist in den 3A, 3B und 3C näher
dargestellt, wobei die Verformung wie im dargestellten Ausführungsbeispiel
in einem vorgegebenen Verformungsbereich V des Isolationselementes 8 stattfindet,
der im oberen Ende B1 des Isolationselementes 8 angeordnet
ist.
-
Dabei
ist der der Verformungsbereich V aus einem plastisch und/oder elastisch
verformbaren Material, durch Ausbildung einer dünneren
Wandung des Isolationselementes 8 und/oder als eine plastisch
und/oder elastisch in die Wandung des Isolationselementes 8 eingebrachte
verformbare Struktur ausgebildet.
-
Im
montierten Zustand der Einzelzellen 1 im Zellverbund Z
nach den 1A bis 1C und
den 2A und 2B sind
die Polkontakte P1, P2 mit den Isolationselementen 8 durch
die Wärmeleitfolie 5, die Wärmeleitplatte 4 und
das Federelement 6 hindurchragend angeordnet und mittels
der kopfseitig angeordneten Zellverbinderplatine 2 und
der Zellverbinder 3 verspannt befestigt.
-
Um
diese hindurchragende Anordnung der Polkontakte P1, P2 und der Isolationselemente 8 zu ermöglichen,
sind die Aussparungen 4.1, 5.1 und 6.1 der
Wärmeleitplatte 4, der Wärmeleitfolie 5 und
des Federelementes 6 zu den Polkontakten P1, P2 und den
Isolationselementen 8 korrespondierend ausgebildet.
-
Um
den Wärmeübergang im Bereich der Polkontakte P1,
P2 an die Wärmeleitplatte 5 weiter zu erhöhen,
ist es besonders vorteilhaft, wenn die Isolationselemente 8 aus
einem gut wärmeleitfähigen Material gebildet sind.
-
Aufgrund
dieser hindurchragenden Anordnung der der Polkontakte P1, P2 und
der an diesen angeordneten Isolationselemente 8, sind die
Polkontakte P1, P2 gegen die Wärmeleitplatte 4,
der Wärmeleitfolie 5 und das Federelement 6 elektrisch
isoliert, so dass in vorteilhafter Weise keine zusätzlichen Maßnahmen
zur elektrischen Isolation erforderlich sind.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Einzelzelle
- 2
- Zellverbinderplatine
- 2.1
- Aussparung
- 3
- Zellverbinder
- 4
- Wärmeleitplatte
- 4.1
- Aussparung
- 5
- Wärmeleitfolie
- 5.1
- Aussparung
- 6
- Federelement
- 6.1
- Aussparung
- 7
- Zellverbinderschraube
- 8
- Isolationselement
- 8.1
- Ende
- 8.2
- Distanzelement
- B
- Bohrung
- P1
- Polkontakt
- P2
- Polkontakt
- V
- Verformungsbereich
- Z
- Zellverbund
-
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 10152684
A1 [0003]
- - DE 4319923 C1 [0004]
- - DE 102007010745 A1 [0005]
- - US 4455356 [0006]
