DE102009035494A1 - Hochvoltbatterie - Google Patents

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Abstract

Eine Batterie (1) besteht aus einer Vielzahl von Batteriezellen (2), welche zwei elektrische Pole (3, 4) ausbilden. Sie ist mit einer Kühleinrichtung (5) versehen, welche im Wesentlichen flächig ausgebildet ist. Zumindest ein Großteil der Batteriezellen (2) steht in thermischem Kontakt mit der Kühleinrichtung (5). Die Kühleinrichtung (5) ist dabei aus einem elektrisch leitenden Material, beispielsweise Aluminium, ausgebildet. Erfindungsgemäß ist einer der Pole (4) elektrisch mit der Kühleinrichtung (5) kontaktiert. Die bevorzugte Verwendung liegt beim Einsatz als Traktionsbatterie in einem Kraftfahrzeug.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Batterie bestehend aus einer Vielzahl von Batteriezellen nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
  • Derartige Batterien werden auch als Hochvoltbatterien oder Hochleistungsbatterien bezeichnet und sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Sie zeichnen sich gegenüber herkömmlichen Akkumulatoren wie sie beispielsweise als Starterbatterien in Fahrzeugen zur Anwendung kommen dadurch aus, dass sie eine deutlich höhere Ausgangsspannung aufweisen. Diese Batterien sind zur Speicherung und Bereitstellung großer Energiemengen ausgelegt. Sie können beispielsweise bei hybridisierten Antriebssträngen in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, um die dort anfallenden hohen Leistungen zu speichern und bei Bedarf wieder abzugeben.
  • Typischerweise erzeugen derartige Batterien, welche aus einer Vielzahl von in Reihe und/oder parallel geschalteten Einzelzellen bestehen, eine entsprechend hohe Verlustwärme. Es ist für derartige Batterien daher typisch, dass diese über eine entsprechende Kühleinrichtung verfügen, so dass diese Verlustwärme aktiv abgeführt werden kann. Hierfür sind verschiedene Varianten bekannt, beispielsweise eine Flüssigkeitskühlung über einen Kühlkreislauf, welcher in einem Wärmetauscher die aufgenommene Wärme dann an die Umgebung abgibt. Parallel dazu ist es bekannt, den Kühlkreislauf mit einer Klimaanlage zu kombinieren, welche für eine Temperierung der Kühlflüssigkeit in dem Kühlkreislauf sorgt. Außerdem kann es auch vorgesehen sein, die Kühlung direkt durch verdampfendes Kühlmittel aus der Klimaanlage, beispielsweise R134a oder CO2, zu realisieren. In den meisten Fällen ist also eine Kühleinrichtung zur Aufnahme der Wärme aus der Batterie vorgesehen, welche im Allgemeinen aus einem gut wärmeleitenden Material, wie beispielsweise einem Metall, ausgebildet ist, und typischerweise im Bereich der Batteriezellen so angeordnet wird, dass sie mit diesen im thermischen Kontakt steht. Aus Bauraumgründen wird dabei häufig eine Kühlung durch eine Kühlplatte realisiert, welche entweder als Bodenkühler oder als Kopfkühler ausgebildet ist und dabei typischerweise mit einer der Längsseiten der Batteriezellen in direkten Kontakt steht. Sofern der mit der Kühlplatte in Kontakt stehende Bereich elektrische Energie leitet, wird dieser über eine elektrisch isolierende Wärmeleitfolie oder Vergussmasse gegenüber der Kühlplatte isoliert.
  • Der Aufbau der Batterien kann dabei mit runden Einzelzellen oder plattenförmigen Einzelzellen ausgeführt werden. Bei beiden Bauformen ist es üblich, die elektrische Reihenschaltung der Batteriezellen oder Gruppen von Batteriezellen dadurch zu realisieren, dass eine Verbindung der aus dem Zellgehäuse herausragenden Zellpole mittels Stromschienen erfolgt. Bei flächig ausgeführten Zellen wird sehr häufig auch eine sogenannte bipolare Bauweise eingesetzt, bei der beide Pole voneinander elektrisch getrennt auf den Flachseiten der Zellen angeordnet sind. Durch stapeln der Zellen entsteht so die gewollte Kontaktierung automatisch.
  • Viele Bauformen, und hier insbesondere die Bauform mit den flächigen Bipolarzellen, haben dabei den Nachteil, dass durch die Anordnung der Zellen häufig eine ungünstige Lage der Hochvoltanschlüsse der Gesamtbatterie resultiert. Beim bipolaren Aufbau wird insbesondere der eine Pol auf der anderen Seite des Zellenstapels liegen als der andere Pol. Dies ist für den Einbau derartiger Batterien und insbesondere für das Anschließen an die Elemente zur elektrischen Energieentnahme und/oder Energiespeicherung nachteilig. Daher kennt der Stand der Technik entsprechende Stromschienen, welche zumindest einen Pol der Batterie um dieselbe herumführen, so dass ein für den Anschluss und Einbau der Batterie günstiger Aufbau entsteht, bei dem beide Pole auf einer Seite der Batterie angeordnet sind. Da mit diesem Bauteil jedoch vergleichsweise hohe Ströme geführt werden müssen, muss dieses entsprechend groß und damit vergleichsweise schwer und sperrig ausgeführt sein. Außerdem muss es eine gute Isolation gegenüber beispielsweise dem Batteriegehäuse aufweisen. Dies macht den Aufbau groß, schwer und teuer.
  • Es ist nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diesen Nachteil zu vermeiden und einen einfachen, kompakten und kostengünstigen Aufbau einer Batterie zu realisieren, welcher hinsichtlich seiner Anschlüsse einfach zugänglich ist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
  • Erfindungsgemäß ist also ein Pol der Batterie im elektrischen Kontakt zu der Kühleinrichtung ausgebildet. Die Kühleinrichtung übernimmt somit die Funktionalität einer Stromschiene und leitet den Strom von dem mit ihr verbundenen Pol der Batterie an alle Stelle an denen die Kühleinrichtung vorhanden ist. Ein elektrischer Anschluss an die nun als Stromschiene zusätzlich genutzte Kühleinrichtung kann somit in einem Bereich der Kühleinrichtung erfolgen, in dem der Abstand zu dem anderen Pol und damit zu dem Anschlusselement des anderen Pols vergleichsweise gering ist. So ist es möglich beide Anschlusspole für die Batterie beispielsweise auf einer Seite der Batterie anzuordnen, um so ideale Vorraussetzungen für den Einbau der Batterie bei gleichzeitig gegebener Zugänglichkeit der beiden elektrischen Anschlüsse sicher zu stellen.
  • Ein weiterer Vorteil der Nutzung der Kühleinrichtung als Stromschiene besteht darin, dass bei den meisten Metallen mit höherer Temperatur der spezifische Widerstand für die Leitung des elektrischen Stroms steigt. Ein höherer Widerstand erwärmt dann wiederum das Bauteil, so dass sich der Widerstand weiter erhöht. Dadurch, dass die nunmehr als Stromschiene genutzte Kühleinrichtung ohnehin gekühlt ist, kann diesem Effekt entgegen gewirkt werden, was bewirkt, dass die Stromschiene die elektrische Leistung beziehungsweise den elektrischen Strom mit sehr geringen Verlusten leitet und so dazu beiträgt, den Gesamtwirkungsgrad der Batterie zu erhöhen.
  • In einer besonders günstigen und vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der mit der Kühleinheit verbundene Pol dabei der Massepol. Dies ist insbesondere bei Einsatz in Fahrzeugen ein entscheidender Vorteil, da dieser Massepol dann gegenüber dem Batteriegehäuse und dem Fahrzeug selbst nicht isoliert werden muss, da typischerweise die Fahrzeugkarosserie beziehungsweise der Fahrzeugrahmen ohnehin mit dem Massepol verbunden ist. Dies spart entsprechende Isolationselemente sowie dafür benötigte Materialen und dafür benötigten Bauraum.
  • In einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist die Kühleinrichtung direkt von einem gasförmigen und/oder flüssigen elektrisch nicht leitenden Kühlmittel durchströmt. Dies ist eine vorteilhafte Ausführung für all die Fälle, in denen keine elektrische Kontaktierung der Kühlplatte als Massepol mit dem Batteriegehäuse und/oder dem Fahrzeug vorgesehen ist. Wäre dies der Fall, könnte ein beliebiges Kühlmittel eingesetzt werden. Wenn dies nicht der Fall ist, so muss ein Kühlmittel eingesetzt werden, welches in jedem Fall elektrisch nicht leitfähig ist, so dass kein Kontakt zum restlichen Fahrzeug entsteht. Als nicht leitfähige Kühlmittel können beispielsweise destilliertes Wasser, Transformatorenöl, reines CO2 oder dergleichen verwendet werden.
  • Die erfindungsgemäße Batterie ermöglicht also einen kompakten Aufbau sowie eine leichte Zugänglichkeit der Anschlusspole zusammen mit einem geringen Bauraum, vergleichsweise geringen Kosten und geringem Gewicht bei entsprechend guter Energieeffizienz. Die Batterie eignet sich daher insbesondere zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, in dem sie zur Speicherung und Bereitstellung von elektrischer Energie für den Fahrantrieb genutzt werden kann.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Batterie, sowie ihrer Verwendung ergeben sich aus den verbleibenden Unteransprüchen sowie aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert wird.
  • Dabei zeigen:
  • 1 einen Aufbau einer Batterie in bipolarer Plattenbauweise gemäß dem Stand der Technik;
  • 2 eine Explosionsdarstellung eines Aufbaus einer Batterie in bipolarer Plattenbauweise gemäß der Erfindung;
  • 3 den Aufbau gemäß 2 im zusammengebauten Zustand; und
  • 4 den Aufbau gemäß 3 in einer Seitenansicht.
  • In 1 ist eine Batterie 1 gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Die Batterie 1 ist dabei als Stapel beziehungsweise Block aus einzelnen Batteriezellen 2 aufgebaut. Die Batteriezellen 2 von denen nur einige mit dem Bezugszeichen 2 versehen sind, sind dabei als sogenannte Rahmenflachzellen aufgebaut. Im dargestellten Ausführungsbeispiel soll es sich dabei um eine Batterie auf der Basis von Lithium handeln. Die Rahmenflachzellen umfassen dabei in mehreren Lagen den eigentlichen Aktivstoff der Batteriezelle 2.
  • Die einzelnen Batteriezellen 2 sind im hier dargestellten Ausführungsbeispiel als Zellen in bipolarer Bauweise ausgeführt, so dass die beiden Pole der Batterie 1, von dem Rahmen der Rahmenflachzelle getrennt, in Form von metallischen Platten beziehungsweise Hüllblechen ausgebildet sind, was in der dargestellten Zeichnung so nicht zu erkennen ist, aber beispielsweise aus der DE 10 2007 063 179 bekannt ist. Der elektrische Strom wird von den Polen bei dieser Bauweise von Zelle zu Zelle weitergegeben, so dass auf der einen Seite des Stapels der Batteriezellen 2 eine elektrisch leitende Endplatte, eine sogenannte Polplatte 3 den im hier dargestellten Ausführungsbeispiel positiven Pol der Batterie 1 darstellt. Aus der Logik des bipolaren Aufbaus ergibt sich dann, dass auf der anderen Seite des Stapels der Batteriezellen 2 eine weitere Polplatte 4 angeordnet ist, welche in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel den negativen Pol der Batterie 1 darstellt.
  • Neben diesen bisher beschriebenen Bauteilen umfasst die Batterie 1 außerdem eine Kühleinrichtung 5, welche in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel als Kühlplatte 5 aus einem gut wärmeleitenden Material, beispielsweise Aluminium, realisiert ist. Die Kühlplatte 5 steht dabei mit den unteren Stirnseiten der einzelnen Batteriezellen 2 in thermischen Kontakt, so dass in den Batteriezellen 2 anfallende Wärme an die Kühlplatte 5 abgeleitet werden kann. Hierzu dienen insbesondere auch die Hüllbleche, welche auch die Wärme aus den von der Kühlplatte 5 abgewandten Seiten der Batteriezellen 2 in Richtung der Kühlplatte 5 leiten. Um einen Kurzschluss der einzelnen Zellen untereinander zu verhindern, ist zwischen der Kühlplatte 5 und dem Stapel der Batteriezellen 2 eine elektrisch isolierende Wärmeleitfolie, Vergussmasse oder Beschichtung der Kühlplatte 5 vorgesehen, welche die Kühlplatte 5 gegenüber den Batteriezellen 2 elektrisch isoliert, jedoch für Wärme eine vergleichsweise gute Leitfähigkeit aufweist, so dass über die Kühlplatte 5 Wärme aus den Batteriezellen 2 abgeleitet werden kann. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind die zwischen den einzelnen Batteriezellen 2 angeordneten Hüllbleche dabei außerdem im Bereich der Kühlplatte 5 seitlich abgekantet, so dass diese einen parallel zur Kühlplatte 5 verlaufenden Abschnitt aufweisen, damit wird die Fläche, welche zur Wärmeübertragung von den Hüllblechen auf die Kühlplatte 5 zur Verfügung steht, entsprechend vergrößert.
  • Im oberen Bereich der Batterie 1 ist ebenfalls ein plattenförmiges Bauteil zu erkennen, welches beispielsweise eine Deckplatte 6 eines Gehäuses sein kann, welche ebenfalls elektrisch isolierend ausgeführt ist. Es ist jedoch auch denkbar, dass diese Deckplatte 6als Platine ausgebildet ist, welche entsprechende Stromkreise und Bauteile beinhaltet, beispielsweise eine Einzelzellüberwachung für die Batteriezellen 2. Der gesamte Aufbau ist nun so ausgeführt, dass die Batteriezellen 2 durch die beiden Polplatten 3 und 4 zu dem Zellstapel beziehungsweise Zellblock verpresst sind. Um diesen Aufbau mechanisch zu sicher, sind zwei Spannbänder 7 vorgesehen, welche die Batterie 1 als ein mechanisches Bauteil stabilisieren.
  • Die beiden Pole der Batterie 1, welche an den jeweiligen Polplatten 3, 4 anliegen, sind nun auf den beiden Seiten der Batterie 1 angeordnet. Da die elektrische Anbindung der Batterie 1 an ein Batteriemanagementsystem, an entsprechende Schaltschütze, Sicherungen usw. jedoch über einen Hochvoltstecker erfolgen soll, so dass die Batterie 1 auch einfach demontiert werden kann, ist dies ein entscheidender Nachteil, da derartige Hochvoltstecker typischerweise beide Batteriepole in vergleichsweise dicht beieinander liegender Ausführung enthalten. Außerdem ist der beschriebene Aufbau auch bei beengten Platzverhältnissen, wie sie insbesondere in Fahrzeugen herrschen, von Nachteil, wenn ein Bauteil von zwei Seiten her zugänglich sein muss.
  • Der Aufbau gemäß dem Stand der Technik wie er in 1 dargestellt ist, löst dieses Problem dadurch, dass eine zusätzliche Stromschiene 8 vorhanden ist, welche die elektrische Leistung von der Polplatte 4, mit welcher die Stromschiene 8 fest verbunden ist, über die Deckplatte 6 hinweg in den Bereich des anderen Endes der Batterie 1 führt, so dass der Plus- und Minuspol so wie Anschlusselement 30, 40 an diese Pole leicht zugänglich auf einer Seite der Batterie 1 zu liegen kommen. Da jedoch mit derartigen Batterien 1 vergleichsweise große Leistungen eingespeichert und bereit gestellt werden, muss die Stromschiene 8 entsprechend massiv ausgeführt sein. Ein derartiges massives Bauteil, beispielsweise aus Kupfer, ist jedoch vergleichsweise schwer, erfordert zusätzlichen Bauraum und treibt alleine schon aufgrund der Materialkosten die Herstellungskosten für derartige Batterie 1 in die Höhe.
  • In 2 ist nun eine Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Aufbaus zu erkennen, welcher ohne eine derartige Stromschiene 8 auskommt. Ansonsten zeigt 2 wie auch die nachfolgenden Darstellungen der 3 und 4 ebenfalls den unter 1 bereits beschriebenen Aufbau. Da sämtliche Bauteile analog der Darstellung in 1 mit den selben Bezugszeichen versehen sind, wird nachfolgend nur noch auf die Unterschiede gegenüber dem in 1 gezeigten Stand der Technik eingegangen, die restlichen Bauteile sind in ihrer Funktionalität gegenüber den in 1 beschriebenen vergleichbar.
  • In der Darstellung in 2 ist die Batterie 1, mit den einzelnen Batteriezellen 2, der Deckplatte 6, der positiven Polplatte 3 sowie den Spannbändern 7 zu erkennen. Außerdem ist hier die elektrisch isolierende Wärmeleitfolie 9 zu erkennen, welche den Stapel der Batteriezellen 2 gegenüber der Kühlplatte isoliert 5, und welche auch beim Stand der Technik so vorhanden ist, jedoch in der Darstellung der 1 nicht erkennbar war. Die Kühlplatte 5 ist hier zusammen mit der Polplatte 4 als ein einziges, einstückiges integriertes Bauteil ausgebildet. Dieses nachfolgend als integriertes Bauteil 10 bezeichnete Bauteil besteht üblicherweise ohnehin aus einem gut wärmeleitenden Material. Da gut wärmeleitende Materialien üblicherweise auch den elektrischen Strom gut leiten, kann das integrierte Bauteil 10 jetzt die Funktionalität der Polplatte 4 und der Stromschiene 8 sowie der Kühlplatte 5 in sich und damit in einem einzigen Bauteil vereinen. Bevorzugt ist das integrierte Bauteil 10 dabei aus Aluminium ausgebildet, welches hinsichtlich seiner wärmeleitenden und elektrisch leitenden Eigenschaften in Beziehung zu seinem spezifischen Gewicht sehr geeignet ist, um eine gut leitende und dabei leichte und stabile Baueinheit bereit zu stellen. Wenn die Batterie 1 nun, wie in 3 dargestellt, zusammengebaut ist, so ergibt sich ein einfacher und kompakter Aufbau, welcher gegenüber dem Stand der Technik auf die Stromschiene 8 verzichten kann, dadurch, dass das integrierte Bauteil 10 diese Funktionalität neben der der Kühleinrichtung und der Polplatte 4 mit übernimmt. Wie in 3 dargestellt Biegen nun beide Anschlusselemente 30, 40 auf einer Seite der Batterie 1. In dem Ausführungsbeispiel liegt dabei noch ein vergleichsweißer großer Abstand zwischen den beiden Anschlusselementen 30, 40. Dies kommt daher, dass eine Polplatte 3 eingesetzt wurde, welche in ihrem Aufbau der Polplatte 3 gemäß dem Stand der Technik entspricht. Sollte ein noch dichteres Zusammenliegen der beiden Anschlusselemente 30, 40 gewünscht sein, so wäre es jedoch vergleichsweise einfach denkbar, die Polplatte 3 andersherum einzubauen beziehungsweise andersherum auszubilden, so dass das einstückig von ihr abgekantete Anschlusselement 30 im unteren Bereich der Batterie 1 unmittelbar neben dem Anschlusselement 40 zu liegen kommt.
  • In der Seitenansicht der 4 ist nun anhand der Pfeile im integrierten Bauteil 10 dargestellt, wie die elektrische Leistung durch das integrierte Bauteil 10 in den Bereich des Anschlusselements 40 geleitet wird.
  • In dem integrierten Bauteil 10 können außerdem Kühlkanäle integriert sein, insbesondere im Bodenbereich, welcher zuvor die Kühlplatte 5 gebildet hatte. In der Darstellung der 4 sind hierfür entsprechende Anschlüsse 11 zu erkennen. Durch den seitlichen Blick auf die Batterie 1 ist dabei nur einer der Anschlüsse 11 zu erkennen, es ist jedoch hinter diesem Anschluss 11 ein weiterer Anschluss vorgesehen. Durch den einen Anschluss 11 kann ein Kühlmittel durch die nicht erkennbaren Kanäle in dem integrierten Bauteil 10 geleitet werden, welches dann zu dem anderen Anschluss 11 gelangt und wieder zurück in einen Kühlkreislauf geleitet wird. Dieser an sich aus dem Stand der Technik bekannte Aufbau einer aktiven Kühlung einer Batterie ist hier ebenfalls in das Bauteil 10 integriert. Dabei kann entweder ein flüssiges Kühlmedium eingesetzt werden, welches das integrierte Bauteil 10 beziehungsweise die Kühlplatte 5 des integrierten Bauteils 10 entsprechend durchströmt und die aufgenommene Wärme über einen Wärmetauscher beispielsweise an die Umgebung oder an eine Klimaanlage abgibt. Alternativ dazu wäre es auch denkbar im Bereich der integrierten Baueinheit 10 direkt das Kältemittel einer Klimaanlage beispielsweise CO2 oder R134a zu verdampfen, um so die aktive Kühlung des integrierten Bauteils beziehungsweise der Kühlplatte 5 desselben sicher zu stellen. Durch diesen Aufbau kann die Batterie 1 effektiv gekühlt werden.
  • Dadurch, dass die Kühleinrichtung und die Stromschiene in dem integrierten Bauteil 10 zusammen geführt sind, entsteht außerdem der oben bereits erwähnte Vorteil, dass durch die Abkühlung der spezifische Widerstand des Materials des integrierten Bauteils 10 vergleichsweise gering gehalten wird, so dass im Gegensatz zu einer auf der Batterie 1 angeordneten Stromschiene 8 ein geringerer Widerstand und damit ein höherer Wirkungsgrad erzielt werden kann.
  • Die erfindungsgemäße Idee ist, dabei anhand dieses Aufbaus mit Flachzellen beschrieben. Es ist jedoch selbstverständlich, dass der Fachmann die Idee auch auf andere Aufbauten, beispielsweise mit bodengekühlten oder kopfgekühlten Rundzellen oder auf anders angeordnete Kühlelemente übertragen werden kann.
  • Der beschriebene Aufbau ist dabei besonders kompakt, leicht und energieeffizient. Er bietet sich insbesondere auch wegen seiner leichten Zugänglichkeit der beiden elektrischen Anschlusselemente 30, 40 von einer Seite aus, für die Integration in einem Kraftfahrzeug an, da hier Energieeffizienz, Gewicht, Leistungsdichte und gute Zugänglichkeit immer eine besondere Rolle spielen, da der zur Verfügung stehende Bauraum üblicherweise stark eingeschränkt ist. Die Batterie 1 vermag dabei große Mengen von Energie zu speichern und wieder bereitzustellen, so dass die Verwendung in einem Fahrzeug insbesondere auf die Verwendung als Traktionsbatterie zielt, welche Energie für den Fahrantrieb bereit stellt. Dabei ist die Batterie 1 sowohl als Batterie oder eine der Batterien in einem Elektrofahrzeug denkbar, welches über einen Netzanschluss aufgeladen wird. Besonders effizient und sinnvoll ist es jedoch eine Batterie gemäß dem hier dargestellten Aufbau in einem Antriebsstrang eines hybridisierten Fahrzeugs einzusetzen, bei dem die Batterie zusätzlich zu einem weiteren Antriebsaggregat vorhanden ist. Typische Beispiele könnten hierbei die Kombination mit einem Verbrennungsmotor sein, so dass ein klassischer Benzin-Elektro- oder Diesel-Elektro-Hybrid entsteht. Grundsätzlich ist es auch denkbar, die Kombination mit einer Verbrennungskraftmaschine auszuführen, welche andere Energieträger, beispielsweise Wasserstoff, Erdgas oder dergleichen nutzt. Außerdem kann die Batterie 1 auch eingesetzt werden, um zusammen mit einem anderen elektrochemischen System, beispielsweise einer Brennstoffzelle, einen dann rein elektrischen hybridisierten Antriebsstrang eines Fahrzeugs zu bilden.
  • 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 102007063179 [0020]

Claims (14)

  1. Batterie, bestehend aus einer Vielzahl von Batteriezellen, welche so ausgebildet sind, dass sich zwei elektrische Pole ausbilden, mit einer Kühleinrichtung, welche im Wesentlichen flächig ausgebildet ist, wobei zumindest einige der, Batteriezellen in thermischen Kontakt mit der Kühleinrichtung stehen, und wobei die Kühleinrichtung aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Pole (4) in elektrischen Kontakt zu der Kühleinrichtung (5) ausgebildet ist.
  2. Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezellen (2) im wesentlichen flächig ausgebildet und zu einem Stapel zusammengefasst sind, wobei die Kühleinrichtung (5) auf wenigstens einer Seite des Stapels mit zumindest einem großen Teil der Batteriezellen (2) in thermischem Kontakt steht.
  3. Batterie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezellen (2) auf Basis der Lithium-Ionen-Technologie ausgebildet sind.
  4. Batterie nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stapel in einem bipolaren Baukonzept ausgeführt ist.
  5. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Batteriezellen (2) als bipolare Rahmenflachzelle ausgebildet ist, wobei zwei metallische, die Pole der einzelnen Batteriezellen (2) bildende Hüllbleche von einem isolierenden Rahmen getrennt sind, und wobei der thermische Kontakt zwischen den Batteriezellen (2) und der Kühlrichtung (5) im Bereich der Hüllbleche ausgebildet ist.
  6. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Kühleinrichtung (5) und den Batteriezellen (2) eine elektrisch isolierende, wärmeleitenden Schicht eingebracht ist.
  7. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (5) in Form einer metallischen Platte ausgebildet ist, welche ihrerseits mit einem Kühlkreislauf verbunden ist.
  8. Batterie nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte von einem gasförmigen und/oder flüssigen Kühlmittel durchströmt ist.
  9. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der Kühleinrichtung (5) verbundene Pol (4) der Massepol ist.
  10. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (5) von einem gasförmigen und/oder flüssigen elektrisch nicht leitenden Kühlmittel durchströmt ist.
  11. Batterie nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mit den Polen (3, 4) verbundene elektrische Anschlüsse (30, 40) zum Einspeichern und/oder Entnehmen von elektrischer Energie auf der selben Seite des Stapels angeordnet sind.
  12. Verwendung einer Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 11, als Batterie (1) zur Speicherung und/oder Bereitstellung von elektrischer Energie für den Fahrantrieb eines Kraftfahrzeuges.
  13. Verwendung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (1) mit einer weiteren Energiequelle zu einem Hybridantrieb zusammen gefasst ist.
  14. Verwendung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Energiequelle ein Verbrennungsmotor oder eine Brennstoffzelle ist.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010012999A1 (de) 2010-03-26 2011-09-29 Daimler Ag Batterie mit einer Vielzahl von Batterieeinzelzellen
WO2014146862A1 (de) * 2013-03-18 2014-09-25 Robert Bosch Gmbh Batteriezelle für eine batterie sowie verfahren zur herstellung einer batteriezelle
DE102014013958A1 (de) 2014-09-19 2016-03-24 Audi Ag Flüssigkeitsgekühltes Kraftfahrzeugsteuergerät, Kraftfahrzeug mit diesem, sowie Verfahren zur Kühlung eines elektronischen Bauelements eines Kraftfahrzeugsteuergeräts
DE102016203818A1 (de) 2016-03-09 2017-09-14 Robert Bosch Gmbh Batteriepack
DE102016205929A1 (de) 2016-04-08 2017-10-12 Robert Bosch Gmbh Batteriepack
DE102016223063A1 (de) * 2016-11-22 2018-05-24 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Die Erfindung betrifft ein Zellmodul

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007063179A1 (de) 2007-12-20 2009-06-25 Daimler Ag Batterie als Flachzellenverbund mit einer Wärmeleitplatte

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007063179A1 (de) 2007-12-20 2009-06-25 Daimler Ag Batterie als Flachzellenverbund mit einer Wärmeleitplatte

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010012999A1 (de) 2010-03-26 2011-09-29 Daimler Ag Batterie mit einer Vielzahl von Batterieeinzelzellen
WO2014146862A1 (de) * 2013-03-18 2014-09-25 Robert Bosch Gmbh Batteriezelle für eine batterie sowie verfahren zur herstellung einer batteriezelle
DE102014013958A1 (de) 2014-09-19 2016-03-24 Audi Ag Flüssigkeitsgekühltes Kraftfahrzeugsteuergerät, Kraftfahrzeug mit diesem, sowie Verfahren zur Kühlung eines elektronischen Bauelements eines Kraftfahrzeugsteuergeräts
DE102014013958B4 (de) * 2014-09-19 2017-06-08 Audi Ag Kühlanordnung für ein Kraftfahrzeugsteuergerät, Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeugsteuergerät
DE102016203818A1 (de) 2016-03-09 2017-09-14 Robert Bosch Gmbh Batteriepack
US10439181B2 (en) 2016-03-09 2019-10-08 Robert Bosch Gmbh Battery pack
DE102016205929A1 (de) 2016-04-08 2017-10-12 Robert Bosch Gmbh Batteriepack
DE102016223063A1 (de) * 2016-11-22 2018-05-24 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Die Erfindung betrifft ein Zellmodul

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