DE102010013002A1 - Battery with a cell stack - Google Patents

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Dipl.-Ing. Dr. Schröter Dirk
Dr.-Ing. Meintschel Jens
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Abstract

Eine Batterie (1) ist aus einem Zellenstapel (3) aus einer Vielzahl von im Wesentlichen flach ausgebildeten Batterieeinzelzellen (4) und einem Batteriegehäuse (2) ausgebildet. Die Batterieeinzelzellen (4) sind über Spanneinrichtungen (7, 7') zu dem Zellenstapel (3) verspannt. Die Spanneinrichtungen (7, 7') fixieren den Zellenstapel (3) dabei zumindest gegenüber einem Teil des Batteriegehäuses (2). Die Spanneinrichtungen (7, 7') sind elektrisch gegenüber dem Zellenstapel (3) isoliert.A battery (1) is formed from a cell stack (3) made up of a plurality of essentially flat individual battery cells (4) and a battery housing (2). The individual battery cells (4) are clamped to form the cell stack (3) via clamping devices (7, 7 '). The clamping devices (7, 7 ') fix the cell stack (3) at least with respect to part of the battery housing (2). The tensioning devices (7, 7 ') are electrically isolated from the cell stack (3).

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterie mit einem Zellenstapel nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.The invention relates to a battery with a cell stack according to the closer defined in the preamble of claim 1.

Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind Batterien, und hier insbesondere Hochleistungs- beziehungsweise Hochvoltbatterien bekannt, welche aus einem Zellenstapel mit einer Vielzahl von Batterieeinzelzellen ausgebildet sind. Diese Batterieeinzelzellen sind dabei im Wesentlichen flach beziehungsweise quaderförmig ausgebildet und übereinander gestapelt. Die Batterieeinzelzellen können sowohl in einem bipolaren Aufbau realisiert werden, beispielsweise als bipolare Rahmenflachzelle, oder auch in einem Aufbau mit einem geschlossenen Gehäuse oder als in Folie eingeschweißte Flachzellen, sogenannte Coffebag- oder Pouch-Zellen. All diesen Batterien ist es gemeinsam, dass die Batterieeinzelzellen typischerweise zu einem Zellenstapel aufgestapelt und dann über geeignete Spanneinrichtungen, beispielweise Spannbänder oder Zuganker, verspannt werden. Dieser Zellenstapel wird dann als eigenständiges Modul in ein Batteriegehäuse eingebracht und in dem Batteriegehäuse entsprechend gesichert und befestigt, beispielsweise durch Rahmenauflagen, Spannbänder oder Ähnliches.Batteries, and in particular high-performance or high-voltage batteries, which are formed from a cell stack having a plurality of individual battery cells, are known from the general state of the art. These individual battery cells are formed substantially flat or parallelepiped and stacked one above the other. The battery individual cells can be realized both in a bipolar structure, for example as a bipolar Rahmenflachzelle, or in a structure with a closed housing or as shrink-wrapped flat-film cells, so-called Coffebag or Pouch cells. It is common to all these batteries that the individual battery cells are typically stacked in a cell stack and then clamped by means of suitable tensioning devices, for example straps or tie rods. This cell stack is then introduced as a standalone module in a battery case and secured in the battery case and secured accordingly, for example by frame supports, straps or the like.

Aus der EP 1 710 859 A1 ist eine Batterie bekannt, welche aus einem solchen Zellenstapel von Batterieeinzelzellen besteht. Die Batterieeinzelzellen sind dabei durch Schraubenmittel als Zuganker miteinander verspannt und werden durch diese Zuganker gleichzeitig auf einer Grundplatte des Batteriegehäuses fixiert. Die Zuganker dienen außerdem zur elektrischen Kontaktierung der Batterieeinzelzellen untereinander. Der Aufbau ist sehr komplex, da hier beim Anspannen der Zuganker gleichzeitig die elektrische Kontaktierung der Batterieeinzelzellen realisiert werden muss.From the EP 1 710 859 A1 a battery is known, which consists of such a cell stack of battery cells. The individual battery cells are clamped together by means of screws as tie rods and are simultaneously fixed by this tie rods on a base plate of the battery case. The tie rods also serve to make electrical contact between the individual battery cells. The structure is very complex, since at the same time the electrical contacting of the battery individual cells must be realized when tensioning the tie rods.

Es ist nun die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung eine Batterie gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 dahingehend weiterzubilden, dass ein sehr einfacher Aufbau der Batterie realisiert werden kann.It is now the object of the present invention to develop a battery according to the preamble of claim 1 to the effect that a very simple construction of the battery can be realized.

Dies wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 gelöst.This is solved by the features in the characterizing part of claim 1.

Dadurch, dass die Spanneinrichtungen den Zellenstapel gegenüber zumindest einem Teil des Gehäuses fixieren und dabei selbst gegenüber dem Zellenstapel elektrisch isoliert ausgeführt sind, entsteht ein sehr einfacher Aufbau. Die Verspannung der Batterieeinzelzellen zu dem Zellenstapel kann ebenso wie ihre Halterung in dem Batteriegehäuse einfach und effizient über die Spanneinrichtungen realisiert werden. Damit wird die Anzahl der benötigten Bauelemente entsprechend reduziert, was zu einer Reduzierung von Bauvolumen und Gewicht der Batterie führt. Durch die geringere Anzahl an Teilen werden außerdem Kosten bei der Herstellung und der Montage eingespart.Due to the fact that the clamping devices fix the cell stack with respect to at least one part of the housing and thereby are themselves electrically insulated from the cell stack, a very simple construction results. The straining of the battery individual cells to the cell stack as well as their mounting in the battery case can be realized simply and efficiently via the clamping devices. Thus, the number of required components is reduced accordingly, resulting in a reduction of volume and weight of the battery. The reduced number of parts also saves costs in production and assembly.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Aufbaus ergeben sich außerdem aus den restlichen Unteransprüchen und werden anhand des nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiels deutlich.Further advantageous embodiments of the structure according to the invention also emerge from the remaining dependent claims and will become apparent from the embodiment illustrated below.

Dabei zeigen:Showing:

1 einen Aufbau einer Batterie gemäß dem Stand der Technik; 1 a structure of a battery according to the prior art;

2 eine erste Ausführungsform einer Batterie gemäß der Erfindung; 2 a first embodiment of a battery according to the invention;

3 eine zweite Ausführungsform einer Batterie gemäß der Erfindung; 3 a second embodiment of a battery according to the invention;

4 eine dritte Ausführungsform einer Batterie gemäß der Erfindung; 4 a third embodiment of a battery according to the invention;

5 eine Darstellung des Aufbaus gemäß 3 in einer ersten Explosionsdarstellung; 5 a representation of the structure according to 3 in a first exploded view;

6 ein Detail aus 5 in einer weiteren Explosionsdarstellung; und 6 a detail from 5 in a further exploded view; and

7 den Aufbau gemäß 5 im Längsschnitt. 7 according to the structure 5 in longitudinal section.

In der Darstellung der 1 ist ein Aufbau einer Batterie 1 zu erkennen, wie er beispielsweise aus der älteren deutschen Anmeldung mit dem Aktenzeichen DE 10 2009 035 461.1 bekannt ist. Die Batterie 1 besteht dabei aus einem Batteriegehäuse 2 sowie einem Zellenstapel 3 an Batterieeinzelzellen 4. Die Batterieeinzelzellen sind dabei als bipolare Rahmenflachzellen ausgebildet, welche aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt sind. Der Aufbau einer solchen bipolaren Rahmenflachzelle ist für die hier erläuterte Erfindung dabei beispielhaft zu verstehen. Es sind zum Einsatz mit der Erfindung auch andere Aufbauten von im Wesentlichen flach beziehungsweise quaderförmigen ausgebildeten Batterieeinzelzellen möglich, welche zu einem Zellenstapel 3 gestapelt werden.In the presentation of the 1 is a construction of a battery 1 to recognize, as he for example from the older German application with the file number DE 10 2009 035 461.1 is known. The battery 1 consists of a battery case 2 as well as a cell stack 3 to individual battery cells 4 , The battery individual cells are designed as bipolar Rahmenflachzellen, which are known from the general state of the art. The construction of such a bipolar frame flat cell is to be understood as exemplary for the invention explained here. It is possible for use with the invention, other structures of substantially flat or parallelepiped formed single battery cells, which to a cell stack 3 be stacked.

Der Aufbau in der Darstellung der 1 zeigt, dass der Zellenstapel 3 der Batterieeinzelzellen 4 durch Endplatten 5, 6 abgeschlossen wird. Beim hier gewählten Aufbau von bipolaren Rahmenflachzellen als Batterieeinzelzellen 4 entsteht dabei durch das Stapeln zu dem Zellenstapel 3 automatisch eine Reihenverschaltung, sodass die eine Endplatte 5 den einen Pol der Batterie und die andere Endplatte 6 den anderen Pol der Batterie darstellt. Der Zellenstapel 3 ist dabei durch Spanneinrichtungen 7 in der Form von Zugankern 7 zu einer festen Einheit verspannt.The structure in the representation of 1 shows that the cell stack 3 the battery cells 4 through end plates 5 . 6 is completed. In the structure chosen here of bipolar Rahmenflachzellen as battery cells 4 arises by stacking to the cell stack 3 automatically a series connection, so that one end plate 5 one pole of the battery and the other end plate 6 the represents another pole of the battery. The cell stack 3 is here by clamping devices 7 in the form of tie rods 7 braced into a solid unit.

Die Besonderheit bei dem hier dargestellten Aufbau des Zellenstapels 3 ergibt sich aus der oben genannten deutschen Anmeldung. Es ist hierbei so, dass die eine Endplatte 5 die Polarität des einen Batterieanschlusses trägt, während die andere Endplatte 6 die andere Polarität aufweist. In diesem Spezialfall leiten die Zuganker 7 nun den elektrischen Strom, indem sie die Polarität der Endplatte 5 auf eine Polplatte 8 auf der anderen Seite des Zellenstapels leiten. Zwischen der Polplatte 8 und der anderen Endplatte 6 ist dabei ebenso wie zwischen den Zugankern 7 und der anderen Endplatte 6 eine elektrische Isolierung vorzusehen. Der Vorteil bei diesem Aufbau besteht nun darin, dass die Endplatte 6 und die Polplatte 8 die unterschiedlichen Polaritäten des Zellenstapels unmittelbar nebeneinander aufweist und so die Möglichkeit bietet, den elektrischen Anschluss des Zellenstapels 3 mit einem einfachen Stecker zu realisieren, dessen beide Pole vergleichsweise dicht beieinander liegen.The peculiarity of the structure of the cell stack shown here 3 results from the above-mentioned German application. It is the case that the one end plate 5 the polarity of one battery terminal carries while the other end plate 6 having the other polarity. In this special case, the tie rods guide 7 Now the electric current by changing the polarity of the end plate 5 on a pole plate 8th on the other side of the cell stack. Between the pole plate 8th and the other end plate 6 is there as well as between the tie rods 7 and the other end plate 6 to provide an electrical insulation. The advantage of this design is that the end plate 6 and the pole plate 8th the different polarities of the cell stack immediately adjacent to each other and thus offers the possibility of the electrical connection of the cell stack 3 to realize with a simple plug, the two poles are comparatively close together.

Der Zellenstapel 3 selbst ist nun auf eine hier unterhalb des Zellenstapels 3 prinzipmäßig angedeutete Kühleinrichtung 9 aufgesetzt. Die Kühleinrichtung 9 steht dabei mit den Batterieeinzelzellen und insbesondere den die Pole der Batterieeinzelzellen 4 bildenden Hüllblechen in thermischem Kontakt, sodass in dem Zellenstapel 3 entstehende Abwärme durch die Kühleinrichtung 9 abgeführt werden kann. Die Kühleinrichtung 9 kann dabei in an sich bekannter Art und Weise beispielsweise von einem flüssigen Kühlmedium oder einem im Bereich der Kühleinrichtung 9 verdampfenden Klimamittel gekühlt werden. Der Aufbau aus der Kühleinrichtung 9 und dem Zellenstapel 3 ist im Allgemeinen beispielsweise durch eine thermisch leitende, aber elektrisch isolierende Vergussmasse, Folie oder dergleichen zu einem Modul zusammengefügt. Dieses ist, wie in der Darstellung der 1 beispielhaft zu erkennen ist, über Befestigungselemente 10, beispielsweise quer zur Stapelrichtung verlaufenden Spannbändern, in dem Batteriegehäuse 2 befestigt, um den Zellenstapel 3 sicher und zuverlässig zu halten. Daneben sind elektrische Anschlusselemente an der einen Endplatte 6 und an der Polplatte 8 angedeutet, welche den Zellenstapel 3 mit einer Elektronikeinheit 11 verbinden. In dieser Elektronikeinheit 11, welche in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel an einem Deckel 2a des Batteriegehäuses 2 angeordnet ist, können beispielsweise die Hochvoltanschlüsse der Batterie 1 nach außerhalb des Batteriegehäuses 2 geführt sein, was hier jedoch nicht explizit dargestellt ist.The cell stack 3 itself is now on one here below the cell stack 3 principle indicated cooling device 9 placed. The cooling device 9 stands with the battery cells and in particular the poles of the battery cells 4 forming cladding sheets in thermal contact, so in the cell stack 3 resulting waste heat through the cooling device 9 can be dissipated. The cooling device 9 can in a conventional manner, for example, a liquid cooling medium or in the region of the cooling device 9 vaporizing environmental agent to be cooled. The structure of the cooling device 9 and the cell stack 3 is generally assembled, for example by a thermally conductive, but electrically insulating potting compound, foil or the like to form a module. This is as in the presentation of 1 can be seen by way of example, via fastening elements 10 , For example, transverse to the stacking direction straps, in the battery case 2 attached to the cell stack 3 safe and reliable. In addition, electrical connection elements on the one end plate 6 and at the pole plate 8th indicated which the cell stack 3 with an electronics unit 11 connect. In this electronics unit 11 , which in the embodiment shown here on a lid 2a of the battery case 2 is arranged, for example, the high-voltage terminals of the battery 1 to the outside of the battery case 2 be guided, which is not explicitly shown here.

Dieser Aufbau ist dabei vergleichsweise aufwändig und kompliziert und benötigt eine vergleichsweise große Anzahl an Bauteilen.This structure is comparatively complicated and complicated and requires a comparatively large number of components.

In der Darstellung der Batterie 1 gemäß 2 ist daher eine erste Möglichkeit eines Aufbaus gezeigt, welcher diese Problematik vermeidet und einen sehr einfachen und kompakten Aufbau der Batterie 1 anbietet. Das Batteriegehäuse 2, welches hier ohne Deckel 2a und Elektronikeinheit 11 dargestellt ist, wird dabei über die Spanneinrichtungen 7, welche auch hier als Zuganker 7 ausgebildet sind, mit dem Zellenstapel 3 verbunden. Die Zuganker 7 pressen in dem Ausführungsbeispiel der 2, wie durch die Pfeile dargestellt, den Zellenstapel 3 gleichzeitig zusammen und halten diesen in dem Batteriegehäuse 2. Damit kann auf zusätzliche Befestigungselemente 10 verzichtet werden. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Zuganker 7 dabei außerhalb des eigentlichen Zellenstapels 3 positioniert, um den im Zellenstapel 3 verfügbaren Bauraum weitestgehend für die Speicherung von elektrischer Energie verwenden zu können. Der Aufbau, bei dem die Zuganker 7 den Zellenstapel 3 in dem Batteriegehäuse 2 halten, ist dabei so ausgeführt, dass die Zuganker 7 in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel elektrisch gegenüber dem Zellenstapel isoliert sind. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass eine elektrisch isolierende Zwischenschicht zwischen dem Zellenstapel 3 und zwei Druckplatten 12, welche hier als Endplatten des Zellenstapels 3 fungieren, eingebracht ist. Der Zellenstapel 3 selbst kann dabei in an sich bekannter Art und Weise elektrisch kontaktiert werden, je nach Aufbau der Batterieeinzelzellen 4. Sind diese beispielsweise als Coffeebag- oder Pouch-Zellen aufgebaut, so werden sie entsprechende elektrische Kontakte aufweisen, welche seitlich über den Zellenstapel 3 hinausragen. Sind sie als bipolare Rahmenflachzellen aufgebaut, so wird durch die Stapelung selbst die elektrische Verschaltung der Batterieeinzelzellen 4 gewährleistet. Dann muss lediglich an den beiden Enden des Zellenstapels ein entsprechender Spannungsabgriff angeordnet werden. Da dies aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt und für die hier vorliegende Erfindung nicht weiter relevant ist, wurde bei dieser und den folgenden Figuren auf die elektrische Kontaktierung des Zellenstapels 3 in der Darstellung verzichtet.In the illustration of the battery 1 according to 2 Therefore, a first possibility of a construction is shown, which avoids this problem and a very simple and compact construction of the battery 1 offering. The battery case 2 , which without lid 2a and electronics unit 11 is shown, is about the clamping devices 7 , which also here as tie rods 7 are formed with the cell stack 3 connected. The tie rods 7 press in the embodiment of 2 as shown by the arrows, the cell stack 3 at the same time and hold it in the battery case 2 , This allows for additional fasteners 10 be waived. In the embodiment shown here, the tie rods 7 doing so outside the actual cell stack 3 positioned to the one in the cell stack 3 available space to use as much as possible for the storage of electrical energy. The construction in which the tie rods 7 the cell stack 3 in the battery case 2 Hold, is designed so that the tie rods 7 in the embodiment shown here are electrically isolated from the cell stack. This can be done, for example, by providing an electrically insulating intermediate layer between the cell stack 3 and two printing plates 12 which are here as end plates of the cell stack 3 act, is introduced. The cell stack 3 itself can be contacted electrically in a manner known per se, depending on the structure of the individual battery cells 4 , If these are constructed, for example, as Coffeebag or Pouch cells, then they will have corresponding electrical contacts which laterally cross the cell stack 3 protrude. If they are constructed as bipolar frame flat cells, the stacking itself becomes the electrical interconnection of the individual battery cells 4 guaranteed. Then only a corresponding voltage tap must be arranged at the two ends of the cell stack. Since this is known from the general state of the art and is not relevant for the present invention, the electrical contacting of the cell stack was used in this and the following figures 3 omitted in the presentation.

Der Zellenstapel 3 wird also durch die Zuganker 7 und die beiden Endplatten 12 sowohl zu einer Einheit verspannt als auch in dem Batteriegehäuse 2 gehalten. Um eventuelle Fertigungstoleranzen auszugleichen und einen gleichmäßigen Druck auf die Batterieeinzelzellen 4 des Zellenstapels 3 auszuüben, können dabei im Bereich des Batteriegehäuses 2, in der Darstellung der 2 unten, entsprechende Auflagepunkte 13 angeordnet sein, sodass eine mechanisch definierte Lagerung des Zellenstapels 3 gegenüber dem Batteriegehäuse 2 möglich wird.The cell stack 3 So it's through the tie rods 7 and the two endplates 12 both clamped to a unit as well as in the battery case 2 held. To compensate for possible manufacturing tolerances and a uniform pressure on the battery individual cells 4 of the cell stack 3 exercise in the area of the battery case 2 , in the presentation of 2 below, corresponding contact points 13 be arranged so that a mechanically defined storage of the cell stack 3 opposite the battery case 2 becomes possible.

In der Darstellung der 3 ist ein alternativer Aufbau der Batterie 1 zu erkennen. Der Aufbau entspricht dabei weitestgehend dem im Rahmen der 2 bereits erläuterten Aufbau. Der einzige Unterschied besteht nun darin, dass die Spanneinrichtungen 7, welche auch hier als Zuganker 7 ausgebildet sind, nicht außerhalb des Zellenstapels 3 angeordnet sind, sondern im Inneren des Zellenstapels 3. Die einzelnen Batterieeinzelzellen 4 weisen hierfür Aufnehmungen, Löcher oder dergleichen auf, sodass die Zuganker 7 im Inneren des Zellenstapels 3 zu liegen kommen und durch die Batterieeinzelzellen 4 hindurchragen.In the presentation of the 3 is an alternative construction of the battery 1 to recognize. The structure corresponds largely to that in the context of 2 already explained construction. The only difference now is that the clamping devices 7 , which also here as tie rods 7 are formed, not outside the cell stack 3 are arranged, but inside the cell stack 3 , The individual battery cells 4 For this purpose, have recesses, holes or the like, so that the tie rods 7 inside the cell stack 3 to come to rest and through the battery cells 4 protrude.

In der Darstellung der 4 ist eine weitere alternative Ausführungsform der Batterie 1 zu erkennen. Auch hier gilt im Wesentlichen das im Rahmen der 2 und 3 bereits erläuterte. Allerdings sind die Spanneeinrichtungen 7 in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel als Spannbänder 7' ausgeführt. Dabei ist aufgrund der Schnittdarstellung in der Darstellung der 4 lediglich eines der Spannbänder 7' zu erkennen. Dieses Spannband ist dann in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel über Schrauben 14 mit dem Batteriegehäuse 2 verbunden und verspannt den Zellenstapel 3 ebenfalls in Stapelrichtung. Im Wesentlichen ist das Spannband 7' dabei so aufgebaut, wie die Befestigungselemente 10 im Aufbau gemäß 1. Anders als diese übernimmt das Spannband 7' aber hier nicht nur die Befestigung des Zellenstapels 3 in dem Batteriegehäuse 2, sondern übernimmt gleichzeitig das Verspannen der Batterieeinzelzellen 4 untereinander zu dem Zellenstapel 3.In the presentation of the 4 is another alternative embodiment of the battery 1 to recognize. Again, this essentially applies in the context of 2 and 3 already explained. However, the clamping devices 7 in the embodiment shown here as tension bands 7 ' executed. It is due to the sectional view in the representation of 4 just one of the tension bands 7 ' to recognize. This strap is then in the embodiment shown here about screws 14 with the battery case 2 connected and tense the cell stack 3 also in the stacking direction. Essentially, the strap is 7 ' it is constructed as the fasteners 10 in the structure according to 1 , Unlike this, the strap takes over 7 ' but here not only the attachment of the cell stack 3 in the battery case 2 , but at the same time takes over the distortion of the battery individual cells 4 with each other to the cell stack 3 ,

Um diese erfindungsgemäße Idee des Verspannens und Befestigens des Zellenstapels 3 in dem Batteriegehäuse über ein und dieselbe Spanneinrichtung 7 beziehungsweise 7' zu realisieren noch näher zu erläutern, wird am Beispiel des in 3 dargestellten Aufbaus der Aufbau und die Montage einer Batterie 1 in den nachfolgenden Figuren nochmals gezeigt.To this inventive idea of tightening and securing the cell stack 3 in the battery case via one and the same clamping device 7 respectively 7 ' to explain in more detail, is illustrated by the example of 3 shown construction of the construction and installation of a battery 1 shown again in the following figures.

In der Darstellung der 5 ist die Batterie 1 in einem demontierten Zustand, einer sogenannten Explosionsdarstellung zu erkennen. Sie besteht im Wesentlichen aus einem Batteriegehäuse 2, welches ein Gehäuseteil 2b und ein Deckelelement 2a aufweist. Das Batteriegehäuse 2 kann dabei ganz oder zumindest teilweise aus einem elektrisch leitfähigen Material, beispielsweise einem Metall hergestellt sein. Ein solches aus Metall ausgebildetes Batteriegehäuse 2 hat dabei den Vorteil einer hohen mechanischen Festigkeit. Außerdem kann das Batteriegehäuse 2 als Abschirmung verwendet werden, um elektromagnetische Strahlung des Zellenstapels 3 gegenüber der Umgebung der Batterie 1 abzuschirmen. Der Zellenstapel 3 ist in der Darstellung der 5 dabei bereits vormontiert und kann in das Gehäuseteil 2b des Batteriegehäuses eingebracht werden. Die bereits in den Zellenstapel 3 eingesteckten Zuganker 7 werden dann mit dem Teil 2b des Batteriegehäuses 2 verschraubt, wie es insbesondere in der Schnittdarstellung der 7 zu erkennen ist. Der Zellenstapel 3 wird damit über die Zuganker 7 auf der in der Darstellung der 5 rechten Seite des Gehäuses entsprechend gehalten. Das Batteriegehäuse 2 wird dann mit dem Deckelelement 2b verschlossen. Um über die Zuganker 7 nicht die gesamte Länge des Zellenstapels halten zu müssen, ist in der Darstellung der 5 außerdem ein Stützrahmen 15 zu erkennen, welcher zwischen das Gehäuseteil 2a und den Zellenstapel auf seiner dem Deckelelement 2b zugewandten Seite eingelegt wird und den Zellenstapel 3 gegenüber dem Gehäuseteil 2a hält. Der Aufbau ist dabei ohne Fixierung vorgesehen, sodass der Zellenstapel 3, welcher sich beim Laden und Entladen entsprechend dehnen kann, sich gegenüber dem Stützrahmen 15 bewegen kann.In the presentation of the 5 is the battery 1 in a disassembled state, to recognize a so-called exploded view. It consists essentially of a battery case 2 which is a housing part 2 B and a lid member 2a having. The battery case 2 may be wholly or at least partially made of an electrically conductive material, such as a metal. Such formed of metal battery case 2 has the advantage of a high mechanical strength. In addition, the battery case 2 be used as a shield to electromagnetic radiation of the cell stack 3 towards the environment of the battery 1 shield. The cell stack 3 is in the representation of 5 already preassembled and can in the housing part 2 B be introduced of the battery case. The already in the cell stack 3 inserted tie rods 7 then be with the part 2 B of the battery case 2 screwed, as it is in particular in the sectional view of the 7 can be seen. The cell stack 3 gets over the tie rods 7 on the in the presentation of 5 held right side of the housing accordingly. The battery case 2 is then with the cover element 2 B locked. To get over the tie rods 7 not to have to hold the entire length of the cell stack is in the representation of 5 also a support frame 15 to recognize which between the housing part 2a and the cell stack on its lid member 2 B facing side is inserted and the cell stack 3 opposite the housing part 2a holds. The structure is provided without fixation, so that the cell stack 3 , which can stretch during loading and unloading, relative to the support frame 15 can move.

Um eine derartige Bewegung auch durch die Zuganker 7 beziehungsweise die andersartigen Spannelemente 7 ausgleichen zu können, kann es dabei vorgesehen sein, dass die Spannelemente 7 selbst elastisch ausgebildet sind, oder dass im Bereich der Spannelemente 7 elastische Mittel angeordnet sind. Diese können insbesondere in Form von Dehnschrauben, Federelementen oder dergleichen ausgebildet sein. Es ist auch denkbar, das elastische Elemente beim Stapeln der Batterieeinzelzellen 4 zwischen die Batterieeinzelzellen 4 oder zwischen die Batterieeinzelzellen 4 und die Endplatten 5, 6 eingelegt werden, wie beispielsweise elastische Schäume oder dergleichen. Diese können dann beim Anziehen der Zuganker 7 entsprechend vorgespannt werden, weisen jedoch noch eine so hohe Elastizität aus, dass sie bei einer eventuellen Ausdehnung der Batterieeinzelzellen 4 weiter zusammengedrückt werden und so einen übermäßig großen, die Batterieeinzelzellen 4 gegebenenfalls schädigenden Druck verhindern.To such a movement also by the tie rods 7 or the different types of clamping elements 7 To be able to compensate, it may be provided that the clamping elements 7 themselves are elastic, or that in the region of the clamping elements 7 elastic means are arranged. These can be designed in particular in the form of expansion screws, spring elements or the like. It is also conceivable, the elastic elements in stacking the battery cells 4 between the battery cells 4 or between the battery cells 4 and the end plates 5 . 6 are inserted, such as elastic foams or the like. These can then when tightening the tie rods 7 be biased accordingly, but still have such a high elasticity that they in a possible expansion of the individual battery cells 4 be compressed further and so an overly large, the battery single cells 4 prevent any harmful pressure.

In der Darstellung der 6 ist der Aufbau des Zellenstapels 3, welcher mit den Zugankern 7 zusammengesteckt wird, nochmals näher zu erkennen. Eine der Batterieeinzelzellen 4 ist dabei von dem Zellenstapel 3 beabstandet dargestellt. Bei dem hier gewählten Aufbau läuft außerdem eine Isolation für die Zuganker durch die in den Batterieeinzelzellen 4 für die Zuganker vorgesehenen Löcher. Dies ist notwendig, da beim Aufbau von bipolaren Rahmenflachzellen die Pole in Form von Hüllblechen typischerweise bis in die Außenbereiche der Batterieeinzelzellen 4 reichen, da diese die Batterieeinzelzelle 4 verschließen. Um hier keine elektrische Kontaktierung zu den Zugankern 7 zu erreichen, sind entsprechende Isolationen notwendig. Diese können beispielsweise in Form eines isolierenden Rohrs 16 oder eines auf die Zuganker 7 aufgebrachten Schrumpfschlauchs oder dergleichen realisiert werden. Den Abschluss des Zellenstapels 3 bilden dann die beiden Endplatten 5, 6, welche gleichzeitig die Pole des Zellenstapels 10 darstellen. Auf diesen Endplatten 5, 6 sind Isolationsplatten 17 angeordnet, um zusammen mit den isolierten Zugankern 7 den ganzen Stapel gegenüber sowohl den Zugankern 7 als auch dem Batteriegehäuse 2 zu isolieren.In the presentation of the 6 is the structure of the cell stack 3 , which with the tie rods 7 is plugged together again to recognize. One of the battery single cells 4 is from the cell stack 3 shown spaced. In the structure chosen here also runs an insulation for the tie rods by the in the battery individual cells 4 holes provided for the tie rods. This is necessary because in the construction of bipolar Rahmenflachzellen the poles in the form of cladding typically into the outer areas of the battery cells 4 As these are the single battery cell 4 close. In order here no electrical contact with the tie rods 7 to achieve appropriate insulation is necessary. These can be in the form of an insulating tube, for example 16 or one on the tie rods 7 applied shrink tubing or the like can be realized. The completion of the cell stack 3 then form the two end plates 5 . 6 , which at the same time the poles of the cell stack 10 represent. On these end plates 5 . 6 are insulation plates 17 arranged to put together with the insulated tie rods 7 the whole stack opposite both the tie rods 7 as well as the battery case 2 to isolate.

Dieser Aufbau ist in einem geschlossenen Zustand der Batterie 1 in einem Querschnitt in der Darstellung der 7 nochmals im Detail zu erkennen. Die einzelnen Batterieeinzelzellen 4, die hier als bipolare Rahmenflachzellen ausgebildet sind, sind zu dem Zellenstapel 3 gestapelt. Dieser wird jeweils durch eine Endplatte 5, 6 abgeschlossen, welche gleichzeitig jeweils den elektrischen Pol des Zellenstapels 3 darstellt. Über Isolationsplatten 17 ist der Zellenstapel 3 dann auf der einen Seite mit dem Batteriegehäuse 2 beziehungsweise dem Teil 2b des Batteriegehäuses 2 verbunden. Auf seiner anderen Seite wird über eine weitere Isolationsplatte 17 durch die Zuganker 7 der entsprechende Druck auf den Zellenstapel 3 aufgebaut. Die Isolationsplatten 17 bilden dabei zusammen mit den Endplatten 5, 6 die Druckplatten, welche in den 2–4 mit „12” bezeichnet sind. Damit werden die Batterieeinzelzellen 4 entsprechend gegeneinander gedrückt und gleichzeitig in dem Batteriegehäuse 2 fixiert. Bei einer entsprechenden Länge des Zellenstapels 3 würden dabei vergleichsweise hohe Biegekräfte auf die Zuganker 7 und die Befestigung der Zuganker 7 im Batteriegehäuse 2 auftreten. Daher kann der Stützrahmen 15 auf einer Seite des Zellenstapels 3 angeordnet werden. Dieser Stützrahmen 15 unterstützt dabei den Zellenstapel 3 in dem Batteriegehäuse 2, ohne diesen jedoch so zu fixieren, dass eine Längenausdehnung des Zellenstapels 3 in Stapelrichtung behindert wird. Wie in der Darstellung der 7 weiter zu erkennen ist, wird das Batteriegehäuse 2 dann durch das Deckelelement 2a, welches beispielsweise die hier nicht dargestellte Elektronikeinheiten und entsprechende Anschlüsse der Batterie 1 enthalten kann, wie dies in 5 zu erkennen ist, verschlossen. Damit entsteht insgesamt ein sehr einfacher und kompakter Aufbau, welcher mit einer minimalen Anzahl an Bauteilen auskommt.This structure is in a closed state of the battery 1 in a cross section in the illustration of 7 to be recognized again in detail. The individual battery cells 4 , which are formed here as bipolar Rahmenflachzellen are to the cell stack 3 stacked. This one is each by an end plate 5 . 6 completed, which at the same time in each case the electrical pole of the cell stack 3 represents. Over insulation plates 17 is the cell stack 3 then on one side with the battery case 2 or the part 2 B of the battery case 2 connected. On its other side is over another insulation panel 17 through the tie rods 7 the appropriate pressure on the cell stack 3 built up. The insulation plates 17 form together with the end plates 5 . 6 the printing plates, which in the 2 - 4 With " 12 "Are designated. This will be the battery cells 4 pressed against each other and simultaneously in the battery case 2 fixed. At an appropriate length of the cell stack 3 would thereby comparatively high bending forces on the tie rods 7 and the attachment of the tie rods 7 in the battery case 2 occur. Therefore, the support frame 15 on one side of the cell stack 3 to be ordered. This support frame 15 supports the cell stack 3 in the battery case 2 However, without fixing it so that a longitudinal extension of the cell stack 3 obstructed in the stacking direction. As in the presentation of 7 can be seen further, the battery case 2 then through the lid member 2a which, for example, the electronic units not shown here and corresponding terminals of the battery 1 can contain, as in 5 can be seen, closed. Overall, this results in a very simple and compact construction, which manages with a minimum number of components.

Eine solche Batterie kann einfach und kostengünstig hergestellt werden. Sie ist besonders gut geeignet, um hohe Energiemengen zu speichern und wieder abzugeben. Ihr bevorzugter Einsatz kann dabei bei der Verwendung zur Speicherung von Traktionsenergie in Hybrid-, Mildhybrid- oder Elektrofahrzeugen liegen.Such a battery can be easily and inexpensively manufactured. It is particularly well suited to store and release high amounts of energy. Their preferred use may be in use for traction energy storage in hybrid, mild hybrid or electric vehicles.

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Claims (8)

Batterie mit einem Zellenstapel aus einer Vielzahl von im Wesentlichen flach ausgebildeten Batterieeinzelzellen und mit einem Batteriegehäuse, wobei die Batterieeinzelzellen über Spanneinrichtungen zu dem Zellenstapel verspannt sind, und wobei die Spanneinrichtungen den Zellenstapel zumindest an einem Teil des Batteriegehäuses fixieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinrichtungen (7, 7') elektrisch gegenüber dem Zellenstapel (3) isoliert ausgeführt sind.Battery having a cell stack of a plurality of substantially flat battery cells and a battery housing, wherein the battery cells are clamped to the cell stack via clamping devices, and wherein the clamping devices fix the cell stack at least on a part of the battery housing, characterized in that the clamping devices ( 7 . 7 ' ) electrically opposite the cell stack ( 3 ) are executed isolated. Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinrichtungen als Zuganker (7) ausgebildet sind.Battery according to claim 1, characterized in that the clamping devices as tie rods ( 7 ) are formed. Batterie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuganker (7) im Inneren des Zellenstapels (3) angeordnet sind.Battery according to claim 2, characterized in that the tie rods ( 7 ) inside the cell stack ( 3 ) are arranged. Batterie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuganker (7) außerhalb des Zellenstapels (3) angeordnet sind.Battery according to claim 2, characterized in that the tie rods ( 7 ) outside the cell stack ( 3 ) are arranged. Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinrichtungen als Spannbänder (7') ausgebildet sind.Battery according to claim 1, characterized in that the clamping devices as tension bands ( 7 ' ) are formed. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zellenstapel (3) über wenigstens einen Stützrahmen (15) gegenüber dem Batteriegehäuse (2) abgestützt ist.Battery according to one of claims 1 to 5, characterized in that the cell stack ( 3 ) via at least one support frame ( 15 ) opposite the battery case ( 2 ) is supported. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriegehäuse (2) zumindest teilweise aus Metall ausgebildet ist.Battery according to one of claims 1 to 6, characterized in that the battery housing ( 2 ) is formed at least partially of metal. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Spanneinrichtungen (7, 7') und/oder des Zellenstapels (3) elastische Elemente vorgesehen sind.Battery according to one of claims 1 to 7, characterized in that in the region of the clamping devices ( 7 . 7 ' ) and / or the cell stack ( 3 ) elastic elements are provided.
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