DE102010040545A1 - battery system - Google Patents

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Christian Pankiewitz
Ralf Angerbauer
Holger Fink
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Batteriesystem, welches mindestens zwei Batteriezellen (q) und eine Wärmeleitplatte (4) umfasst, wobei jede Batteriezelle (2) ein wärmeleitendes Zellengehäuse (3) aufweist, wobei die Batteriezellen (2) gemeinsam auf einer Seite der Wärmeleitplatte (4) zwecks Wärmeaustauschs zwischen den Zellengehäusen (3) und der Wärmeleitplatte (4) derart angeordnet sind, dass der Wärmeaustausch zwischen den Zellengehäusen (3) und der Wärmeleitplatte (4) jeweils zu mindestens 50% direkt zwischen Wärmeleitplatte (4) und einer der Wärmeleitplatte (4) gegenüberliegenden Unterseite (12c) des Zellengehäuses (3) erfolgt.The invention relates to a battery system which comprises at least two battery cells (q) and a heat-conducting plate (4), each battery cell (2) having a heat-conducting cell housing (3), the battery cells (2) together on one side of the heat-conducting plate (4) for the purpose of heat exchange between the cell housings (3) and the heat conducting plate (4) are arranged in such a way that the heat exchange between the cell housings (3) and the heat conducting plate (4) is in each case at least 50% directly between the heat conducting plate (4) and one of the heat conducting plates (4 ) opposite underside (12c) of the cell housing (3) takes place.

Description

Die Erfindung betrifft ein Batteriesystem, das mindestens zwei Batteriezellen und eine Wärmeleitplatte umfasst, wobei die mindestens zwei Batteriezellen gemeinsam auf einer Seite der Wärmeleitplatte zwecks Wärmeaustausches zwischen den Zellengehäusen und der Wärmeleitplatte angeordnet sind.The invention relates to a battery system comprising at least two battery cells and a heat conducting plate, wherein the at least two battery cells are arranged together on one side of the heat conducting plate for heat exchange between the cell housings and the heat conducting plate.

Stand der TechnikState of the art

Ein derartiges Batteriesystem offenbart beispielsweise die DE 602 08 862 T2 . Die Batteriezellen sind als prismatische Batteriezellen ausgebildet und in Form eines Batteriezellenstapels auf der Wärmeleitplatte angeordnet. Hierbei sind mehrere Batteriezellen von einem äußeren Batteriegehäuse aufgenommen. Das Batteriegehäuse hat den Zweck, einen guten Wärmeaustausch zwischen der Wärmeleitplatte und den Zellengehäusen der Batteriezellen zu gewährleisten. Das Batteriegehäuse umschließt die von ihm aufgenommenen Batteriezellen großflächig. Um auch einen guten Wärmekontakt zwischen der Wärmeleitplatte und einem Batteriegehäuse zu gewährleisten, umfasst ein Batteriegehäuse ein Wärmeübertragungsteil mit hervorstehenden, laschenförmigen Enden. Im montierten Zustand liegen diese laschenförmigen Enden an der Wärmeleitplatte an und sorgen für den Wärmeaustausch zwischen dem Zellengehäuse und der Wärmeleitplatte.Such a battery system, for example, discloses the DE 602 08 862 T2 , The battery cells are designed as prismatic battery cells and arranged in the form of a battery cell stack on the heat conducting plate. In this case, a plurality of battery cells are received by an outer battery housing. The purpose of the battery housing is to ensure a good heat exchange between the heat conducting plate and the cell housings of the battery cells. The battery housing encloses the battery cells received by him over a large area. In order to also ensure good thermal contact between the heat conducting plate and a battery case, a battery case includes a heat transmitting member having protruding, tab-shaped ends. In the assembled state, these tab-shaped ends abut against the heat-conducting plate and ensure the heat exchange between the cell casing and the heat-conducting plate.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Gegenstand der Erfindung ist ein Batteriesystem, das mindestens zwei Batteriezellen und eine Wärmeleitplatte umfasst, wobei jede Batteriezelle ein wärmeleitendes Zellengehäuse aufweist, wobei die Batteriezellen gemeinsam auf einer Seite der Wärmeleitplatte zwecks Wärmeaustauschs zwischen den Zellengehäusen und der Wärmeleitplatte angeordnet sind. Insbesondere sind die Batteriezellen gemeinsam auf einer Seite der Wärmeleitplatte zwecks Wärmeaustauschs zwischen den Zellengehäusen und der Wärmeleitplatte derart angeordnet, dass der Wärmeaustausch zwischen den Zellengehäusen und der Wärmeleitplatte jeweils zu mindestens 50% direkt zwischen Wärmeleitplatte und einer der Wärmeleitplatte gegenüberliegenden Unterseite des Zellengehäuses erfolgt.The invention relates to a battery system comprising at least two battery cells and a heat conducting plate, each battery cell having a thermally conductive cell housing, wherein the battery cells are arranged together on one side of the heat conducting plate for heat exchange between the cell housings and the heat conducting plate. In particular, the battery cells are arranged together on one side of the heat-conducting for the purpose of heat exchange between the cell housings and the heat conducting plate such that the heat exchange between the cell housings and the heat conducting in each case at least 50% directly between the heat conducting and a heat conducting plate opposite underside of the cell housing.

In diesem Zusammenhang heißt „direkt”, dass der Wärmeaustausch zwischen der Wärmeleitplatte und der Unterseite des Zellengehäuses unmittelbar durch Kontakt der Wärmeleitplatte und der Unterseite des Zellengehäuses oder mittelbar über ein zwischen Wärmeleitplatte und der Unterseite des Zellengehäuses angeordnetens Wärmeleitmittel, beispielsweise eine Wärmeleitpaste, erfolgt.In this context, "direct" means that the heat exchange between the heat-conducting and the underside of the cell housing directly by contact of the heat conducting and the bottom of the cell case or indirectly via a disposed between the heat conducting and the underside of the cell housing heat conduction, for example, a thermal paste occurs.

insbesondere kann der Anteil des Wärmeaustauschs direkt zwischen Unterseite des Zellengehäuses und Wärmeleitplatte mindestens 70%, beispielsweise mindestens 90%, des Gesamtwärmeaustauschs zwischen dem Zellengehäuse und der Wärmeleitplatte betragen.in particular, the proportion of heat exchange directly between the underside of the cell housing and the heat conducting plate can amount to at least 70%, for example at least 90%, of the total heat exchange between the cell housing and the heat conducting plate.

Das Zellengehäuse einer Batteriezelle ist dadurch gekennzeichnet, dass es einen für die Stromerzeugung verwendeten Elektrolyten der Batteriezelle einschließt.The cell housing of a battery cell is characterized in that it includes an electrolyte used for the power generation of the battery cell.

Das erfindungsgemäße Batteriesystem erlaubt es, auf zusätzliche Mittel, die den Wärmeaustausch zwischen Zellengehäusen der Batteriezellen und der Wärmeleitplatte fördern, insbesondere auf Wärmeleitelemente, die zwischen den Batteriezellen beziehungsweise den Batteriezellen-Zellengehäusen angeordnet und mit der Wärmeleitplatte verbunden sind, zu verzichten. Insofern auf derartige Wärmeleitelemente verzichtete wird, kann der Wärmeaustausch zwischen den Zellengehäusen und der Wärmeleitplatte gegebenenfalls vollständig direkt zwischen den Unterseiten der Zellengehäuse und der Wärmeleitplatte erfolgen. Insgesamt ermöglicht der erfindungsgemäße Aufbau eine erhebliche Vereinfachung des Batteriesystems. Aufgrund dessen hat ein erfindungsgemäßes Batteriesystem Kostenvorteile und kann kompakt und leistungsfähig ausgeführt werden.The battery system according to the invention makes it possible to dispense with additional means, which promote the heat exchange between cell housings of the battery cells and the heat conducting plate, in particular on heat conducting elements which are arranged between the battery cells or the battery cell cell housings and connected to the heat conducting plate. Insofar as such heat-conducting elements are dispensed with, the heat exchange between the cell housings and the heat-conducting plate can optionally take place completely directly between the undersides of the cell housing and the heat-conducting plate. Overall, the structure of the invention allows a considerable simplification of the battery system. Due to this, a battery system according to the invention has cost advantages and can be made compact and efficient.

Vorzugsweise sind die Batteriezellen als prismatische Batteriezellen ausgeführt.Preferably, the battery cells are designed as prismatic battery cells.

Die Zellengehäuse können insbesondere jeweils – neben der Unterseite und einer, insbesondere zur Unterseite parallelen, Oberseite – mindestens drei, insbesondere vier, Seitenwände aufweisen. Insbesondere können dabei eine oder mehrere Seitenwände des Zellengehäuses jeder Batteriezelle dicker ausgeführt sein, als dies zur Erfüllung der mechanischen Anforderungen erforderlich wäre. Dies hat den Vorteil, dass innerhalb der Batteriezellen erzeugte Wärme in erhöhtem Maße über die dicker ausgeführten Seitenwände der Unterseite des Zellengehäuses zugeleitet wird, von wo die Wärme anschließend direkt zur Wärmeleitplatte geleitet wird.In particular, the cell housings may each have at least three, in particular four, side walls, in addition to the underside and one upper side, in particular parallel to the underside. In particular, one or more side walls of the cell housing of each battery cell can be made thicker than would be required to meet the mechanical requirements. This has the advantage that heat generated within the battery cells is supplied to an increased extent via the thicker side walls of the underside of the cell housing, from where the heat is then passed directly to the heat conducting plate.

Vorzugsweise weist mindestens eine, insbesondere zwei, Seitenwand eines Zellengehäuses eine Wandstärke auf, die größer als die Wandstärke der Unterseite desselben Zellengehäuses und/oder die größer als die Wandstärke von einer anderen Seitenwand desselben Zellengehäuses und/oder die größer als die Wandstärke der Oberseite desselben Zellengehäuses ist. Dies hat den Vorteil, dass der Wärmeaustausch vom Zellinneren mit der Seitenwand, von der Seitenwand mit der Unterseite und damit auch mit der Wärmeplatte verbessert wird. So können vorteilhafterweise Temperaturgradienten im Zellinneren verringert werden, wobei das Gewicht des Batteriesystems gering gehalten werden kann.Preferably, at least one, in particular two, side wall of a cell housing has a wall thickness which is greater than the wall thickness of the underside of the same cell housing and / or greater than the wall thickness of another side wall of the same cell housing and / or larger than the wall thickness of the top of the same cell housing is. This has the advantage that the heat exchange from the cell interior to the side wall, from the side wall to the bottom and thus also to the heat plate is improved. Thus, advantageously, temperature gradients be reduced inside the cell, the weight of the battery system can be kept low.

Vorzugsweise weisen benachbarte Seitenwände von benachbarten Zellengehäusen von benachbarten Batteriezellen eine größere Wandstärke als die Unterseiten und/oder Oberseiten und/oder anderen Seitenwände der Zellengehäuse der Batteriezellen auf. Auf diese Weise kann zusätzlich der Wärmeaustausch zwischen benachbarten Batteriezellen verbessert und damit Temperaturgradienten innerhalb des Batteriesystems verringert werden. Seitenwände, welche nicht zu anderen Zellengehäusen benachbart sind, können eine Wandstärke aufweisen, welche kleiner oder gleich der Wandstärke der Unterseite des Zellengehäuses ist. Dies hat den Vorteil, dass das Gewicht des Zellengehäuses und damit des Batteriesystems verringert werden kann.Preferably, adjacent sidewalls of adjacent cell housings of adjacent battery cells have a greater wall thickness than the bottoms and / or tops and / or other sidewalls of the cell housings of the battery cells. In this way, in addition, the heat exchange between adjacent battery cells can be improved and thus temperature gradients within the battery system can be reduced. Sidewalls that are not adjacent to other cell housings may have a wall thickness that is less than or equal to the wall thickness of the underside of the cell housing. This has the advantage that the weight of the cell housing and thus of the battery system can be reduced.

Insbesondere können die Zellengehäuse jeweils zwei großflächige, zueinander parallele Seitenwände und zwei kleinflächige, zueinander parallele Seitenwände aufweisen. Dabei kann mindestens eine großflächige Seitenwand eines Zellengehäuses benachbart zu einer großflächigen Seitenwand eines Zellengehäuses einer benachbarten Batteriezelle angeordnet sein. Vorzugsweise weisen dabei die großflächigen Seitenwände eines Zellengehäuses eine größere Wandstärke auf als die Unterseite und/oder Oberseite und/oder die kleinflächigen Seitenwände desselben Zellengehäuses. Auf diese Weise können Temperaturgradienten sowohl innerhalb einer Batteriezelle als auch innerhalb des Batteriesystems verbessert werden.In particular, the cell housings can each have two large-area, parallel side walls and two small-area, mutually parallel side walls. In this case, at least one large-area side wall of a cell housing can be arranged adjacent to a large-area side wall of a cell housing of an adjacent battery cell. Preferably, the large-area side walls of a cell housing have a greater wall thickness than the underside and / or top and / or the small-area side walls of the same cell housing. In this way, temperature gradients can be improved both within a battery cell and within the battery system.

Die Wandstärken der Zellengehäuse können beispielsweise in einem Bereich von 0,3 mm bis 4 mm, insbesondere im Bereich von 0,6 mm bis 1,4 mm, liegen.The wall thicknesses of the cell housing may, for example, in a range of 0.3 mm to 4 mm, in particular in the range of 0.6 mm to 1.4 mm, lie.

Um einen guten Wärmeaustausch zwischen Wärmeleitplatte und Zellengehäuse der Batteriezellen zu gewährleisten, weisen die Zellengehäuse jeweils vorzugsweise eine Wärmeleitfähigkeit λ von mindestens 40 W/mK, insbesondere von mindestens 120 W/mK, beispielsweise bis 400 W/mK, auf. Die Zellengehäuse sind bevorzugt metallische Gehäuse. Beispielsweise können die Zellengehäuse aus Aluminium oder Kupfer, insbesondere Aluminium, ausgebildet sein.In order to ensure a good heat exchange between the heat conducting plate and the cell casing of the battery cells, the cell casings each preferably have a thermal conductivity λ of at least 40 W / mK, in particular of at least 120 W / mK, for example up to 400 W / mK. The cell housings are preferably metallic housings. For example, the cell housing made of aluminum or copper, in particular aluminum, may be formed.

Vorzugsweise ist zwischen den Zellengehäusen, insbesondere den Unterseiten der Zellengehäuse, und der Wärmeleitplatte jeweils zumindest bereichsweise, beispielsweise vollflächig, ein Wärmeleitmittel, vorzugsweise ein fluidisches Wärmeleitmittel, beispielsweise eine Wärmeleitpaste, vorgesehen. So kann vorteilhafterweise der Wärmeübergangswiderstand zwischen der Unterseite des Zellengehäuses und der Wärmeleitplatte verringert werden.Preferably, between the cell housings, in particular the lower sides of the cell housing, and the heat conducting plate in each case at least partially, for example over the entire surface, a heat conducting means, preferably a fluidic thermal conduction, for example a thermal grease, is provided. Thus, advantageously, the heat transfer resistance between the bottom of the cell housing and the heat conducting plate can be reduced.

Um die Batteriezellen an der Wärmeleitplatte zu befestigen, weisen die Batteriezellen vorzugsweise jeweils mindestens eine Befestigungslasche auf, über die die jeweilige Batteriezelle an der Wärmeleitplatte befestigt ist.In order to attach the battery cells to the heat-conducting plate, the battery cells preferably each have at least one fastening strap, via which the respective battery cell is fastened to the heat-conducting plate.

Insofern das Zellengehäuse nicht gegen die Kathode und Anode elektrisch isoliert ist, ist vorzugsweise zwischen zwei benachbarten Batteriezellen ein elektrisches Isoliermittel angeordnet.Insofar as the cell casing is not electrically insulated from the cathode and anode, an electrical insulating means is preferably arranged between two adjacent battery cells.

Die Wärmeleitplatte kann Bestandteil einer Temperiereinrichtung sein oder mit einer derartigen Temperiereinrichtung verbindbar sein. Eine derartige Temperiereinrichtung kann beispielsweise ein Kühlmittelsystem sein, über das die Batteriezellen gekühlt werden können.The heat-conducting plate may be part of a tempering device or be connectable to such a tempering device. Such a tempering device can be, for example, a coolant system via which the battery cells can be cooled.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstände der abhängigen Ansprüche.Further advantageous embodiments of the invention are subject matters of the dependent claims.

Zeichnungendrawings

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch die Zeichnungen veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnungen nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigenFurther advantages and advantageous embodiments of the subject invention are illustrated by the drawings and explained in the following description. It should be noted that the drawings have only descriptive character and are not intended to limit the invention in any way. Show it

1 eine schematische, perspektivische Ansicht einer einzelnen Batteriezelle; 1 a schematic, perspective view of a single battery cell;

2 eine schematische, perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriesystems; 2 a schematic, perspective view of a first embodiment of a battery system according to the invention;

3 einen schematischen Querschnitt durch das in 2 gezeigte Batteriesystem; 3 a schematic cross section through the in 2 shown battery system;

4 eine schematische Ansicht des in 2 gezeigten Batteriesystems, das mit einem Kühlmittelsystem verbunden ist; und 4 a schematic view of the in 2 shown battery system, which is connected to a coolant system; and

5 eine schematische, perspektivische Ansicht eines Ausschnittes einer Variante des erfindungsgemäßen Batteriesystems. 5 a schematic, perspective view of a section of a variant of the battery system according to the invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Die 2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriesystems 1.The 2 shows in a perspective view of an embodiment of a battery system according to the invention 1 ,

Das Batteriesystem 1 umfasst mehrere Batteriezellen 2 und eine Wärmeleitplatte 4. Die Batteriezellen 2 sind als prismatische Batteriezellen ausgeführt und, parallel zueinander ausgerichtet, in Form eines Batteriezellenstapels auf der Wärmeleitplatte 4 angeordnet. Insbesondere sind die Batteriezellen 2 senkrecht zur Oberfläche der Wärmeleitplatte 4 ausgerichtet. Die Wärmeleitplatte 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Trägerplatte, insbesondere als Bodenplatte für die Batteriezellen 2 ausgebildet. Die Wärmeleitplatte 4 besteht vorzugsweise aus einem Material, welches eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, beispielsweise Aluminium oder Kupfer.The battery system 1 includes several battery cells 2 and a heat conduction plate 4 , The battery cells 2 are called prismatic battery cells executed and aligned parallel to each other, in the form of a battery cell stack on the Wärmeleitplatte 4 arranged. In particular, the battery cells 2 perpendicular to the surface of the heat conducting plate 4 aligned. The heat conduction plate 4 is in this embodiment as a support plate, in particular as a bottom plate for the battery cells 2 educated. The heat conduction plate 4 preferably consists of a material which has a high thermal conductivity, for example aluminum or copper.

Die 1 zeigt eine einzelne prismatische Batteriezelle 2. Die Batteriezelle 2 umfasst zwei Kontakte 11, über die eine von der Batteriezelle 2 zur Verfügung gestellte Spannung abgegriffen werden kann oder über die die Batteriezelle 2, im Falle einer Akkumulatorzelle, auch geladen werden kann. Des Weiteren umfasst die Batteriezelle 2 ein Zellengehäuse 3, das einen hier nicht näher dargestellten Elektrolyt und zwei Elektroden in seinem Gehäuseinneren einschließt. Das Zellengehäuse 3 ist plattenförmig ausgebildet und umfasst eine kleinflächige Unterseite 12c, eine kleinflächige, der Unterseite 12c planparallel gegenüberliegende Oberseite 12d, zwei sich planparallel gegenüberliegende, kleinflächige Seitenwände 12e, 12f und zwei sich planparallel gegenüberliegende, großflächige Seitenwände 12a, 12b.The 1 shows a single prismatic battery cell 2 , The battery cell 2 includes two contacts 11 over which one of the battery cell 2 Provided voltage can be tapped or via the battery cell 2 , in the case of an accumulator cell, can also be charged. Furthermore, the battery cell includes 2 a cell case 3 , which includes an electrolyte not shown here and two electrodes in its housing interior. The cell case 3 is plate-shaped and includes a small underside 12c , a small-scale, the bottom 12c plane-parallel opposite upper side 12d , two small, parallel-sided sidewalls 12e . 12f and two, plane-parallel opposite, large-scale side walls 12a . 12b ,

Wie aus der 2 ersichtlich, sind die Batteriezellen 2 derart auf der Wärmeleitplatte 4 angeordnet, dass die den Kontakten 11 gegenüberliegende Seitenfläche, die Unterseite 12c des Zellengehäuses 3, der Oberfläche der Wärmeleitplatte 4 gegenüberliegt. Die Grundflächen 12a, 12b benachbarter Batteriezellen 2 liegen unmittelbar aneinander an.Like from the 2 As can be seen, the battery cells 2 such on the heat conducting plate 4 arranged that the contacts 11 opposite side surface, the underside 12c of the cell case 3 , the surface of the heat conduction plate 4 opposite. The bases 12a . 12b neighboring battery cells 2 are directly adjacent to each other.

Um einen guten thermischen Kontakt zwischen Unterseite 12c eines Zellengehäuses 3 und der Wärmeleitplatte 4 zu gewährleisten, liegt das Zellengehäuse 3 mit seiner Unterseite 12c möglichst großflächig auf der Oberfläche der Wärmeleitplatte 4 auf. Des Weiteren umfasst jede Batteriezelle 3 seitliche Laschen 7a, 7b, siehe 3, mit denen die Batteriezelle 2 beispielsweise über eine Schraubverbindung, eine Schweißverbindung oder über eine Lötverbindung mit der Wärmeleitplatte 4 verbunden ist und wodurch die Unterseite 12c des Zellengehäuses 3 jeder Batteriezelle 3 in Kontakt mit der Wärmeleitplatte 4 gehalten wird und vorzugsweise die Unterseite 12 des Zellengehäuses 3 jeder Batteriezelle 2 an die Oberfläche der Wärmeleitplatte 4 angepresst wird.To get a good thermal contact between bottom 12c a cell case 3 and the heat conducting plate 4 to ensure the cell housing lies 3 with its bottom 12c as large as possible on the surface of the heat conducting plate 4 on. Furthermore, each battery cell includes 3 lateral tabs 7a . 7b , please refer 3 with which the battery cell 2 For example, via a screw, a welded connection or a solder joint with the heat conduction 4 connected and causing the bottom 12c of the cell case 3 every battery cell 3 in contact with the heat conducting plate 4 is held and preferably the bottom 12 of the cell case 3 every battery cell 2 to the surface of the heat conducting plate 4 is pressed.

Des Weiteren kann insbesondere zwischen Unterseite 12c und Wärmeleitplatte 4 ein Wärmeleitmittel 6 aufgetragen sein, um den Wärmeübergangswiderstand zwischen Zellengehäuse 3 und Wärmeleitplatte 4 zu verringern. Vorzugsweise ist das Wärmeleitmittel ein Fluid, beispielsweise eine Wärmeleitpaste.Furthermore, especially between bottom 12c and heat conducting plate 4 a heat transfer agent 6 be applied to the heat transfer resistance between cell housing 3 and heat conducting plate 4 to reduce. The heat-conducting medium is preferably a fluid, for example a thermal paste.

Um einen guten Wärmeaustausch zwischen Zellengehäuse 3 und Wärmeleitplatte 4 zu gewährleisten, besitzt das Zellengehäuse 3 vorzugsweise eine Wärmeleitfähigkeit λ von mindestens 40 W/mK. Das Zellengehäuse 3 jeder Batteriezelle 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein metallisches Gehäuse, beispielsweise aus Aluminium. Die Wandstärke des Zellengehäuses 3 kann beispielsweise einen Wert im Bereich von 0,3 mm bis 4 mm aufweisen. Eine möglichst hohe Wandstärke ist zwar vorteilhaft für die Wärmeleitung, besitzt aber Nachteile bezüglich des Gewichtes und der Dimensionierung der Batteriezelle 2.For a good heat exchange between cell housing 3 and heat conducting plate 4 to ensure possesses the cell case 3 preferably a thermal conductivity λ of at least 40 W / mK. The cell case 3 every battery cell 2 is in this embodiment, a metallic housing, for example made of aluminum. The wall thickness of the cell housing 3 may for example have a value in the range of 0.3 mm to 4 mm. Although the highest possible wall thickness is advantageous for the heat conduction, it has disadvantages with respect to the weight and the dimensioning of the battery cell 2 ,

Des Weiteren umfasst das Batteriesystem eine Spannvorrichtung zum Verspannen der Batteriezellen 2. Durch das Verspannen der Batteriezellen 2, in der 2 durch den Druck kennzeichnende Pfeile P dargestellt, werden die Batteriezellen 2 an ihren großflächigen Seitenwänden 12a, 12b gegeneinander gepresst. Auf diese Weise lässt sich der Wärmeaustausch zwischen benachbarten Batteriezellen 2 erhöhen. Auf diese Weise kann ein Temperaturausgleich zwischen den einzelnen Batteriezellen 2 gefördert werden.Furthermore, the battery system comprises a clamping device for clamping the battery cells 2 , By clamping the battery cells 2 , in the 2 represented by the pressure indicative arrows P, the battery cells 2 on their large side walls 12a . 12b pressed against each other. In this way, the heat exchange between adjacent battery cells can be 2 increase. In this way, a temperature compensation between the individual battery cells 2 be encouraged.

Der von der Spannvorrichtung erzeugte Spanndruck ist bevorzugt so auf die Wärmeausdehnung der Batteriezellen 2 abgestimmt, dass er im gesamten Temperatur-Arbeitsbereich des Batteriesystems aufrechterhalten bleibt. Die 2 als eine mögliche Ausführungsform einer derartigen Spannvorrichtung einen Teil eines Spannrahmens. Alternativ kann die Spannvorrichtung beispielsweise auch durch ein elastisches Spannband ausgeführt sein.The clamping pressure generated by the tensioning device is preferably so on the thermal expansion of the battery cells 2 tuned to be maintained throughout the temperature working range of the battery system. The 2 as a possible embodiment of such a clamping device, a part of a clamping frame. Alternatively, the clamping device may for example also be designed by an elastic strap.

Der Wärmeaustausch zwischen den Batteriezellen 2 und der Wärmeleitplatte 4 erfolgt zum größten Teil, d. h., zu mindestens 50%, direkt zwischen Wärmeleitplatte 4 und der der Wärmeleitplatte 4 gegenüberliegenden Unterseite 12c jedes Zellengehäuses 3 der Batteriezellen 2. Die innerhalb der Batteriezellen 2 erzeugte Wärme kann direkt über die Unterseite 12c in Richtung Wärmeleitplatte 4 abfließen, oder aber indirekt über die benachbarten Seitenwände und insbesondere die großflächigen Seitenwände 12a, 12b zunächst der Unterseite 12c zugeleitet werden, und von dort direkt zur Wärmeleitplatte 4 geleitet werden.The heat exchange between the battery cells 2 and the heat conducting plate 4 takes place for the most part, ie at least 50%, directly between the heat conducting plate 4 and the heat-conducting plate 4 opposite bottom 12c every cell case 3 the battery cells 2 , The inside of the battery cells 2 generated heat can be directly over the bottom 12c in the direction of heat conduction plate 4 drain, or indirectly through the adjacent side walls and in particular the large-scale side walls 12a . 12b first the bottom 12c be fed, and from there directly to the heat conduction plate 4 be directed.

Die 4 zeigt in einer perspektivischen Ansicht das Batteriesystem 1, das mit einer Temperiereinrichtung 13 verbunden ist. Die Temperiereinrichtung 13, hier einem Kühlmittelsystem, dient zur Wärmeabfuhr von in der Wärmeleitplatte 4 gespeicherter Wärme.The 4 shows in a perspective view the battery system 1 that with a tempering device 13 connected is. The tempering device 13 , here a coolant system, is used for heat dissipation of in the heat conduction 4 stored heat.

Die Temperatureinrichtung 13, die in 4 ausschnittsweise dargestellt ist, umfasst eine Temperierplatte 15. Die Temperierplatte 15 umfasst eine hier nicht näher dargestellte, im Inneren der Temperierplatte 15 verlaufende Kanalstruktur, durch die über einen Eingang 14a und einen Ausgang 14b ein Temperiermedium, insbesondere ein Kühlmedium, hindurchgeleitet werden kann. Durch das Hindurchleiten eines Temperiermediums kann eine effektive Temperierung der Temperierplatte 15 erfolgen.The temperature device 13 , in the 4 is shown in sections, comprises a temperature control 15 , The temperature control plate 15 includes a not shown here, inside the tempering 15 running channel structure, through which an entrance 14a and an exit 14b a tempering medium, in particular a cooling medium, can be passed therethrough. By passing a tempering, an effective temperature control of the temperature 15 respectively.

Die Wärmeleitplatte 4 des Batteriesystems 1 ist großflächig auf der Temperierplatte 15 aufgesetzt, so dass zwischen Wärmeleitplatte 4 und Temperierplatte 15 ein guter Wärmekontakt vorhanden ist. Auf diese Weise kann von den einzelnen Batteriezellen 2 des Batteriesystems 1 erzeugte Wärme effektiv über die Wärmeleitplatte 4 durch die Temperiereinrichtung 13 abgeführt werden. Die Wärmeleitplatte 4 dient in diesem Sinne als „Schnittstelle” zwischen den Batteriezellen 2 und der Temperiereinrichtung 13.The heat conduction plate 4 of the battery system 1 is a large area on the temperature control plate 15 put on so that between heat conducting plate 4 and tempering plate 15 a good thermal contact is present. In this way can from the individual battery cells 2 of the battery system 1 heat generated effectively through the heat conducting plate 4 through the tempering device 13 be dissipated. The heat conduction plate 4 serves in this sense as an "interface" between the battery cells 2 and the tempering device 13 ,

Alternativ kann die Wärmeleitplatte 4 selbst mit Mitteln ausgebildet sein, die eine effektive Temperierung der Wärmeleitplatte 4 ermöglichen, beispielsweise mit einer eigenen Kanalstruktur für die Hindurchleitung eines Temperiermittels oder mit Temperierrippen.Alternatively, the heat conduction plate 4 itself be formed with means that effective temperature control of the heat conduction 4 allow, for example, with its own channel structure for the passage of a temperature control or with temperature control ribs.

In den in den 1–4 gezeigten Ausführungsformen ist das Zellengehäuse 3 einer Batteriezelle 2 gegenüber den elektrischen Kontakten 11 elektrisch isoliert ausgeführt. In einer alternativen Ausführungsform kann einer der Kontakte 11 mit dem Zellengehäuse 3 elektrisch verbunden sein. In diesem Fall ist zwischen benachbarten Batteriezellen 2 ein elektrisches Isoliermittel 8 angeordnet, siehe 5. Ein derartiges Isoliermittel 8 kann beispielsweise in Form einer nicht-metallischen Schicht, zum Beispiel durch eine Silikongummi-Folie, bevorzugt mit einer Glasfasergewebe-Einlage, eine Glimmerscheibe, eine Keramikscheibe, eine Silikonmatte und/oder durch eine Kunststofffolie ausgeführt sein. Eine thermische Leitfähigkeit des Isoliermittels 8 ist zwecks Wärmeaustausches zwischen benachbarten Batteriezellen 2 bevorzugt.In the in the 1 - 4 shown embodiments, the cell housing 3 a battery cell 2 opposite the electrical contacts 11 performed electrically isolated. In an alternative embodiment, one of the contacts 11 with the cell case 3 be electrically connected. In this case, there is between adjacent battery cells 2 an electrical insulating agent 8th arranged, see 5 , Such an insulating agent 8th may for example be in the form of a non-metallic layer, for example by a silicone rubber film, preferably with a glass fiber fabric insert, a mica disk, a ceramic disk, a silicone mat and / or by a plastic film. A thermal conductivity of the insulating agent 8th is for heat exchange between adjacent battery cells 2 prefers.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 60208862 T2 [0002] DE 60208862 T2 [0002]

Claims (10)

Batteriesystem, umfassend mindestens zwei Batteriezellen (2) und eine Wärmeleitplatte (4), wobei jede Batteriezelle (2) ein wärmeleitendes Zellengehäuse (3) aufweist, wobei die Batteriezellen (2) gemeinsam auf einer Seite der Wärmeleitplatte (4) zwecks Wärmeaustauschs zwischen den Zellengehäusen (3) und der Wärmeleitplatte (4) derart angeordnet sind, dass der Wärmeaustausch zwischen den Zellengehäusen (3) und der Wärmeleitplatte (4) jeweils zu mindestens 50% direkt zwischen Wärmeleitplatte (4) und einer der Wärmeleitplatte (4) gegenüberliegenden Unterseite (12c) des Zellengehäuses (3) erfolgt.Battery system comprising at least two battery cells ( 2 ) and a heat conducting plate ( 4 ), each battery cell ( 2 ) a thermally conductive cell housing ( 3 ), wherein the battery cells ( 2 ) together on one side of the heat conducting plate ( 4 ) for heat exchange between the cell housings ( 3 ) and the heat conducting plate ( 4 ) are arranged such that the heat exchange between the cell housings ( 3 ) and the heat conducting plate ( 4 ) each at least 50% directly between heat conducting ( 4 ) and one of the heat conducting plate ( 4 ) opposite underside ( 12c ) of the cell housing ( 3 ) he follows. Batteriesystem nach Anspruch 1, wobei die Batteriezellen (2) als prismatische Batteriezellen ausgeführt sind.Battery system according to claim 1, wherein the battery cells ( 2 ) are designed as prismatic battery cells. Batteriesystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Zellengehäuse (3) jeweils eine Unterseite (12c), eine Oberseite (12d) und mindestens drei Seitenwände (12a, 12b, 12e, 12f) aufweisen, wobei mindestens eine Seitenwand (12a, 12b) eines Zellengehäuses (3) eine Wandstärke aufweist, die größer als die Wandstärke der Unterseite (12c) desselben Zellengehäuses (3) und/oder die größer als die Wandstärke von einer anderen Seitenwand (12e, 12f) desselben Zellengehäuses (3) und/oder die größer als die Wandstärke der Oberseite (12d) desselben Zellengehäuses (3) ist.Battery system according to claim 1 or 2, wherein the cell housing ( 3 ) one underside each ( 12c ), a top ( 12d ) and at least three side walls ( 12a . 12b . 12e . 12f ), wherein at least one side wall ( 12a . 12b ) of a cell casing ( 3 ) has a wall thickness which is greater than the wall thickness of the underside ( 12c ) of the same cell housing ( 3 ) and / or greater than the wall thickness of another side wall ( 12e . 12f ) of the same cell housing ( 3 ) and / or greater than the wall thickness of the top ( 12d ) of the same cell housing ( 3 ). Batteriesystem nach Anspruch 3, wobei benachbarte Seitenwände (12a, 12b) von Zellengehäusen (3) von benachbarten Batteriezellen (2) eine größere Wandstärke als die Unterseiten (12c) und/oder Oberseiten (12d) und/oder anderen Seitenwände (12e, 12f) der Zellengehäuse (3) der Batteriezellen (2) aufweisen.A battery system according to claim 3, wherein adjacent side walls ( 12a . 12b ) of cell housings ( 3 ) of adjacent battery cells ( 2 ) has a greater wall thickness than the undersides ( 12c ) and / or tops ( 12d ) and / or other sidewalls ( 12e . 12f ) the cell housing ( 3 ) of the battery cells ( 2 ) exhibit. Batteriesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Zellengehäuse (3) jeweils zwei großflächige, zueinander parallele Seitenwände (12a, 12b) und zwei kleinflächige, zueinander parallele Seitenwände (12e, 12f) aufweisen, wobei mindestens eine großflächige Seitenwand (12a, 12b) eines Zellengehäuses (3) benachbart zu einer großflächigen Seitenwand (12a, 12b) eines Zellengehäuses (3) einer benachbarten Batteriezellen (2) angeordnet ist, wobei die großflächigen Seitenwände (12a, 12b) eines Zellengehäuses (3) eine größere Wandstärke aufweisen als die Unterseite (12c) und/oder Oberseite (12d) und/oder die kleinflächigen Seitenwände (12e, 12f) desselben Zellengehäuses (3).Battery system according to one of claims 1 to 4, wherein the cell housing ( 3 ) two large, parallel side walls ( 12a . 12b ) and two small-area, parallel side walls ( 12e . 12f ), wherein at least one large-scale side wall ( 12a . 12b ) of a cell casing ( 3 ) adjacent to a large-scale side wall ( 12a . 12b ) of a cell casing ( 3 ) of an adjacent battery cell ( 2 ), wherein the large-area side walls ( 12a . 12b ) of a cell casing ( 3 ) have a greater wall thickness than the underside ( 12c ) and / or top ( 12d ) and / or the small-area side walls ( 12e . 12f ) of the same cell housing ( 3 ). Batteriesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Zellengehäuse (3) eine Wärmeleitfähigkeit λ von mindestens 40 W/mK aufweist.Battery system according to one of claims 1 to 5, wherein the cell housing ( 3 ) has a thermal conductivity λ of at least 40 W / mK. Batteriesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Zellengehäuse (3) ein metallisches Gehäuse ist.Battery system according to one of claims 1 to 6, wherein the cell housing ( 3 ) is a metallic housing. Batteriesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei zwischen den Zellengehäusen (3) und der Wärmeleitplatte (4) jeweils zumindest bereichsweise ein Wärmeleitmittel (6), beispielsweise eine Wärmeleitpaste, vorgesehen ist.Battery system according to one of claims 1 to 7, wherein between the cell housings ( 3 ) and the heat conducting plate ( 4 ) each at least partially a heat conduction ( 6 ), For example, a thermal paste, is provided. Batteriesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Batteriezellen (2) jeweils mindestens eine Befestigungslasche (7a, 7b) aufweisen, über die die jeweilige Batteriezelle (2) an der Wärmeleitplatte (4) befestigt ist.Battery system according to one of claims 1 to 8, wherein the battery cells ( 2 ) at least one fastening tab ( 7a . 7b ), over which the respective battery cell ( 2 ) on the heat conducting plate ( 4 ) is attached. Batteriesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei zwischen zwei benachbarten Batteriezellen (2) ein elektrisches Isoliermittel (8) angeordnet ist.Battery system according to one of claims 1 to 9, wherein between two adjacent battery cells ( 2 ) an electrical insulating agent ( 8th ) is arranged.
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