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Die Erfindung betrifft eine Batterie mit einem Zellverbund nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Aus dem Stand der Technik sind flache und rechteckig gebaute Speicherelemente für elektrische Energie wie beispielsweise Einzelzellen und Kondensatoren bekannt. Dabei ist ein elektrochemisch wirksamer Inhalt dieser Speicherelemente von einer folienartigen und elektrisch isolierenden Verpackung umgeben, durch die die elektrisch leitfähigen Anschlüsse, die insbesondere als blechförmige Ableiterelemente ausgebildet sind, durchführbar sind. Bei einer Einzelzelle ist ein Pol der Einzelzelle mit jeweils einem Ableiterelement elektrisch leitfähig verbunden, die so einen Polkontakt der Einzelzelle bilden.
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Eine derartig ausgebildete Einzelzelle wird üblicher Weise als Pouch- oder Coffeebag-Zelle bezeichnet. Zur Bildung einer Batterie und insbesondere einer Hochvolt-Batterie sind die jeweiligen Ableiterelemente einer Vielzahl solcher Einzelzellen miteinander elektrisch leitfähig verbunden und miteinander in Reihe und/oder parallel verschaltet. Die so gebildete Anordnung von Einzelzellen ist mit einer Kühlung und beispielsweise einer elektronischen Schaltanordnung versehen und in einem Gehäuse untergebracht.
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Die Kühlung der Einzelzellen erfolgt nach den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen und Verfahren mittels direkter Umströmung der Einzelzellen mit einem Kühlmittel, wie beispielsweise Luft, einem elektrisch isolierenden Kühlöl oder entionisiertem Wasser.
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Aus der
US 5,756,227 ist bekannt, dass zur Kühlung die innerhalb der Einzelzelle entstehende Wärme an eine Kühlplatte mittels Wärmeleitelementen, die zwischen den einzelnen Einzelzellen und der Kühlplatte angeordnet sind, abgeführt wird. Dabei können die Wärmeleitelemente beispielsweise als Kühlbleche ausgebildet sein. Zur Kühlung ist die Kühlplatte mit einem Kühlfluid durch- und/oder umströmbar.
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Weiterhin ist aus der
DE 10 2008 034 867 A1 eine Batterie aus Einzelzellen bekannt, bei der die als Ableiterfahnen ausgebildeten spannungsführenden Ableiterelemente zusätzlich als Wärmeleitelement genutzt werden. Eine innerhalb der Einzelzellen bei Betrieb, Laden und/oder Entladen entstehende Wärme ist mittels der Ableiterfahnen an eine angrenzende Kühlplatte abführbar. Dazu ist zwischen der Kühlplatte und der Ableiterfahne zur elektrischen Isolation von Ableiterfahne und Kühlplatte eine thermisch leitfähige aber elektrisch isolierende Wärmeleitfolie angeordnet. An der Stelle der Wärmeleitfolie entsteht meist eine große Temperaturdifferenz. Um die Kühlplatte auf ein zur Kühlung ausreichend tiefes Temperaturniveau zu kühlen, ist die Kühlplatte typischer Weise von einem Klimamittel einer Fahrzeugklimaanlage durchströmbar. Entsprechend ist die Fahrzeugklimaanlage entsprechend leistungsfähig ausgebildet, um die Kühlung der Batterie sicherzustellen.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Batterie anzugeben, bei der eine ausreichende Kühlung der Batterie und deren Einzelzellen sichergestellt ist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei einer Batterie mit einem Zellverbund, der eine Mehrzahl von in Reihe und/oder parallel verschalteten Einzelzellen umfasst, ist ein Pol einer Einzelzelle mit einer Ableiterfahne elektrisch leitfähig verbunden. Zumindest zwei Ableiterfahnen sind zur Verschaltung der Einzelzellen mit einem Kontaktelement elektrisch leitfähig verbunden. Erfindungsgemäß weist das Kontaktelement zumindest einen inneren Kühlkanal auf.
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Die erfindungsgemäße Batterie ermöglicht eine Kühlung auf besonders einfache Art und Weise. Dabei stellt die ohnehin zur Verschaltung der einzelnen Einzelzellen notwendige elektrisch leitfähige Verbindung zwischen den Ableiterfahnen mittels der Kontaktelemente eine gute thermische Leitfähigkeit sicher. Somit entfallen zusätzliche zum Wärmetransport bestimmte Bauteile, womit insbesondere Gewicht und Bauraum gespart ist. Dies ist insbesondere bei der Verwendung der Batterie in einem Kraftfahrzeug von Vorteil.
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Bei der Herstellung der Batterie ist ein Materialbedarf durch die Vermeidung der zusätzlichen zum Wärmetransport bestimmten Bauteile reduziert. Damit sind Herstellungskosten und Fertigungsaufwand verringert und eine kostengünstige Herstellung der Batterie ermöglicht.
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Der innere Kühlkanal des Kontaktelements ist mittels eines gasförmigen oder eines flüssigen Kühlmittels durchströmbar. Vorzugsweise ist das Kühlmittel elektrisch isolierend oder weist nur eine geringe elektrische Leitfähigkeit auf. Damit entfällt die Notwendigkeit, eine innere Oberfläche des Kühlkanals des elektrisch leitfähigen Kontaktelements vom Kühlmittel elektrisch zu isolieren. Dies trägt zur Verbesserung der thermischen Leitfähigkeit zwischen Kühlmittel und Kontaktelement bei.
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In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist die innere Oberfläche des Kühlkanals beispielsweise mittels einer eingebrachten Beschichtung elektrisch isoliert. Damit ist die Verwendung eines beliebigen und insbesondere elektrisch leitfähigen Kühlmittels zur Kühlung der Batterie ermöglicht.
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Durch die verbesserte thermische Leitfähigkeit zwischen Kühlmittel und Kontaktelement kann eine ausreichende Kühlung der Batterie selbst dann sichergestellt werden, wenn das Kühlmittel selbst nicht aktiv gekühlt wird. Bei einer aktiven Kühlung ist das Kühlmittel typischer Weise ein Klimamittel, das von einer Fahrzeugklimaanlage gekühlt wird. Dazu muss die Fahrzeugklimaanlage entsprechend dem höheren Kühlbedarf angepasst werden, wodurch zusätzliche Kosten und zusätzliches Gewicht entstehen. Insbesondere bei der Verwendung der Batterie in Hybrid- oder Elektrofahrzeugen erhöht dies den Verbrauch und senkt die Reichweite des Kraftfahrzeugs.
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Vorteilhafter Weise stellen sich durch die verbesserte thermische Anbindung bei der Kühlung der Batterie nur geringe Temperaturunterschiede des Kühlmittels ein, so dass das flüssige Kühlmittel direkt durch die Umgebungsluft ausreichend gekühlt werden kann.
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Mittels eines Verbindungselements, das einen inneren Kanal aufweist, sind zumindest die Kühlkanäle zweier benachbarter Kontaktelemente zur Bildung eines Abschnitts eines durchgehenden Kanals miteinander verbindbar. Dabei durchströmt das eingebrachte Kühlmittel in besonders einfacher Weise die Bereiche, an denen bei Betrieb, Laden und Entladen der Batterie eine große Wärmeentwicklung auftritt.
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Zweckmäßiger Weise weist das Kontaktelement eine Vielzahl von Kühlkanälen auf. Mittels der Verbindungselemente sind die einzelnen Kontaktelemente und deren Kühlkanäle derart miteinander verbindbar, dass eine Vielzahl von Kühlkreisläufen ausbildbar ist, die in Reihe und/oder parallel angeordnet sind. Die Vielzahl von durchströmbaren Kühlkanälen bildet eine große innere Oberfläche, womit ein guter Wärmeaustausch zwischen Kontaktelement und Kühlmittel sichergestellt ist.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der mittels der Verbindungselemente und der Kontaktelemente gebildete Abschnitt des durchgehenden Kanals flüssigkeitsdicht ausgebildet. Wenigstens ein Teil der Einzelzellen der Batterie kann somit ohne Leckage des flüssigen Kühlmittels, wie beispielsweise entionisiertes Wasser oder Kühlöl, gekühlt werden. Damit ist bei höherer Kühlleistung eine Korrosions- und Verschmutzgefahr der Batterie durch austretendes Kühlmittel verringert.
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In einer anderen bevorzugten Ausbildung der Erfindung sind die Einzelzellen der Batterie mittels eines Gases, insbesondere Luft kühlbar. Dabei dient der von den Kühlkanälen und dem inneren Kanal gebildete Abschnitt des durchgehenden Kanals lediglich zur Führung eines Kühlmittelsstroms des gasförmigen Kühlmittels. Der Abschnitt des durchgehenden Kühlkanals ist nicht zwangsläufig gasdicht ausgebildet. Zur Verbesserung der thermischen Anbindung des gasförmigen Kühlmittels an die Kontaktelemente ist im Kühlkanal eine innere Struktur zur Oberflächenvergrößerung des Kühlkanals angeordnet oder angeformt. Insbesondere ist diese Oberflächen vergrößernde Struktur im Kühlkanal mittels mehrerer Kühlrippen gebildet.
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Vorzugsweise sind die Einzelzellen als Flachzellen ausgebildet, die zur Bildung der Batterie parallel zueinander angeordnet sind. Damit ist ein vorhandener Bauraum in der Batterie optimal ausgenutzt und ein Bauraumbedarf bei der Anordnung der Batterie insbesondere in dem Kraftfahrzeug minimiert.
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In einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist der Zellverbund mittels einer Anordnung von Flachzellen gebildet. Die Flachzellen sind dabei nebeneinander und parallel zueinander angeordnet. Der Kühlkanal des mit den Ableiterfahnen verbundenen Kontaktelements ist in einer Richtung durchströmbar, die im Wesentlichen parallel zu den Flachzellen und den Ableiterfahnen verläuft. Die Einzelzellen des Zellverbunds können dadurch auf besonders effektive Weise mittels des flüssigen Kühlmittels gekühlt werden.
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Zur Bildung eines durchgängigen Kanals ist jeder Kühlkanal eines jeden Kontaktelements der Batterie mittels eines jeweils zwischen zwei Kontaktelementen angeordneten Verbindungselements verbunden. Dabei sind die einzelnen Verbindungselemente als flexible Schläuche ausgebildet. Der durchgängige Kanal weist eine mäanderförmige Gestalt auf, so dass der Kühlkanal der jeweiligen Kontaktelemente in einer Richtung durchströmbar ist, die im Wesentlichen parallel zu den Flachzellen verläuft. Die flexiblen Schläuche ermöglichen dabei einen Ausgleich von Toleranzen und temperatur- und/oder ladezustandsabhängigen Volumenänderungen der parallel angeordneten Einzelzellen.
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Einer weiteren bevorzugten Ausbildung der Erfindung zufolge ist die Batterie mittels der parallelen Anordnung von als Flachzellen ausgebildeten Einzelzellen gebildet und der Kühlkanal des Kontaktelements ist in einer zu der Einzelzelle senkrecht verlaufenden Richtung durchströmbar. Bei der Batterie, die einen Zellverbund aus einer Vielzahl von Einzelzellen umfasst, ist eine Vielzahl von Kühlkanälen der jeweiligen Kontaktelemente alternierend mittels elektrisch isolierenden Verbindungselementen verbunden, so dass zumindest ein gerader und durchgängiger Kanal gebildet ist. Der gerade und durchgängige Kanal weist einen derartigen Strömungswiderstand auf, dass die mit den Kontaktelementen thermisch verbundenen Ableiterfahnen von einem den durchgängigen Kanal durchströmenden gasförmigen Kühlmittel ausreichend abkühlbar sind.
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Abhängig von der Anzahl der zur Bildung der Batterie angeordneten Einzelzellen, die insbesondere als Flachzellen ausgebildet sind, ergibt sich eine bestimmte Länge für den die Einzelzellen verbindenden durchgängigen Kanal. Dabei folgt eine Bauweise der so gebildeten Batterien einem modularen Konzept, bei dem die Anordnung der Einzelzellen und die damit verbundene Länge des durchgehenden Kanals bei Bedarf zur Bildung von leistungsstärkeren Batterien mittels Hinzufügen weiterer Einzelzellen und Verbindungselemente erweiterbar sind.
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Die erfindungsgemäße Batterie eignet sich vorzugsweise als Fahrzeugbatterie und insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit Hybridantrieb oder ein Brennstoffzellen-Fahrzeug.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 schematisch eine Schnittdarstellung zweier parallel zueinander angeordneter Einzelzellen mit einem dazwischen angeordneten Kontaktelement, das einen Kühlkanal aufweist, der gemäß einer ersten Ausbildungsform der Erfindung in einer zu den Einzelzellen parallelen Richtung durchströmbar ist,
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2 schematisch eine perspektivische Darstellung zweier parallel zueinander angeordneter Einzelzellen mit einem dazwischen angeordneten Kontaktelement, das einen Kühlkanal aufweist, der gemäß einer ersten Ausbildungsform der Erfindung in einer zu den Einzelzellen parallelen Richtung durchströmbar ist,
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3 schematisch eine Explosionsdarstellung zweier parallel zueinander angeordneter Einzelzellen mit dazwischen angeordnetem Kontaktelement, das einen Kühlkanal aufweist, der gemäß einer ersten Ausbildungsform der Erfindung in einer zu den Einzelzellen parallelen Richtung durchströmbar ist,
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4 schematisch eine perspektivische Darstellung einer Anordnung von Einzelzellen, wobei mit den jeweiligen Einzelzellen thermisch gekoppelte Kontaktelemente mittels Verbindungselementen derart verbunden sind, dass gemäß einer ersten Ausbildungsform der Erfindung zur Kühlung ein durchgängiger Kanal mäanderförmiger Gestallt gebildet ist,
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5 schematisch eine Schnittdarstellung zweier parallel zueinander angeordneter Einzelzellen mit dazwischen angeordnetem Kontaktelement, das einen Kühlkanal aufweist, der gemäß einer zweiten Ausbildungsform der Erfindung in einer zu den Einzelzellen senkrechten Richtung durchströmbar ist,
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6 schematisch eine perspektivische Darstellung zweier parallel zueinander angeordneter Einzelzellen mit einem dazwischen angeordneten Kontaktelement, das einen Kühlkanal aufweist, der gemäß einer zweiten Ausbildungsform der Erfindung in einer zu den Einzelzellen senkrechten Richtung durchströmbar ist,
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7 schematisch eine Explosionsdarstellung zweier parallel zueinander angeordneter Einzelzellen mit dazwischen angeordnetem Kontaktelement, das einen Kühlkanal aufweist, der gemäß einer zweiten Ausbildungsform der Erfindung in einer zu den Einzelzellen senkrechten Richtung durchströmbar ist,
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8 schematisch eine perspektivische Darstellung und eine Seitenansicht eines Kontaktelements gemäß einer zweiten Ausbildungsform der Erfindung, das einen Kühlkanal aufweist, dessen innere Oberfläche zur Oberflächenvergrößerung mit einer Struktur versehen ist, die eine Vielzahl von Kühlrippen aufweist und
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9 schematisch eine perspektivische Darstellung einer Anordnung von Einzelzellen, wobei mit den jeweiligen Einzelzellen thermisch gekoppelte Kontaktelemente mittels Verbindungselementen derart verbunden sind, dass gemäß einer zweiten Ausbildungsform der Erfindung zur Kühlung zumindest ein geradliniger und durchgängiger Kanal gebildet ist.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit dem gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 bis 3 zeigen jeweils zwei Einzelzellen 1, die als Flachzellen der bekannten Coffeebag- oder Pouch-Bauweise ausgebildet sind. Die beiden Einzelzellen 1 sind zur Bildung eines Zellverbunds Z einer Batterie nebeneinander und zueinander parallel anordbar.
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Die Einzelzellen 1 sind dabei gemäß der bereits beschriebenen flachen Coffeebag-Bauweise gebildet, bei der die Einzelzelle 1 eine folienartige und elektrisch isolierende Hülle aufweist, die nach Evakuierung im umlaufenden Randbereich mittels einer Verschweißung verschlossen ist und so ein Einzelzellengehäuse 3 bildet.
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Die im Folgenden als Einzelzelle 1 bezeichnete Flachzelle besteht aus einem im inneren der Einzelzelle 1 angeordneten Elektrodenstapel 2 elektrochemisch aktiver und nebeneinander liegender Folien, der von einem Einzelzellengehäuse 3 umgeben ist. Dabei sind in nicht näher dargestellter Weise die Polkontakte des Elektrodenstapels 2 einer Polarität elektrisch leitfähig mit jeweils einer elektrisch und thermisch leitfähigen Ableiterfahne 4 verbunden, mit der eine innerhalb der Einzelzelle 1 insbesondere bei Betrieb, Laden und/oder Entladen entstehende Wärme nach außen abführbar ist.
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Zwei blechförmige und elektrisch leitfähige Ableiterfahnen 4 sind durch die folienartige Hülle des Einzelzellengehäuses 3 durchgeführt und mit jeweils einem Pol der Einzelzelle 1 elektrisch leitfähig verbunden. Die Ableiterfahnen 4 sind jeweils eben und parallel zur Einzelzelle 1 ausgerichtet.
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Jeweils eine Ableiterfahne 4 zweier aneinander angrenzender Einzelzellen 1 ist mit einem Kontaktelement 5 elektrisch leitfähig verbindbar. Die Einzelzellen 1 sind bei entsprechender Kontaktierung der jeweiligen Ableiterfahne 4 mit dem Polkontakt des Elektrodenstapels 2 bzw. bei entsprechender relativer Orientierung der beiden Einzelzellen 1 zueinander mittels der Kontaktelemente 5 sowohl in Reihe als auch parallel miteinander verschaltbar.
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Vorteilhafter Weise ist dazu das Kontaktelement 5 aus einem Metall gefertigt.
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Zur Verbindung des Kontaktelements 5 mit den Ableiterfahnen 4 kommen übliche kraft- und formschlüssige Verbindungen, wie Schraub- und/oder Nietverbindungen zum Einsatz. 1 bis 3 zeigen beispielhaft eine mögliche Ausführung der Erfindung, bei der die jeweils zwei Ableiterfahnen 4 mit dem Kontaktelement 5 mittels einer Befestigungseinheit 6, die eine Klemmschraube 6.1 und eine Klemmleiste 6.2 umfasst, kraft- und formschlüssig verbunden sind.
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Zur kraft- und formschlüssigen Verbindung weisen Ableiterfahne 4, Kontaktelement 5 und Klemmleiste 6.2 jeweils zumindest eine Aussparung 4.1, 5.1, 6.2.1 zur Aufnahme der Klemmschraube 6.1, wie in der Explosionsdarstellung von 3 gezeigt, auf. Die beiden Ableiterfahnen 4 der elektrisch leitfähig miteinander zu verbindenden Einzelzellen 1 sind mit dem dazwischen angeordneten Kontaktelement 5 mittels der Klemmschrauben 6.1 miteinander verpressbar.
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1 bis 4 zeigen eine Ausbildung der Erfindung, bei der das Kontaktelement 5 in einer im Wesentlichen parallel zu der als Flachzelle ausgebildeten Einzelzelle 1 verlaufenden Richtung P von einem Kühlmittel durchströmbar ist. Dazu weist jedes Kontaktelement 5 einen inneren Kühlkanal 5.2 zur Aufnahme des Kühlmittels auf. Der innere Kühlkanal 5.2 ist entlang der parallelen Richtung P orientiert und verläuft parallel zu einer Kante des Einzelzellengehäuses 3 bzw. parallel zu der Ableiterfahne 4.
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4 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Vielzahl von Einzelzellen 1, die zur Bildung des Zellverbunds Z der Batterie nebeneinander und zueinander parallel angeordnet sind. Die mit den Ableiterfahnen 4 der jeweiligen Einzelzellen 1 verbundenen Kontaktelemente 5 sind mittels Verbindungselementen 7 miteinander verbunden. Dabei weist jedes der schlauchförmigen Verbindungselemente 7 in nicht näher dargestellter Weise einen inneren Kanal 7.1 auf, so dass die Kühlkanäle 5.2 der jeweiligen Kontaktelemente 5 mit den jeweiligen inneren Kanälen 7.1 der Verbindungselemente 7 einen durchgängigen Kanal bilden.
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Der durchgängige Kanal ist mittels einer Anordnung von Kontaktelementen 5 und Verbindungselementen 7 gebildet, wobei auf jedes Kontaktelement 5 alternierend ein Verbindungselement 7 folgt.
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In dem so gebildeten durchgängigen Kanal ist das Kühlmittel zur Kühlung der Anordnung von Einzelzellen 1 eingebracht. Dabei ist bei der in 1 bis 4 dargestellten Ausbildung der Erfindung der von Kontaktelementen 5 und Verbindungselementen 7 gebildete durchgängige Kanal derart dimensioniert, das er sich zur Aufnahme eines flüssigen Kühlmittels eignet.
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Das flüssige Kühlmittel, das aus entionisiertem Wasser oder Kühlöl besteht, ist vorteilhafter Weise elektrisch nicht leitend.
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Die in 4 dargestellten Verbindungselemente 7 sind aus einem elektrisch isolierenden und flexiblen Material wie beispielsweise Kunststoff oder Gummi gefertigt. Der von den Verbindungselementen 7 und den Kontaktelementen 5 gebildete durchgängige Kanal bildet einen Teil eines Kühlkreislaufs, der alle Einzelzellen 1 des Zellverbunds Z miteinander verbindet. Der durchgängige Kanal führt das eingebrachte Kühlmittel mäanderförmig über den Zellverbund Z zur Kühlung der Einzelzellen 1. Dabei ist jedes Kontaktelement 5 der jeweiligen Einzelzellen 1 von dem Kühlmittel in der parallel zur Einzelzelle 1 und zur Ableiterfahne 4 verlaufenden Richtung P durchströmbar.
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5 bis 9 zeigen eine alternative Ausführungsform der Erfindung, bei der die Einzelzelle 1, wie bereits beschrieben, als Flachzelle der bekannten Coffee-Bag oder Pouch-Bauweise ausgebildet ist. Innerhalb der Einzelzelle 1 ist der Elektrodenstapel 2 angeordnet, wobei die Polkontakte des Elektrodenstapels 2 einer Polarität elektrisch leitfähig mit jeweils einer der Ableiterfahnen 4 elektrisch und thermisch leitfähig verbunden sind.
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Jeweils eine Ableiterfahne 4 zweier aneinander angrenzender Einzelzellen 1 ist mit einem Kontaktelement 5 zur Verschaltung der Einzelzellen 1 elektrisch leitfähig verbindbar. Dabei kommen, wie bereits beschrieben, form- und/oder kraftschlüssige Befestigungseinheiten 6, wie Klemmschrauben 6.1 und Klemmleisten 6.2 zum Einsatz, mittels derer, wie insbesondere in 7 gezeigt, die Ableiterfahnen 4 und das Kontaktelement 5 miteinander kraftschlüssig verpressbar sind.
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Die Kontaktelemente 5 und deren inneren Kühlkanäle 5.2 der in 5 bis 9 gezeigten Ausführungsform der Erfindung sind zur Aufnahme und Verwendung eines gasförmigen und elektrisch nicht leitenden Kühlmittels dimensioniert. Dazu findet vorzugsweise Luft als Kühlmittel Verwendung.
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Zur Verbesserung des Wärmeaustauschs zwischen dem Kontaktelement 5 und dem gasförmigen Kühlmittel ist im inneren Kühlkanal 5.2 eine innere Struktur angeordnet oder angeformt, so dass eine innere Oberfläche des Kühlkanals 5.2 vergrößert ist. Dies ist im Detail in 8 und 9 gezeigt, wobei dem Kontaktelement 5 zur Oberflächenvergrößerung Kühlrippen 5.3 angeformt sind. Ebenso ist denkbar, andere Oberflächen vergrößernde Strukturen dem Kontaktelement 5 anzuformen bzw. in den Kühlkanal 5.2 einzubringen oder das Kontaktelement 5 mit einer Mehrzahl von Kühlkanälen 5.2 zu versehen.
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Die Kontaktelemente 5 nebeneinander angeordneter Einzelzellen 1 sind mittels elektrisch isolierender und hohler Verbindungselemente 7 miteinander kraft- und/oder formschlüssig verbindbar. Dazu kommen nicht näher dargestellte Befestigungselemente, wie beispielsweise Zuganker zum Einsatz. Zwischen dem Kontaktelement 5 und dem Verbindungselement 7 ist ein Dichtungsring 8, wie beispielsweise in 7 gezeigt, angeordnet. Dabei ist dem Kontaktelement 5 zur Aufnahme des Dichtungsrings 8 eine den Kühlkanal 5.2 umlaufende Nut 5.5 eingeformt. Das Kontaktelement 5, das Verbindungselement 7 und der Dichtungsring 8 sind mittels des Befestigungselements derart miteinander kraftschlüssig verpressbar, dass die Dichtigkeit des von Kühlkanal 5.2 und innerem Kanal 7.1 gebildeten durchgängigen Kanals verbessert ist. Damit ist ein Austreten des gasförmigen Kühlmittels bei Kühlung der Batterie zumindest reduziert.
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Zur kraftschlüssigen Verbindung zwischen Kontaktelement 5, Verbindungselement 7 und Dichtungsring 8 sind die Kontaktelemente 5 und die Verbindungselemente 7 mit Bohrungen 5.4, 7.2, wie in 7 und 8 detailliert gezeigt, versehen. Dabei weisen die Bohrung des Kontaktelements 5.4 und die Bohrung des Verbindungselements 7.2 innere Abmessungen auf, die zur Aufnahme des nicht näher dargestellten Befestigungselements geeignet sind.
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9 zeigt einen Zellverbund Z für die Batterie, bei der eine Vielzahl von als Flachzellen ausgebildeten Einzelzellen 1 nebeneinander und parallel zueinander angeordnet sind. Jeweils zwei Einzelzellen 1 des Zellverbunds Z sind mittels der Kontaktelemente 5 elektrisch leitfähig verbunden. Jedes Kontaktelement 5 ist mittels eines elektrisch isolierenden und hohlen Verbindungselements 7 mit dem jeweils benachbarten Kontaktelement 5 verbunden. Dabei bilden die jeweiligen Kühlkanäle 5.2 der Kontaktelemente 5 und die jeweiligen inneren Kanäle 7.1 der Verbindungselemente 7 zwei geradlinige und durchgehende Kanäle, die von einem Kühlmittel durchströmbar sind. Der geradlinige und durchgehende Kanal verläuft in einer senkrecht zu den einzelnen Einzelzellen 1 verlaufenden Richtung S. Das in den durchgehenden Kanal eingebrachte Kühlmittel durchströmt die gesamte den Zellverbund Z bildende Anordnung von Einzelzellen 1 in der Richtung S, die entlang der Stapelung der Einzelzellen 1 verläuft.
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Der durchgehende Kanal ist an den Enden des Zellverbunds Z mittels eines Abschlusselements 9 verschließbar, wobei das Abschlusselement 9 einen Anschluss 9.1 zur Anbindung des durchgehenden Kanals an eine Kühlleitung für das Kühlmittel aufweist.
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Einer alternativen nicht dargestellten Ausbildung der Erfindung zufolge weist das Kontaktelement 5 eine Vielzahl von Kühlkanälen 5.2 auf. Entsprechend weisen die Verbindungselemente 7 mehrere innere Kanäle 7.1 auf, mittels derer bei Verbindung von Kontaktelement 5 und Verbindungselement 7 eine Mehrzahl von durchgängigen Kanälen ausbildbar ist. Es ist vorgesehen, diese durchgängigen Kanäle derart zu verbinden, dass eine Vielzahl von in Reihe und/oder parallel angeordneten Kühlkreisläufen ausbildbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Einzelzelle
- 2
- Elektrodenstapel
- 3
- Einzelzellengehäuse
- 4
- Ableiterfahne
- 4.1
- Aussparung der Ableiterfahne
- 5
- Kontaktelement
- 5.1
- Aussparung des Kontaktelements
- 5.2
- Kühlkanal
- 5.3
- Kühlrippen
- 5.4
- Bohrung des Kontaktelements
- 5.5
- Nut
- 6
- Befestigungseinheit
- 6.1
- Klemmschraube
- 6.2
- Klemmleiste
- 6.2.1
- Aussparung der Klemmleiste
- 7
- Verbindungselement
- 7.1
- innerer Kanal
- 7.2
- Bohrung des Verbindungselements
- 8
- Dichtungsring
- 9
- Abschlusselement
- 9.1
- Anschluss
- P
- parallele Richtung
- S
- senkrechte Richtung
- Z
- Zellverbund
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5756227 [0005]
- DE 102008034867 A1 [0006]
