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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Packung für ein Batteriepaket und insbesondere eine Batteriezellenmodulanordnung.
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Eine Batteriezelle ist als eine saubere, effiziente und umweltfreundliche Energiequelle für Elektrofahrzeuge und verschiedene andere Anwendungen vorgeschlagen worden. Ein Typ von Batteriezelle ist als Lithiumionenbatterie bekannt. Die Lithiumionenbatterie ist wieder aufladbar und kann in eine breite Vielzahl von Formen und Größen geformt werden, um so verfügbaren Raum in Elektrofahrzeugen effizient zu füllen. In einem Batteriezellenmodul kann eine Mehrzahl einzelner Lithiumionenbatteriezellen vorgesehen werden, um einen Leistungsbetrag bereitzustellen, der zum Betrieb von Elektrofahrzeugen ausreichend ist. Typischerweise sind zur Bereitstellung einer hohen Leistungsdichte in einer effizienten Packung eine große Anzahl von Batteriezellen (oftmals wesentlich mehr als 10) in ein einzelnes Batteriezellenmodul gepackt.
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Von Lithiumionenbatterien ist es bekannt, dass sie während des Betriebs und infolge eines Ladezyklus beim Wiederaufladen Wärme erzeugen. Im überhitzten Zustand oder wenn sie anderweitig Hochtemperaturumgebungen ausgesetzt sind, können unerwünschte Effekte den Betrieb der Lithiumionenbatterien beeinträchtigen. Typischerweise werden aktive Kühlsysteme mit Lithiumionenbatteriepaketen verwendet, um den unerwünschten Überhitzungsbedingungen entgegenzuwirken. Die aktiven Kühlsysteme betreffen typischerweise Strömungskanäle oder Rippen an einer Kühllamelleneinrichtung (engl.: „cooling fin“), die zwischen benachbarten Batteriezellen angeordnet ist, wobei beide zu einem ungleichförmigen Druck führen, der an die Außenflächen einzelner Batteriezellen angelegt wird. Ferner erhöht das aktive Kühlsystem unerwünscht die Komplexität von Batteriepackungen und deren Installation durch Erhöhung des erforderlichen Einbauraums und durch Verringerung eines Volumenwirkungsgrades. Zusätzlich können dennoch signifikante Temperaturschwankungen zwischen einzelnen Batteriezellen in derselben Batteriepackung aufgrund einer ungleichmäßigen Kühlung auftreten, was den Batteriezellenmodulbetrieb weiter beeinträchtigt.
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Überdies können sich Lithiumionenbatteriezellen, wenn sie geladen und entladen werden, ausdehnen und sie können Gase als ein Nebenprodukt der darin stattfindenden chemischen Reaktion ausstoßen. Es ist erwünscht, die Ausdehnung der Zellen und die resultierenden Innendrücke aufzufangen, die in einem Batteriezellenmodul aufgrund der Ausdehnung von Batteriezellen erzeugt werden. Es ist ferner erwünscht, die Nebenproduktgase aufzunehmen und die Gase von dem Batteriezellenmodul entweder abzufangen oder richtig auszutragen.
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US 2009 / 0 325 043 A1 offenbart ein Batteriemodul, das mehrere gestapelte Einheitszellen umfasst, wobei jedes Einheitsmodul zwei oder mehr plattenförmige Batteriezellen enthält, die elektrisch miteinander verbunden sind, und wobei jede Batteriezelle Elektrodenanschlüsse aufweist, die an gegenüberliegenden Seiten davon ausgebildet sind. Das Batteriemodul wird hergestellt, indem Elektrodenanschlüsse eines Paares von Einheitsmodulen durch Schweißen verbunden werden, eine Sensoreinheit, einschließlich eines Sensorelements an dem Schweißteil angebracht wird und das Schweißteil derart gebogen wird, dass die Einheitsmodule gestapelt werden, und die obigen Schritte wiederholt ausgeführt werden, bis alle Einheitszellen gestapelt sind.
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JP 2006 - 54 189 A offenbart eine Batterie mit einer Struktur, in der ein Stromerzeugungselement, das eine positive Elektrodenplatte, einen Separator und eine negative Elektrodenplatte umfasst, untergebracht und durch Verbinden eines Umfangsteils durch Heißversiegelung abgedichtet ist, wobei die Elektrodenanschlüsse nach außen freiliegen.
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US 2006 / 0 134 514 A1 offenbart eine Batterie mit mehreren Zellen, die Seite an Seite in einem Gehäuse angeordnet sind, wobei die Zellen voneinander und von den Wänden des Gehäuses zumindest auf einigen ihrer Seiten durch Lagen aus einem Material getrennt sind, das in seiner Ebene eine hohe Wärmeleitfähigkeit und durch seine Dicke eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist.
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US 2006 / 0 183 017 A1 offenbart ein Abstrahlelement, das mehrere aus einer ersten und zweiten Wand umfasst, wobei die zweite Wand im wesentlichen rechtwinklig zur ersten Wand ausgebildet ist. Die erste Wand ist im wesentlichen senkrecht zu einer Fläche einer laminierten Zelle angeordnet, so daß sie durch von der oberen und unteren Fläche der laminierten Zellen aufgebrachte Lasten nicht zusammenfällt. Die zweite Wand bildet dabei eine flache Ebene, um eine Wärmeübertragungsfläche bereitzustellen und Lasten gleichmäßig auf die laminierte Zelle aufzubringen. Um eine größtmögliche Fläche für die zweite Wand zu gewährleisten, werden R-Profile, die die zweite Wand mit der ersten Wand verbinden, so geformt, dass sie einen kleinstmöglichen Radius aufweisen.
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CN 201 262 974 Y offenbart einen Batteriestapel aus mehreren Lithiumionenzellen und Metallkühlrippen, wobei die Lithiumionenzellen parallel als mehrere Schichten angeordnet sind. Die Kühlrippen sind jeweils zwischen den benachbarten Lithiumionenzellenschichten angeordnet und die Bodenfläche der Lithiumionenzellen haftet eng an den benachbarten Kühlrippen. Die Zellenbodenfläche des Lithiumionenzellenstapels haftet eng an den Kühlrippen, wodurch eine schnelle Wärmeübertragung von den Lithiumionenzellen auf die Kühlrippen sichergestellt wird.
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EP 2 148 385 A1 offenbart eine elektrische Energiespeichereinheit, die ein Speicherelement, das eine elektrische Speichereinheit und ein daran befestigtes Kühlelement aufweist, und eine Halteeinrichtung zur Aufnahme des Speicherelements umfasst, wobei an der Halteeinrichtung eine Kühlplatte und ein Hebelmechanismus vorgesehen sind, der ausgebildet ist, um das Kühlelement derart an die Kühlplatte zu drücken, dass ein von der Oberfläche der Speichereinheit abstehende Teilabschnitt des Kühlelements die Kühlplatte thermisch wirksam kontaktiert.
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Es existiert ein fortwährender Bedarf nach einem leicht herstellbaren Batteriezellenmodul mit einem integrierten Kühlsystem zur Beibehaltung einer gewünschten Temperatur und Leistungsdichte einer Batteriepackung, wie einer Lithiumionenbatteriepackung.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Batteriezellenmodul bereitzustellen, mit dem es möglich ist, einen gleichförmig verteilten Oberflächendruck für die Batteriepackung vorzusehen, während eine effektive Wärmeübertragung davon beibehalten wird und die Aufnahme oder das Abfangen ausgestoßener Gase, die in der Zelle erzeugt werden, zugelassen wird.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Beispielhaft ist ein Batteriezellenmodul offenbart, mit einem Umfangsrahmen und zumindest einer Seitenabdeckung, der aus einem thermisch leitenden Material geformt ist, wobei die Seitenabdeckung eine im Wesentlichen flache Innenfläche aufweist und abdichtend mit dem Umfangsrahmen in Eingriff steht. Eine Mehrzahl seriell verschalteter Batteriezellen ist in einander zugewandtem Kontakt angeordnet, wobei ein erstes Ende der Batteriezellen ein positives Anschlussende aufweist und ein zweites Ende der Batteriezellen ein negatives Anschlussende aufweist, die sich jeweils durch den Umfangsrahmen erstrecken. Zumindest eine der Batteriezellen ist mit der Innenfläche der Seitenabdeckung in einander zugewandtem Kontakt angeordnet, um eine Wärmeübertragung hindurch zu unterstützen, wobei das positive und negative Anschlussende.
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Bei einer Ausführungsform besitzt die Ummantelung allgemein eine Parallelepiped-Form mit einem Oberteil, einem Unterteil, einer ersten Seite und einer zweiten Seite und einer ersten und zweiten Seitenabdeckung, die einander gegenüberliegen und aus einem thermisch leitenden Material geformt sind, wobei die gegenüberliegenden Seitenabdeckungen im Wesentlichen flache Innenflächen aufweisen und abdichtend mit dem Oberteil, dem Unterteil, der ersten Seite und der zweiten Seite in Eingriff stehen. Eine Mehrzahl von seriell verschalteten Batteriezellen ist in einander zugewandtem Kontakt angeordnet, um innere Batteriezellen in einander zugewandtem Kontakt mit benachbarten Batteriezellen und äußere Batteriezellen in einander zugewandtem Kontakt mit einer Batteriezelle und mit einer im Wesentlichen flachen Innenfläche zu definieren, um eine Wärmeübertragung hindurch zu unterstützen. Ein erstes Ende der seriell verschalteten Batteriezellen umfasst ein positives Anschlussende, und ein zweites Ende der seriell verschalteten Batteriezellen umfasst ein negatives Anschlussende, wobei sich das positive und negative Anschlussende durch zumindest eines von dem Oberteil, dem Unterteil, der ersten Seite und der zweiten Seite des Außenrahmens erstrecken. Eines des Oberteils, des Unterteils, der ersten Seite und der zweiten Seite des Außenrahmens kann ferner einen Entlüftungsdurchlass und eine Öffnung für eine Temperaturüberwachungssonde aufweisen. Eine Außenfläche der gegenüberliegenden Seitenabdeckungen kann mit Lamellen versehen sein, um eine Wärmeübertragung an die Außenumgebung zur Kühlung des Moduls zu unterstützen.
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Bei einer anderen Ausführungsform weist eine elektrische Verbindung zwischen benachbarten der seriell verschalteten Batteriezellen ferner eine leitende Lasche auf, wobei jede der Laschen sich ferner durch zumindest eines von dem Oberteil, dem Unterteil, der ersten Seite und der zweiten Seite des Außenrahmens erstreckt, um eine Spannungsüberwachung von jeder der Zellen zu unterstützen.
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Bei einer anderen Ausführungsform ist eine thermisch leitende Platte im Wesentlichen in der Mitte der seriell verschalteten Batteriezellen zwischen und in einander zugewandtem Kontakt mit gegenüberliegenden Seiten benachbarter Zellen angeordnet. Die Platte steht in thermischer Kommunikation mit der Innenfläche der gegenüberliegenden Seitenabdeckungen, um eine Wärmeübertragung hindurch zu unterstützen.
- 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Batteriezellenmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 2 ist eine bruchstückhafte Schnittseitenansicht des Batteriezellenmoduls entlang der Schnittlinie 2-2 in 1;
- 3 ist eine bruchstückhafte perspektivische Ansicht des Batteriezellenmoduls gemäß 1 mit einer davon entfernten Seitenabdeckung;
- 4 ist eine schematische Seitenansicht einer Mehrzahl von Batteriezellen vor einem Zusammenbau als ein Batteriezellenmodul gemäß den 1 - 3; und
- 5 ist eine perspektivische Seitenansicht einer thermisch leitenden Platte gemäß den in den 1 - 4 gezeigten Ausführungsformen.
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Bezug nehmend auf die 1 - 3 ist ein Batteriezellenmodul 20 gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Batteriezellenmodul 20 weist einen Umfangsrahmen 22 und gegenüberliegende thermisch leitende Seitenabdeckungen 24 auf. Das in den 1 - 3 gezeigte Batteriezellenmodul 20 ist als ein Parallelepiped mit einem Oberteil 26, einem Unterteil 28, einer ersten Seite 30 und einer zweiten Seite 32 dargestellt, die gemeinsam den Umfangsrahmen 22 bilden, während die thermisch leitenden gegenüberliegenden Seitenabdeckungen 24 damit zusammenwirken, um das Batteriezellenmodul 20 zu bilden. Es sei zu verstehen, dass das Batteriezellenmodul 20 jegliche geometrische Form besitzen kann, um verschiedene Batterietypen und -formen aufzunehmen.
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Es ist eine Mehrzahl von Batteriezellen 34 in dem Batteriezellenmodul 20 angeordnet. Die Mehrzahl von Batteriezellen 34 ist eine prismatische Batteriezelle und kann eine prismatische Lithiumionen-(Li-Ionen)-Batteriezelle sein. Es sei angemerkt, dass innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung auch andere Batteriezellen 34, die einen anderen Aufbau und eine andere Elektrochemie einsetzen, verwendet werden können.
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Wie in 4 gezeigt ist, weist jede Batteriezelle 34 ein positives Anschlussende 36 und ein negatives Anschlussende 38 auf. Die Batteriezellen 34 sind in Reihe angeordnet, wobei ein positives Anschlussende 36 elektrisch mit einem negativen Anschlussende 38 einer benachbarten Batteriezelle 34 über eine Schweißlasche 40 verbunden ist, mit Ausnahme einer Batteriezelle 42 des positiven Endes und einer Batteriezelle 44 des negativen Endes. Wie gezeigt ist, erstrecken sich die Schweißlaschen 40 lateral von den Batteriezellen 34 und weisen ferner Spannungsüberwachungsleitungen 54 auf, die sich von der Schweißlasche 40 erstrecken und durch das Oberteil 26 des Umfangsrahmens 22 vorragen, wie in den 1 und 3 gezeigt ist. Die elektrischen Verbindungen zwischen den positiven Anschlussenden 36 und den negativen Anschlussenden 38 sind herkömmlich geformt und können nach Bedarf Schweißnähte oder Bolzen bzw. Schrauben aufweisen. Zusätzlich sind vier seriell verschaltete Batteriezellen 34 in 4 gezeigt, wobei jedoch jegliche Anzahl von Batteriezellen 34 ohne Abweichung von der Erfindung verschaltet sein können.
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Das positive Anschlussende 46 der Batteriezelle 42 des positiven Endes ist elektrisch mit einer Leitung 48 des positiven Anschlusses verbunden, während das negative Anschlussende 50 der Batteriezelle 44 des negativen Endes elektrisch mit einer Leitung 52 des negativen Anschlusses verbunden ist. Zusätzlich weist die positive Anschlussleitung 48 eine sich lateral erstreckende Spannungsüberwachungsleitung 56 auf, und die negative Anschlussleitung 52 weist eine sich lateral erstreckende Spannungsüberwachungsleitung 58 auf. Wie gezeigt ist, ragen die Spannungsüberwachungsleitungen 56, 58 durch das Oberteil 26 des Umfangsrahmens 22 vor.
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Wie in 3 gezeigt ist, können die Spannungsüberwachungsleitungen 54, 56, 58 in beliebiger Kombination verwendet werden, um die Spannung einzelner Batteriezellen 34 innerhalb des Batteriezellenmoduls 20 zu überwachen, oder können dazu verwendet werden, die Spannung des gesamten Batteriezellenmoduls 20 zu überwachen. Es sei zu verstehen, dass die Spannungsüberwachungsleitungen 54, 56, 58 in jeglicher Richtung vorragen können. Jedoch erstrecken sich die Spannungsüberwachungsleitungen durch den Umfangsrahmen 22 auswärts und sind elektrisch von dem Umfangsrahmen 22 isoliert, wie es herkömmlich bekannt ist.
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Vor dem Einsetzen in das Batteriezellenmodul 20 werden die Batteriezellen 34 so zusammengebaut, dass Batterieseiten 60 in einander zugewandtem Kontakt angeordnet werden. Im zusammengebauten Zustand sehen die Batterieseiten 60 eine Abstützung für benachbarte Batteriezellen 34 vor und erlauben eine effiziente Packung der Batteriezellen 34 in dem Batteriezellenmodul 20. Bei einem Verfahren werden die Batteriezellen 34 elektrisch verschaltet, wie beschrieben ist, bevor sie umgeklappt werden, um die Batterieseiten 60 in einander zugewandtem Kontakt anzuordnen. Bei einem anderen Verfahren werden die Batteriezellen 34 zuerst so gestapelt, dass das positive Anschlussende 36 einer Batteriezelle 34 benachbart einem negativen Anschlussende 38 einer benachbarten Batteriezelle 34 angeordnet ist. Nach dem Stapeln werden die benachbarten Batteriezellen 34 über die Schweißlaschen 40 elektrisch verschaltet. Durch Stapeln der Batteriezellen vor ihrer Verschaltung werden die Schweißlasehen 40 während des nachfolgenden Umklappschritts keiner Beanspruchung unterzogen.
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Wie in 2 gezeigt ist, können, wenn die Batteriezellen 34 zum Einsetzen in den Umfangsrahmen 22 vorbereitet sind, die einzelnen Batteriezellen 34 als innere Batteriezellen 62 oder als äußere Batteriezellen 64 beschrieben werden. Die inneren Batteriezellen 62 weisen keine Seite 60 in Kontakt mit einer Innenfläche 66 der thermisch leitenden Seitenabdeckungen 24 auf, während äußere Batteriezellen 64 zumindest eine Seite 60 in einander zugewandtem Kontakt mit der Innenfläche 66 der thermisch leitenden Seitenabdeckungen 24 aufweisen. Günstige Ergebnisse sind erhalten worden, wenn die Batteriezelle 42 des positiven Endes und die Batteriezelle 44 des negativen Endes auch die äußeren Batteriezellen 64 sind, jedoch sei zu verstehen, dass dies nicht der Fall sein muss. Die Batteriezellen 34 sind in den Umfangsrahmen 22 eingesetzt, und die thermisch leitenden Seitenabdeckungen 24 sind in einander zugewandtem Kontakt mit einer Seite 60 der äußeren Batteriezellen 64 angebracht, um eine gewünschte im Wesentlichen gleichförmig verteilte Kompressionskraft für die Batteriezellen 34 bereitzustellen.
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Günstige Ergebnisse sind erhalten worden, wenn die Batteriezellen 34 zuerst in einem Rahmenelement 68 angebracht werden, wie in 3 gezeigt ist. Anschließend werden das Oberteil 26, das Unterteil 28, die erste Seite 30 und die zweite Seite 32 über dem Rahmenelement 68 zusammengebaut. Das Oberteil 26, das Unterteil 28, die erste Seite 30 und die zweite Seite 32 können aus einem beliebigen Material geformt sein. Günstige Ergebnisse sind erhalten worden, wenn das Oberteil 26, das Unterteil 28, die erste Seite 30 und die zweite Seite 32 spritzgegossen sind. Die Verbindung, die zum Spritzgießen des Oberteils 26, des Unterteils 28, der ersten Seite 30 und der zweiten Seite 32 verwendet wird, kann eine elektrisch nicht leitende Verbindung sein, um einen elektrisch nicht leitenden Umfangsrahmen 22 zu bilden. Günstige Ergebnisse sind auch erhalten worden, wenn das Oberteil 26, das Unterteil 28, die erste Seite 30 und die zweite Seite 32 aus einem Metall, wie Aluminium aufgebaut sind, um die bauliche Stabilität und die thermische Leitfähigkeit des Umfangsrahmens 22 zu verbessern.
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Wie in 1 gezeigt ist, ragen die positive Anschlussleitung 48 und die negative Anschlussleitung 52 durch die erste Seite 30 vor, um eine elektrische Verbindung des Batteriezellenmoduls mit einer externen Last zu ermöglichen. Zusätzlich wird das Oberteil 26 um die Spannungsüberwachungsleitungen 54, 56, 58 angebracht. In dem Oberteil 26 können Spannungsüberwachungsdurchlässe 70 geformt sein. Es sei zu verstehen, dass, wenn der Umfangsrahmen 22 aus einem elektrisch leitenden Material, wie Aluminium, aufgebaut ist, die positive Anschlussleitung 48, die negative Anschlussleitung 52 und die Spannungsüberwachungsleitungen 54, 56, 58 elektrisch von dem Umfangsrahmen isoliert werden müssen. Wenn jedoch der Umfangsrahmen 22 aus einem elektrisch nicht leitenden Material geformt ist, wie durch Spritzgießen, können sich die positive Anschlussleitung 48, die negative Anschlussleitung 52 und die Spannungsüberwachungsleitungen 54, 56, 58 direkt durch das nicht leitende Material erstrecken, das den Umfangsrahmen 22 bildet.
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In dem Oberteil 26 ist ein Entlüftungsdurchlass 72 geformt, um ein Abfangen und einen richtigen Austritt beliebiger Gase, die in dem Brennstoffzellenmodul 20 gebildet werden, zu ermöglichen. Ein Temperaturüberwachungsdurchlass 74 ist ebenfalls in dem Oberteil 26 zum Einsetzen einer Temperatursonde 76 geformt. Es sei zu verstehen, dass die Spannungsüberwachungsdurchlässe 70, der Entlüftungsdurchlass 72 und der Temperaturüberwachungsdurchlass 74 an einer beliebigen gewünschten Stelle an dem Umfang 22 angeordnet sein können.
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Nachdem der Umfangsrahmen 22 an der Stelle um die Batteriezellen 34 zusammengebaut worden ist, werden die thermisch leitenden Seitenabdeckungen 24 in einander zugewandtem Kontakt mit den äußeren Batteriezellen 64 angebracht. Die thermisch leitenden Seitenabdeckungen 24 können durch ein bewegbares Werkzeug 78 an die Stelle gepresst oder geschnappt werden, so dass ein Außenumfang 80 jeder thermisch leitenden Seitenabdeckung 24 mit einer geformten Dichtung 82 an dem elektrisch nicht leitenden Umfangsrahmen 22, der damit zusammenwirkt, in Eingriff tritt, um eine fluiddichte Abdichtung in dem Batteriezellenmodul 20 zu bilden, während gleichzeitig ein thermischer Pfad zur Wärmeentfernung von dem Batteriezellenmodul 20 bereitgestellt wird und eine gleichförmig verteilte Kompressionsvorlast auf die Batteriezellen 34 bereitgestellt wird. Es sei zu verstehen, dass gegebenenfalls andere Verfahren zum abdichtenden Verbinden des Außenumfangs 80 der Seitenabdeckungen 24 mit der geformten Dichtung 82 verwendet werden können.
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Eine Dicke t der Seitenabdeckungen 24 kann so gewählt sein, dass sie jeglicher erhöhten Last an der Seitenabdeckung 24 aufgrund einer Ausdehnung der Batteriezellen 34 über deren Lebensdauerzyklus weiter widersteht. Insbesondere kann die Dicke t abhängig von der Position des Batteriezellenmoduls 20 in einem Stapel einer Mehrzahl der Batteriezellenmodule 20 (nicht gezeigt) und abhängig von dem Material, das für die Seitenabdeckungen 24 verwendet wird, gewählt sein. Beispielsweise kann eine Aluminiumseitenabdeckung 24, die eine Endplatte an einem größeren Stapel aus Batteriezellenmodulen 20 bildet, eine Dicke t von etwa 4 mm besitzen, während eine Seitenabdeckung 24 an einer inneren Stelle einer Mehrzahl von Batteriezellenmodulen 20 eine Dicke t von etwa 0,3 mm besitzen kann.
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Eine Außenfläche 84 der thermisch leitenden Seitenabdeckungen 24 kann ferner erhöhte Rippen 108 aufweisen, um eine passive oder aktive Wärmedissipation von dem Batteriezellenmodul 20 zu ermöglichen und eine bauliche Stabilität für die Seitenabdeckungen 24 bereitzustellen, wenn sie unter Last gesetzt werden. Die Rippen 108 können als lamellenartige Einrichtungen geformt sein, um Wärme von den Seitenabdeckungen 24 zu dissipieren. Jedoch sind günstige Ergebnisse erhalten worden, wenn die Rippen 108 mit entsprechenden Rippen an einer benachbarten Seitenabdeckung 24 an einem benachbarten Batteriezellenmodul 20 zusammenwirken, um Strömungspfade zu bilden, durch die Kühlmittel, wie Luft, strömen kann. Die Luft kann aktiv oder passiv durch die durch benachbarte Rippen 108 geformten Strömungspfade zirkuliert werden.
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Abhängig von der Größe und Speicherkapazität der Batteriezellen 34 kann eine zusätzliche Kühlung in dem Batteriezellenmodul 20 gewünscht sein. In solchen Fällen kann eine thermisch leitende Platte 86 in einander zugewandtem Kontakt zwischen inneren Batteriezellen 62 angeordnet sein. Wie am besten in den 2 und 5 gezeigt ist, weist die thermisch leitende Platte 86 im Wesentlichen flache Seiten 88 auf, die so bemessen sind, dass eine Abstützung für benachbarte Batterieseiten 60 bereitgestellt wird, während auch ein thermischer Pfad zur Wärmeentfernung aus einem Bereich zwischen den inneren Batteriezellen 62 bereitgestellt wird. Ein oberer Rand 90 der thermisch leitenden Platte 86 ist mit abwechselnd gebogenen Laschen 92 geformt, von denen jede in einem Wärmeübertragungsansatz 94 endet. Ähnlich dazu ist ein unterer Rand 96 der thermisch leitenden Platte 86 mit abwechselnd gebogenen Laschen 98 geformt, von denen jede in einem Wärmeübertragungsansatz 100 endet.
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Eine Zentrallasche 102 ist entlang des oberen Randes 90 der thermisch leitenden Platte 86 geformt, die einen Wärmeübertragungsansatz 104 aufweist, an dem die Temperatursonde 76 ruht.
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Wenn das Batteriezellenmodul 20 zusammengebaut ist, ist die thermisch leitende Zentralplatte 86 zwischen benachbarten inneren Batteriezellen 62 angeordnet. Die abwechselnd gebogenen Laschen 92, 98 erstrecken sich in einer Richtung weg von der thermisch leitenden Platte 86 zu einem Umfangsabschnitt 110 der inneren Fläche 66 der thermisch leitenden Seitenabdeckungen 24. Die Wärmeübertragungsansätze 94, 100 stehen mit dem Umfangsabschnitt 110 der Innenflächen 66 der thermisch leitenden Seitenabdeckungen 24 in Kontakt, wodurch ein Wärmeübertragungspfad aus einem Bereich zwischen den Batteriezellen 34 zu den thermisch leitenden Seitenabdeckungen 24 bereitgestellt wird. Die thermisch leitenden Seitenabdeckungen 24 können eine ausreichende Wärmekapazität besitzen, um im Wesentlichen die gesamte Wärme, die in dem Batteriezellenmodul 20 erzeugt wird, aufzunehmen und zu speichern. Zusätzlich kann eine Außenfläche 106 (1) der Seitenabdeckungen 24 Rippen 108 zur Dissipation von Wärme, die in den Seitenabdeckungen 24 gespeichert ist, an eine Außenumgebung aufweisen. Es sei zu verstehen, dass die Wärmeübertragung von der Außenfläche 106 der Seitenabdeckungen 24 durch aktive oder passive Systeme stattfinden kann und eine Leitung, Konvektion oder eine Kombination daraus betreffen kann. Es sei ferner zu verstehen, dass der Einschluss der thermisch leitenden Zentralplatte 86 abhängig von den Wärmedissipationsanforderungen des Batteriezellenmoduls 20 optional ist. Beispielhaft kann es sein, dass Gruppen von drei Batteriezellen 34 in dem Batteriezellenmodul 20 keine zusätzliche Kühlung erfordern, während günstige Ergebnisse beobachtet worden sind, wenn zumindest eine thermisch leitende Platte 86 mit vier oder mehr Batteriezellen 34, die in dem Batteriezellenmodul 20 gruppiert sind, enthalten ist.
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Das Batteriezellenmodul 20 der vorliegenden Erfindung stellt eine leicht herstellbare Ummantelung dar, die einen integralen Wärmeübertragungspfad von dem Inneren des Batteriezellenmoduls 20 zu der Außenfläche 106 der thermisch leitenden Seitenabdeckungen 24 aufweist. Der Wärmeübertragungspfad ist als Ergebnis dessen sichergestellt, dass die Seitenabdeckungen 24 so angebracht werden, dass der im Wesentlichen gleichförmig verteilte Oberflächendruck für die Batteriezellen 34 bereitgestellt wird. Eine Temperatursonde 76, die durch das Oberteil 26 des Batteriezellenmoduls 20 eingesetzt ist, steht mit einem Wärmeübertragungsansätze 104 in Kontakt, das thermisch mit der thermisch leitenden Platte 86 innerhalb der Batteriezellen 34 verbunden ist, wodurch eine kontinuierliche Überwachung der Temperatur innerhalb des Batteriezellenmoduls 20 ermöglicht wird. Eine Spannung jeder Batterie kann durch integral bereitgestellte Spannungsüberwachungsdurchlässe 70 überwacht werden. Gase, die emittiert werden, werden in dem Batteriezellenmodul 20 abgefangen und können durch einen Entlüftungsdurchlass 72 entfernt werden. Die positive Anschlussleitung 48 und die negative Anschlussleitung 52 erlauben eine Verbindung einer beliebigen Anzahl von Batteriezellenmodulen 20 und eine entsprechend leichte Handhabung und Austausch beliebiger der Module, um eine gewünschte Leistungsdichte zu erreichen. Einzelne Batteriezellenmodule 20 können für verschiedene Anwendungen leicht bemessen werden, einschließlich für weiterentwickelte Elektro- und Hybridfahrzeuge.
