DE102011081106A1

DE102011081106A1 - Batteriezellenmodulsystem, Verfahren zur Herstellung des Batteriezellenmodulsystems sowie Batterie und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102011081106A1
Application number: DE201110081106
Authority: DE
Inventors: Florian Engel; Claus Gerald Pflueger; Carsten Müller; Ralf Angerbauer
Original assignee: SB LiMotive Germany GmbH; SB LiMotive Co Ltd
Current assignee: Robert Bosch GmbH; Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2011-08-17
Filing date: 2011-08-17
Publication date: 2013-02-21

Abstract

Es wird ein Batteriezellenmodulsystem (1) beschrieben, umfassend einen Kühlkörper (30) sowie wenigstens zwei Batteriezellenmodule (10, 20), die jeweils wenigstens eine Batteriezelle (11) aufweisen, wobei die Batteriezellenmodule (10, 20) an gegenüberliegenden Seiten des Kühlkörpers (30) derart angeordnet sind, dass Wärme von den Batteriezellenmodulen (10, 20) auf den Kühlkörper (30) durch Wärmeleitung übertragbar ist. Die einander gegenüberliegenden Batteriezellenmodule (10, 20) sind mittels wenigstens eines Spannelementes mit einer in Richtung des jeweils anderen Batteriezellenmoduls gerichteten Spannkraft beaufschlagt.
Ferner werden ein Verfahren zur Herstellung des Batteriezellenmodulsystems (1) sowie eine Batterie, die wenigstens ein erfindungsgemäßes Batteriezellenmodulsystem (1) aufweist, und ein Kraftfahrzeug beschrieben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriezellenmodulsystem, welches eine Mehrzahl von Batteriezellenmodulen umfasst.
Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des Batteriezellenmodulsystems sowie eine Batterie, die wenigstens ein erfindungsgemäßes Batteriezellenmodulsystem aufweist, und ein Kraftfahrzeug.
Dabei ist die vorliegende Erfindung insbesondere auf Lithium-Ionen-Batteriezellenmodule beziehungsweise Lithium-Ionen-Batterien oder entsprechende Batteriezellenmodulsysteme bezogen.
Stand der Technik
Es besteht ein erheblicher Bedarf an Batterien für breite Anwendungsbereiche, beispielsweise für Fahrzeuge, stationäre Anlagen, wie zum Beispiel Windkraftanlagen, und mobile Elektronikgeräte, wie zum Beispiel Laptops und Kommunikationsgeräte. An diese Batterien werden sehr hohe Anforderungen hinsichtlich Zuverlässigkeit, Lebensdauer und Leistungsfähigkeit gestellt.
Prädestiniert für ein breites Einsatzgebiet von Applikationen ist die Lithium-Ionen-Technologie. Sie zeichnet sich unter anderem durch hohe Energiedichte und eine äußerst geringe Selbstentladung aus.
Üblicherweise werden einzelne Batteriezellen in sogenannten Modulen zusammengefasst. Es können dabei zum Beispiel sechs Zellen in Reihe angeordnet mit einem Spannband gebündelt sein. Dabei werden zur Versteifung und/oder zur Befestigung sogenannte Adapterklappen mit eingespannt. Diese verteilen den Druck gleichmäßig auf die Zellen und weisen zur Befestigung des Moduls Verschraubungseinrichtungen auf. Die Module können flächig an einem Kühlkörper anliegen, um einen effizienten Wärmetransport vom jeweiligen Batteriezellenmodul auf den Kühlkörper zu gewährleisten. Es kann dabei vorgesehen sein, dass mittels des erwähnten Spannbandes oder eines weiteren Spannbandes das Batteriezellenmodul am Kühlkörper befestigt ist.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Batteriezellenmodul mit einem Befestigungswinkel, der an Gewindebolzen von Adapterplatten festgeschraubt ist, an einem Hilfsrahmen befestigt ist, so wie es in der 1 angedeutet ist.
Das in der 1 dargestellte herkömmliche Batteriezellenmodul 100 ist aus mehreren einzelnen Batteriezellen 101 mittels eines Spannbandes 103, welches neben den Batteriezellen 101 auch Adapterplatten 102 mit einspannt, mittels Winkeln 104 an einer nicht dargestellten, unterhalb des Batteriezellenmoduls 101 angeordneten Kühlplatte positioniert. Der Winkel 104 ist dabei mit Bohrungen auf Bolzen 105, die an der Adapterplatte 102 oder an einer der Batteriezellen 101 angeordnet sind, aufgesteckt, und mittels Muttern 106 fixiert. Durch weitere nicht dargestellte Verschraubungen durch den jeweiligen Winkel 104 kann das Batteriezellenmodul 100 form- und kraftschlüssig an einem Hilfsrahmen, der die Kühlplatte umspannt, befestigt werden. Diese Befestigung unterliegt jedoch komplexen Festigkeitsanforderungen, da sie fest genug sein muss, um die Zellen beziehungsweise das Batteriezellenmodul 100 zur Realisierung eines effizienten Wärmeüberganges fest an die Kühlplatte zu pressen. Gleichzeitig muss die Verbindung jedoch auch flexibel genug sein, um ladungszustandsabhängie Längenänderungen des Batteriezellenmoduls ausgleichen zu können sowie auch um betriebs- sowie gegebenenfalls havariebedingten Schwingungen und Beschleunigungskräften standhalten zu können. Außerdem bedingt die Winkelbauweise einen relativ großen Platzbedarf sowie einen relativ hohen Fertigungs- und Montageaufwand.
Offenbarung der Erfindung
Es wird erfindungsgemäß ein Batteriezellenmodulsystem zur Verfügung gestellt, welches einen Kühlkörper sowie wenigstens zwei Batteriezellenmodule aufweist, die jeweils wenigstens eine Batteriezelle aufweisen, wobei die Batteriezellenmodule an gegenüberliegenden Seiten des Kühlkörpers derart angeordnet sind, dass Wärme von den Batteriezellenmodulen auf den Kühlkörper durch Wärmeleitung übertragbar ist. Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die einander gegenüberliegenden Batteriezellenmodule mittels wenigstens eines Spannelementes mit einer in Richtung des jeweiligen anderen Batteriezellenmoduls gerichteten Spannkraft beaufschlagt sind. Vorzugsweise sind dabei die Batteriezellenmodule derart auf beziehungsweise an dem Kühlkörper angeordnet, dass das jeweilige Batteriezellenmodul mit einer Oberfläche, die gegebenenfalls aus Oberflächen von mehreren Batteriezellen gebildet sein kann, am Kühlkörper anliegt. Wenn ein Batteriezellenmodul mehrere Batteriezellen aufweist, sind diese vorzugsweise mittels eines Spannbandes zu einem Paket gebündelt beziehungsweise zusammengefasst, und zwar derart, dass die Außenflächen der Batteriezellen im Wesentlichen ebene Flächen des Batteriezellenmoduls ausbilden. Das oder die verwendeten Spannelemente sind dabei bevorzugt lediglich an den äußeren von in Reihe angeordneten Batteriezellen angeordnet. Der Kühlkörper ist vorzugsweise eine Kühlplatte, an deren gegenüberliegenden Seiten jeweils ein Batteriezellenmodul anliegt. Durch die Spannkräfte, die auf die Batteriezellenmodule wirken, werden diese auf die gegenüberliegenden Seiten der Kühlplatte an diese angedrückt. Das heißt, dass die Gegenkraft zur jeweiligen Spannkraft durch den Kühlkörper beziehungsweise die Kühlplatte auf das jeweilige Batteriezellenmodul aufgebracht wird. Dabei ist das Spannelement nur an einem Batteriezellenmodul befestigt, nicht jedoch an dem Kühlkörper.
Dies hat den Vorteil, dass mit minimalem Raumbedarf in einfacher und zeitsparender Weise Batteriezellenmodule am Kühlkörper derart fixiert werden können, dass das jeweilige Batteriezellenmodul flächig am Kühlkörper anliegt. Dabei ist kein Hilfsrahmen erforderlich sowie auch keine Durchbrechungen oder Formelemente am Kühlkörper, die die Fixierung des jeweiligen Batteriezellenmoduls am Kühlkörper ermöglichen.
Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Batteriezellenmodulsystem derart ausgestaltet, dass die durch das Spannelement bewirkten Spannkräfte des Kräftepaares, welches die einander gegenüberliegenden Batteriezellenmodule fixiert, durch das Spannelement unmittelbar lediglich in die einander gegenüberliegenden Batteriezellenmodule eingeleitet sind. Das heißt, dass im Gegensatz zu herkömmlichen Ausführungsformen, bei denen Befestigungskräfte am jeweiligen Batteriezellenmodul und am Kühlkörper beziehungsweise am Hilfsrahmen angreifen, bei der Erfindung die Spannkräfte durch die erfindungsgemäße Verspannung ausschließlich in die Batteriezellenmodule eingeleitet werden, vom Kühlkörper werden lediglich Reaktionskräfte auf die Batteriezellenmodule aufgebracht. Diese erfindungsgemäße Ausgestaltung schließt jedoch nicht die Anwendung weiterer Befestigungen oder Verspannungen der Batteriezellenmodule am Kühlkörper aus.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Spannelement ein Exzenter ist. Unter einem Exzenter wird diesbezüglich eine auf einer Drehachse drehbar angeordnete Kurvenscheibe verstanden, deren Kurvenmittelpunkt außerhalb der Drehachse liegt. Mit einem solchen Exzenter können rotatorische Bewegungen in translatorische Bewegungen beziehungsweise translatorische Krafteinleitungen umgewandelt werden und umgekehrt. Je kleiner dabei die Exzentrizität ist, desto mehr Kraft lässt sich vom Exzenter auf den jeweiligen zu verspannenden Gegenstand aufbringen. Durch den Einsatz des Exzenters wird bei der Montage der Batteriezellenmodule zum erfindungsgemäßen Batteriezellenmodulsystem somit die Funktionsweise eines Kurvengetriebes genutzt.
In weiterer bevorzugter Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein erster Exzenter um eine Drehachse drehbar an einem ersten Batteriezellenmodul befestigt ist und ein an einem dem ersten Batteriezellenmodul bezüglich des Kühlkörpers gegenüberliegenden zweiten Batteriezellenmodul angeordneter Zapfen mit einem kurvenförmigen Segment des ersten Exzenters im Eingriff ist. Dieses kurvenförmige Segment weist in seinem Verlauf die Exzentrizität auf. Es kann dabei zum Beispiel durch ein kurvenförmiges Langloch ausgebildet sein. Je nach Abstand der einzelnen Segmente oder Punkte der Kurve des Langlochs von der Drehachse des Exzenters lässt sich bei Drehung des Exzenters eine Kraftbeaufschlagung des Zapfens in Richtung der Drehachse bewirken und derart die Spannkraft, die die beiden Batteriezellenmodule in Richtung zueinander zieht beziehungsweise miteinander verspannt, einstellen.
Zur Realisierung einer noch festeren beziehungsweise noch sichereren Verspannung kann vorgesehen sein, dass ein zweiter Exzenter um eine Drehachse drehbar am zweiten Batteriezellenmodul befestigt ist und ein am ersten Batteriezellenmodul angeordneter Zapfen mit einem kurvenförmigen Segment des zweiten Exzenters im Eingriff ist.
Das heißt, dass einander gegenüberliegende Batteriezellenmodule mittels mehreren Exzentern mit Spannkräften beaufschlagt sind und somit zusammen mit dem Kühlkörper aneinander gespannt sind. Vorzugsweise sollte dabei die zur Realisierung der Verspannung dienende Drehrichtung der Exzenter jeweils entgegengesetzt sein. Dies hat den Vorteil, dass bei Beschleunigungen oder Drehbeschleunigungen des Batteriezellenmodulsystems in einer Richtung beziehungsweise in einer Drehrichtung und einer daraus resultierenden Lockerung eines Exzenters die Spannwirkung des anderen Exzenters aufrechterhalten oder sogar verbessert wird. Dabei ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt, dass mehrere Exzenter mit entgegengesetztem Drehsinn spannen, sondern es kann auch vorgesehen sein, dass beide Exzenter derart angeordnet sind, dass sie bei Drehung in derselben Drehrichtung die Spannung erhöhen. Die Drehachsen sowie auch die Zapfen, in die die Spannkräfte eingeleitet werden, können jeweils an Adapterplatten, die Bestandteil eines jeweiligen Batteriezellenmoduls sein können, angeordnet sein.
Zur Sicherung des Montagezustands kann vorgesehen sein, dass ein jeweiliger Exzenter im verspannenden Zustand in seiner jeweiligen Position fixiert ist. Dies kann zum Beispiel durch eine Schraube in der Drehachse des Exzenters realisiert sein, die festgezogen wird, wenn der Exzenter seine Verspannungsposition erreicht hat, wobei die Unterseite des Schraubenkopfes auf den Exzenter drückt und diesen kraftschlüssig fixiert. Gegebenenfalls können zwischen Exzenter und dem jeweiligen Batteriezellenmodul Rasteinrichtungen vorgesehen sein, die formschlüssig einen Beitrag zur Fixierung des Exzenters leisten. Alternativ oder hinzukommend kann vorgesehen sein, dass eine Schraube im Zapfen am jeweiligen Batteriezellenmodul angeordnet ist, die festgezogen wird, wenn der Exzenter seine Verspannungsposition erreicht hat, wobei die Schraubenkopfunterseite auf das Kurvensegment des Exzenters drückt und diesen kraftschlüssig fixiert.
Zur Montage weist der Exzenter vorzugsweise wenigstens ein Formelement auf, das zum Ansetzen eines Werkzeugs dienen kann, um den Exzenter entgegen den bei der Drehung entstehenden Reibkräften zwischen dem Kurvensegment und dem Zapfen verdrehen zu können. Solche Formelemente können zum Beispiel ein oder mehrere Löcher beziehungsweise Bohrungen sein, in denen ein entsprechendes Spezialwerkzeug angesetzt werden kann.
Zur weiteren mechanischen Fixierung beziehungsweise zur Absicherung der Positionierung der Batteriezellenmodule können an einander gegenüberliegend angeordneten Batteriezellenmodulen Verbindungselemente mechanisch die Verbindung zwischen den Batteriezellenmodulen herstellen. Derartige Verbindungselemente können sogenannte Fixierungsplatten sein, die mit jeweils wenigstens einer Verschraubung an den Batteriezellenmodulen befestigt sind. Diese Verbindungselemente stellen eine Sicherung gegen ein Abheben der Batteriezellenmodule vom Kühlkörper dar und verhindern neben den Exzentern somit, dass ein thermischer Kontakt zwischen dem jeweiligen Batteriezellenmodul und dem Kühlkörper aufgehoben wird. Die Verbindungselemente erfüllen ihre Funktion im Wesentlichen dann, wenn die Spannelemente gelöst oder gelockert sein sollten. Sie stellen somit eine im Wesentlichen formschlüssige Verbindung zwischen den gegenüberliegend positionierten Batteriezellen dar. Dabei können die Verbindungselemente auch derart ausgestaltet sein, dass sie die Batteriezellenmodule lediglich im gegeneinander verspannten Zustand im translatorischen Freiheitsgrad in Richtung der Spannkräfte und/oder entgegengesetzt dazu blockieren, oder in einem Zustand, in dem keine Kräfte durch die Spannelemente auf die Batteriezellenmodule aufgebracht sind. Dies lässt sich durch Bohrungen in den Verbindungselementen realisieren, die ausreichend größer sind als Bolzen, die zur Befestigung des jeweiligen Verbindungselementes am Batteriezellenmodul dienen.
Es wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Batteriezellenmodulsystems zur Verfügung gestellt, bei dem die Batteriezellenmodule an gegenüberliegenden Seiten des Kühlkörpers positioniert werden, wenigstens ein Exzenter um eine Drehachse drehbar am ersten Batteriezellenmodul befestigt wird und ein am zweiten Batteriezellenmodul angeordneter Zapfen mit einem kurvenförmigen Segment des Exzenters in Eingriff gebracht wird, der Exzenter in der Drehachse gesichert wird, um die Drehachse gedreht wird und derart Kräfte in die Drehachse sowie in den Zapfen eingeleitet werden. Danach wird der Exzenter in der Spannposition fixiert. Dadurch werden die Batteriezellenmodule so am Kühlkörper positioniert und an diesen angedrückt, dass Wärme von den Batteriezellenmodulen auf den Kühlkörper durch Wärmeleitung übertragbar ist. Die Drehachse kann dabei zum Beispiel ein Achsstummel an einem Batteriezellenmodul beziehungsweise an einer von diesem umfassten Adapterplatte sein, auf dem eine Lagerung des Exzenters umlaufen kann, oder die Drehachse kann durch eine Lagerstelle am Batteriezellenmodul beziehungsweise an der Adapterplatte ausgebildet sein, in der ein Achsstummel des Exzenters umlaufen kann. Nach oder auch schon vor Realisierung der Vorspannung durch den oder die Exzenter können die Verbindungselemente zwischen den Batteriezellenmodulen angeordnet werden.
Weiterhin wird erfindungsgemäß eine Batterie, welche wenigstens ein erfindungsgemäßes Batteriezellenmodulsystem umfasst, zur Verfügung gestellt. Eine solche Batterie kann neben dem erfindungsgemäßen Batteriezellenmodulsystem noch ein Batterie-Managementsystem und/oder weitere klimatechnische Einrichtungen aufweisen.
Es wird außerdem erfindungsgemäß ein Kraftfahrzeug zur Verfügung gestellt, welches insbesondere ein elektromotorisch antreibbares Kraftfahrzeug sein kann und welches wenigstens ein erfindungsgemäßes Batteriezellenmodulsystem oder eine erfindungsgemäße Batterie umfasst. Das jeweilige erfindungsgemäße Batteriezellenmodulsystem beziehungsweise die erfindungsgemäße Batterie ist dabei mit einem Antriebssystem des Kraftfahrzeugs verbunden.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Batteriezellenmodul gemäß dem Stand der Technik,
2 ein als Spannelement dienender Exzenter,
3 eine Teilansicht von zwei miteinander verspannten Batteriezellenmodulen, und
4 ein erfindungsgemäßes Batteriezellenmodulsystem in Ansicht von der Seite.
Auf 1 wurde bereits zur Erläuterung des Standes der Technik eingegangen.
In 2 ist ein Exzenter dargestellt, der als erster Exzenter 40 oder als zweiter Exzenter 50 Verwendung finden kann. Ein solcher Exzenter weist eine Bohrung auf, deren Symmetrieachse die Drehachse 41 des Exzenters ausbildet. Beabstandet zu dieser Drehachse 41 ist ein kurvenförmiges Segment 42 angeordnet, das in der dargestellten Ausführungsform des Exzenters durch ein bogenförmiges Langloch 43 ausgebildet ist. Der Verlauf des kurvenförmigen Segmentes 42 weicht von einer Kreisbahn ab, deren Mittelpunkt in der Drehachse 41 liegt. Dies bedingt die Exzentrizität des kurvenförmigen Segmentes 42.
Der Exzenter 40, 50 weist außerdem zwei kleinere Formelemente 45 in Form von Bohrungen auf, die zum Ansetzen eines Spezialwerkzeuges zur Einleitung eines Drehmomentes und daraus resultierender Verdrehung des Exzenters dienen können.
In 3 ist ersichtlich, wie zwei Batteriezellenmodule, nämlich ein erstes Batteriezellenmodul 10 sowie ein zweites Batteriezellenmodul 20, mit dem ersten Exzenter 40 sowie dem zweiten Exzenter 50 miteinander verbunden und verspannt werden. Zwischen den beiden Batteriezellenmodulen 10, 20 ist ein plattenförmiger Kühlkörper 30 angeordnet. Die jeweiligen Batteriezellenmodule 10, 20 umfassen mehrere Batteriezellen 11, wie unter anderem aus 4 ersichtlich ist.
In 3 ist erkennbar, dass die Drehachse 41 des ersten Exzenters 40 am ersten Batteriezellenmodul 10 angeordnet ist und ein Zapfen 44, mit dem das kurvenförmige Segment 42 des ersten Exzenters 40 zusammenwirkt, am zweiten Batteriezellenmodul 20 angeordnet ist. Durch eine Verdrehung des ersten Exzenters 40 um die Drehachse 41 im Uhrzeigersinn gleitet das kurvenförmige Segment 42 am Zapfen 44 entlang, so dass der Zapfen 44 in Richtung der Drehachse 41 gezogen wird. Dies bewirkt eine Annäherung der Batteriezellenmodule 10, 20 aneinander und ein Festklemmen des Kühlkörpers 30 zwischen den Batteriezellenmodulen 10, 20. Die daraus resultierenden Spannkräfte F sind aus Gründen der Übersichtlichkeit am zweiten Exzenter 50 dargestellt, dessen Funktionsweise der des ersten Exzenters 40 entspricht, mit dem Unterschied, dass der zweite Exzenter 50 drehbar am zweiten Batteriezellenmodul 20 angeordnet ist und mit einem Zapfen am ersten Batteriezellenmodul 10 zusammenwirkt. Der Kühlkörper 30 bewirkt aufgrund der Anpressung des jeweiligen Batteriezellenmoduls 10, 20 an ihn die jeweilige Gegenkraft, die zusammen mit der Spannkraft F das Batteriezellenmodul 10, 20 in seiner Ruheposition fixiert.
Entgegen der in 3 dargestellten Ausführungsvariante können die Exzenter 40, 50 derart ausgestaltet und angeordnet sein, dass sie in jeweils entgegengesetzten Drehrichtungen die Spannwirkung aufbringen.
Die Exzenter 40, 50 können mit nicht dargestellten Schrauben, die in den jeweiligen Drehachsen beziehungsweise den dort vorgesehenen Achsstummeln angeordnet sind, kraft- und/oder formschlüssig fixiert werden. Alternativ oder hinzukommend können Schrauben in die Zapfen, die an den kurvenförmigen Segmenten anliegen, eingebracht werden, um an diesen Stellen ebenfalls eine kraft- und/oder formschlüssige Fixierung des jeweiligen Exzenters zu bewirken.
Zur Absicherung der Batteriezellenmodule 10, 20 in ihren verspannten Positionen sind an den Batteriezellenmodulen 10, 20 Verbindungselemente 60 angeordnet, die mit Verschraubungen 61 an den jeweiligen Batteriezellenmodulen 10, 20 befestigt sind. Diese bewirken im Fall einer unbeabsichtigten Lockerung der Exzenter 40, 50 eine zumindest grobe Positionierung der Batteriezellenmodule 10, 20 am Kühlkörper 30. Die Verbindungselemente 60 können dabei derart ausgestaltet sein, dass sie erst in einem verspannten Zustand der Batteriezellenmodule 10, 20 an diese montierbar sind, oder alternativ auch in einem Zustand, in dem die Batteriezellenmodule 10, 20 lediglich an dem Kühlkörper 30 anliegen und noch nicht durch Spannkräfte der Exzenter 40, 50 beaufschlagt sind.
In 4 ist ein erfindungsgemäßes Batteriezellenmodulsystem dargestellt, aus dem ersichtlich ist, dass die beiden Batteriezellenmodule 10, 20 jeweils mehrere einzelne Batteriezellen 11 umfassen, die jeweils durch ein Spannband 70 zu einem Block gebündelt sind. Dabei bilden die einzelnen Batteriezellenmodule 10, 20 im Wesentlichen ebene Oberflächen durch die einzelnen Oberflächen der Batteriezellen 11 aus.
Erkennbar ist, dass die Verbindungselemente 60 an Verschraubungen 61, an einer Adapterplatte 31, die ebenfalls durch das Spannband 70 an den Batteriezellen 11 fixiert ist, befestigt sind. Dadurch wird eine direkte Krafteinleitung von den Verschraubungen 61 auf die Batteriezellen 11 vermieden. Etwaige durch die Verschraubungen 61 übertragene Kräfte werden in die Adapterplatte 31 und von dieser auf das Spannband und somit auf die Gesamtheit aller Batteriezellen 11 beziehungsweise auf das jeweilige Batteriezellenmodul 10, 20 übertragen.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Ausführungsformen wird somit kein Hilfsrahmen mehr benötigt, an dem eine Fixierung des jeweiligen Batteriezellenmoduls erfolgen muss. Außerdem können fertigungsbedingte Toleranzen durch die von den Exzentern bewirkte Spannwirkung ausgeglichen werden. Somit kann das jeweilige Batteriezellenmodul 40, 50 mit relativ gleichmäßiger Spannung auf den Kühlkörper angedrückt werden, womit ein optimaler und kalkulierbarer Wärmeübergang von den einzelnen Batteriezellen 11 zum Kühlkörper gewährleistet wird. Weiterhin ist das erfindungsgemäße Batteriezellenmodulsystem einfach und zeitsparend montierbar und weist einen geringen Bauraumbedarf auf.

Claims

Batteriezellenmodulsystem (1), umfassend einen Kühlkörper (30) sowie wenigstens zwei Batteriezellenmodule (10, 20), die jeweils wenigstens eine Batteriezelle (11) aufweisen, wobei die Batteriezellenmodule (10, 20) an gegenüberliegenden Seiten des Kühlkörpers (30) derart angeordnet sind, dass Wärme von den Batteriezellenmodulen (10, 20) auf den Kühlkörper (30) durch Wärmeleitung übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die einander gegenüberliegenden Batteriezellenmodule (10, 20) mittels wenigstens eines Spannelementes mit einer in Richtung des jeweils anderen Batteriezellenmoduls gerichteten Spannkraft beaufschlagt sind.
Batteriezellenmodulsystem nach Anspruch 1, bei dem die durch das Spannelement bewirkten Spannkräfte des Kräftepaares, welches die einander gegenüberliegenden Batteriezellenmodule (10, 20) fixiert, durch das Spannelement unmittelbar lediglich in die einander gegenüberliegenden Batteriezellenmodule (10, 20) eingeleitet sind.
Batteriezellenmodulsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Spannelement ein Exzenter ist.
Batteriezellenmodulsystem nach Anspruch 3, bei dem ein erster Exzenter (40) um eine Drehachse (41) drehbar an einem ersten Batteriezellenmodul (10) befestigt ist und ein an einem dem ersten Batteriezellenmodul (10) bezüglich des Kühlkörpers (30) gegenüberliegenden zweiten Batteriezellenmodul (20) angeordneter Zapfen (44) mit einem kurvenförmigen Segment (42) des ersten Exzenters (40) im Eingriff ist.
Batteriezellenmodulsystem nach Anspruch 4, bei dem ein zweiter Exzenter (50) um eine Drehachse (41) drehbar am zweiten Batteriezellenmodul (20) befestigt ist und ein am ersten Batteriezellenmodul (10) angeordneter Zapfen (44) mit einem kurvenförmigen Segment des zweiten Exzenters (50) im Eingriff ist.
Batteriezellenmodulsystem nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei dem der Exzenter (40, 50) im verspannenden Zustand in seiner jeweiligen Position fixiert ist.
Batteriezellenmodulsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die einander gegenüberliegend angeordneten Batteriezellenmodule (10, 20) mittels Verbindungselementen (60) miteinander mechanisch verbunden sind.
Verfahren zur Herstellung eines Batteriezellenmodulsystems gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem die Batteriezellenmodule (10, 20) an gegenüberliegenden Seiten des Kühlkörpers (30) positioniert werden, ein Exzenter (40, 50) um eine Drehachse (41) drehbar am ersten Batteriezellenmodul (10) befestigt wird und ein am zweiten Batteriezellenmodul (20) angeordneter Zapfen (44) mit einem kurvenförmigen Segment (42) des Exzenters (40, 50) in Eingriff gebracht wird, der Exzenter (40, 50) in der Drehachse (41) gesichert wird und um die Drehachse (41) gedreht wird und derart Kräfte in die Drehachse (41) sowie in den Zapfen (44) eingeleitet werden, und der Exzenter (40, 50) in der Spannposition fixiert wird.
Batterie, umfassend wenigstens ein Batteriezellenmodulsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Kraftfahrzeug, insbesondere elektromotorisch antreibbares Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens ein erfindungsgemäßes Batteriezellenmodulsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder eine Batterie nach Anspruch 9.