DE102012218102A1

DE102012218102A1 - Batterie für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102012218102A1
Application number: DE201210218102
Authority: DE
Inventors: Oliver Hinkeldey; Lars Ludwig; Caroline SCHMID; Stefan Hirsch; Tobias Isermeyer; Nikolaus Daubitzer; Thomas Himmer; Heiko Neff
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2011-10-04
Filing date: 2012-10-04
Publication date: 2013-06-06

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterie für ein Fahrzeug mit einer Wanne (104), die zumindest eine Seite eines fluiddichten Kühlfluidraums (112) ausbildet, und zumindest einer Batteriezelle (102), die so in der Wanne (104) angeordnet ist, dass zwischen der zumindest einen Batteriezelle (102) und der Wanne (104) der Kühlfluidraum (112) ausgebildet ist, wobei eine elektrische Schnittstelle (106) der zumindest einen Batteriezelle (102) außerhalb des Kühlfluidraums (112) angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Batterie für ein Fahrzeug.
Bei einer herkömmlichen Batterie wird ein Batteriekühler mit der Batterie verbunden, um die Batterie zu kühlen oder auch zu erwärmen. Der Kühler kann an die Batterie angepresst werden, um einen guten Wärmeübergang zu erreichen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Batterie für ein Fahrzeug zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine Batterie für ein Fahrzeug gemäß dem Hauptanspruch gelöst.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein strukturgebendes wannenförmiges Element einer Batterie für ein Fahrzeug zusätzlich einen Raum für ein Temperiermedium aufweisen kann, um Batteriezellen oder Stacks aus Batteriezellen direkt zu temperieren.
Vorteilhafterweise kann in einem Wärmeleitpfad zwischen den Batteriezellen und dem Temperiermedium ein Element weniger verbaut werden und so ein Wärmübergangswiderstand des Wärmeleitpfads gesenkt werden. Die Batteriezellen können so unmittelbarer temperiert werden.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Batterie für ein Fahrzeug mit folgenden Merkmalen:
einer Wanne, die zumindest eine Seite eines fluiddichten Kühlfluidraums ausbildet; und
zumindest einer Batteriezelle, die so in der Wanne angeordnet ist, dass zwischen der zumindest einen Batteriezelle und der Wanne der Kühlfluidraum ausgebildet ist, wobei eine elektrische Schnittstelle der zumindest einen Batteriezelle außerhalb des Kühlfluidraums angeordnet ist.
Unter einer Wanne kann ein trogförmiges, an einer Seite offenes Bauteil verstanden werden. Die Wanne kann als tragendes Bauteil ausgebildet sein. Die Wanne kann Befestigungseinrichtungen zum Befestigen der Batterie an beispielsweise dem Fahrzeug aufweisen. Ein Kühlfluidraum kann ein abgeschlossener Hohlraum zum Führen von Kühlmittel oder Kältemittel sein. Eine Batteriezelle kann eine Einzelzelle oder ein Stapel – ein Stack – von mehreren Einzelzellen sein. Die Batteriezelle ist dazu ausgebildet, elektrische Energie chemisch zu speichern. Eine elektrische Schnittstelle kann ein positiver und ein negativer Kontakt sein. Die Schnittstelle kann ein Stecker sein. Die Schnittstelle kann beispielsweise zumindest zwei Kontaktfahnen oder Pins aufweisen.
Die Batterie kann eine Barrieremembran aufweisen, die eine weitere Seite des Kühlfluidraums ausbildet, wobei die zumindest eine Batteriezelle von der Barrieremembran teilumfänglich umschlossen ist. Eine Barrieremembran kann eine Folie oder eine dünne Materialschicht sein. Die Barrieremembran kann fluiddicht sein. Die Barrieremembran kann wärmeleitend sein. Die Barrieremembran kann wärmeleitend ausgerüstet sein, beispielsweise mittels eingelagerter Partikel und/oder einem eingelagerten Gitter.
Die Barrieremembran kann metallbedampft sein. Die Barrieremembran kann die Batteriezelle vor dem Kühlfluid schützen. Die Barrieremembran kann durch einen statischen Druck des Kühlfluids an die Batteriezelle angedrückt werden. Die Barrieremembran kann elektrisch isolierend sein.
Die Barrieremembran kann auf die zumindest eine Batteriezelle aufgeschrumpft sein. Durch ein Aufschrumpfen kann die Membran mehrere Batteriezellen aneinander fixieren. Durch das Aufschrumpfen kann die Membran einen besonders engen Kontakt zu der Batteriezelle aufweisen. Die Barrieremembran kann eine Hülle für die Batteriezelle ausbilden.
Die Batterie kann ein Dichtelement aufweisen, das eine zusätzliche Seite des Kühlfluidraums ausbildet, wobei das Dichtelement fluiddicht mit der Wanne und/oder der zumindest einen Batteriezelle verbunden ist. Ein Dichtelement kann die Batteriezelle relativ zu der Wanne fixieren. Das Dichtelement kann beispielsweise als Deckel der Wanne ausgeformt sein, wobei zumindest die elektrische Schnittstelle das Dichtelement durchdringt.
Die Batterie kann eine Schnittstelle zum Zuführen von Kühlfluid zu dem Kühlfluidraum und einer Schnittstelle zum Abführen von Kühlfluid aus dem Kühlfluidraum aufweisen. Die Schnittstellen können in der Wanne angeordnet sein. Die Schnittstellen können an gegenüberliegenden Seiten der Batterie angeordnet sein.
Der Kühlfluidraum kann als Flowfield zwischen der Wanne und der zumindest einen Batteriezelle ausgebildet sein, um das Kühlfluid zu leiten. Unter einem Flowfield kann ein Kanalsystem verstanden werden, das beispielsweise das Kühlfluid von der Schnittstelle zum Zuführen zu der Schnittstelle zum Abführen auf einem vorbestimmten Pfad leitet. Das Flowfield kann beispielsweise Abschnitte mit geringem Strömungsquerschnitt aufweisen, um eine Strömungsgeschwindigkeit in diesen Abschnitten zu erhöhen, um einen erhöhten Wärmeübergang zwischen der Batteriezelle und dem Kühlfluid zu ermöglichen.
Die Barrieremembran kann eine Struktur aufweisen, um das Flowfield zwischen der Wanne und der Barrieremembran auszubilden. Die Barrieremembran kann beispielsweise erhabene Bereiche aufweisen, die in direktem Kontakt zu der Wanne stehen können. Zwischen den erhabenen Bereichen können Kanäle ausgebildet sein, durch die das Kühlfluid fließen kann. Die erhabenen Bereiche können eine Kontaktfläche zwischen der Barrieremembran und dem Kühlfluid vergrößern, um einen geringeren Wärmeübergangswiderstand zwischen der Batterie und dem Kühlfluid zu ermöglichen.
Die Wanne kann Rippen und/oder Kanäle aufweisen, um das Flowfield zwischen der zumindest einen Batteriezelle und der Wanne auszubilden. Die Rippen der Wanne können als Versteifungselement für die Wanne und als Fluidführungselement dienen. Durch Rippen und/oder Kanäle, oder allgemein eine räumliche Struktur kann die Wanne eine vergrößerte Stabilität aufweisen und die Batteriezelle besser vor äußeren Einflüssen schützen. Beispielsweise bei einem Aufprall kann die Wanne so die Batteriezelle vor einer Beschädigung schützen.
Die Batterie kann einen Einleger zum Ausbilden des Flowfields zwischen der zumindest einen Batteriezelle und der Wanne aufweisen, wobei der Einleger in dem Kühlfluidraum angeordnet ist. Unter einem Einleger kann beispielsweise eine Turbulenzeinlage verstanden werden, die in dem Kühlfluid Verwirbelungen hervorrufen kann, um den Wärmeübergangswiderstand zwischen dem Kühlfluid und der Batteriezelle zu verringern. Die Einlage kann auch ein Abstandhalter zwischen der Wanne und der Batteriezelle sein, die Vibrationen der Wanne absorbieren kann, um die Batteriezelle zu schützen. Weiterhin kann die Einlage unter einer Federvorspannung stehen und die Barrieremembran an die Batteriezelle anpressen, um einen verbesserten Wärmeübergang zu ermöglichen.
Die zumindest eine Batteriezelle kann zwischen der Barrieremembran und der Wanne angeordnet sein und die Barrieremembran kann Durchlässe für die elektrische Schnittstelle der zumindest einen Batteriezelle aufweisen. Die Batteriezelle kann unmittelbar in dem Kühlfluidraum angeordnet sein und direkten Kontakt zu dem Kühlfluid aufweisen. Dadurch kann die Batterie unmittelbar temperiert werden. Die Barrieremembran kann dann den Kühlfluidraum vor äußeren Einflüssen schützen.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die 1 bis 9 zeigen verschiedene schematische Darstellungen von Batterien gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Im Einzelnen zeigen:
1 eine Seitenansicht einer Wannenkühlung-Folie oberhalb der Wanne;
2 eine Seitenansicht einer weiteren Wannenkühlung-Folie oberhalb der Wanne;
3 eine Seitenansicht einer Wannenkühlung-Folie in der Wanne;
4 eine Seitenansicht (Schnittansicht) einer Wannenkühlung-Folie in der Wanne;
5 eine Seitenansicht einer Wannenkühlung mit Rippen in der Wanne als Flowfield;
6 eine Seitenansicht einer Wannenkühlung mit Rippen in der Folie als Flowfield;
7 eine Seitenansicht einer Wannenkühlung mit separaten Rippen in der Wanne;
8 eine Seitenansicht einer Wannenkühlung mit Flowfield in der Wanne;
9 eine Seitenansicht einer weiteren Wannenkühlung mit Flowfield in der Wanne;
10 eine Ansicht eines Moduls mehrerer Zellen mit einem Gehäuse;
11 eine Ansicht eines Moduls mehrerer Zellen mit einem Gehäuse mit geöffnetem Deckel; und
12 eine schematische Ansicht eines Moduls mehrerer Zellen mit einem Gehäuse zur Darstellung der inneren Struktur.
In der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Zeichnungen dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente weggelassen wird.
Die 1 bis 9 zeigen Darstellungen von Batteriemodulen 100 aus mehreren prismatischen Zellen 102 in einer Wanne 104. Die Zellen 102 sind mit einer Bodenfläche in der Wanne 104 angeordnet. Elektrische Terminals 106 der Zellen 102 sind in der Darstellung nach oben ausgerichtet. Eine Kühlung der Zellen 102 erfolgt über den Zellboden bzw. die Zellseitenflächen. Schnittstellen zum Zuführen und Abführen 108 von Kühlfluid sind in die Wanne 104 integriert. Das Kühlfluid kann ein Kühlmittel oder ein Kältemittel sein. Die Batteriemodule 100 sind als modulares System aufgebaut. Eine Wannengröße ist auf eine Batteriemodulgröße abgestimmt. Mehrere Wannen 104 können fluidtechnisch miteinander verbunden werden. Beispielhaft ist in allen Figuren die gleiche Wannengröße und die gleiche Batteriemodulgröße mit jeweils acht Zellen 102 dargestellt. Batteriemodule 100 können auch mehr oder weniger Batteriezellen 102 aufweisen. Die Batteriemodule 100 können auch aus einer Mehrzahl von Stacks bestehen, was der Einfachheit halber hier nicht dargestellt ist.
1 zeigt eine Batterie für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Batteriemodul 100, das aus acht Batteriezellen 102 zusammengefügt ist, ist mittels eines Dichtelements 110 frei hängend in der Wanne 104 positioniert. Zwischen der Wanne 104 und dem Batteriemodul 100 ist ein fluiddichter Kühlfluidraum 112 angeordnet. Das Dichtelement 110 schließt einen oben um die Wanne 104 umlaufenden Spalt zwischen dem Batteriemodul 100 und der Wanne 104 gegen eine Umgebung ab, um den Kühlfluidraum 112 abzudichten. Die Batteriezellen 102 sind unmittelbar in dem Kühlfluidraum 112 angeordnet.
2 zeigt eine Batterie für ein Fahrzeug gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Batteriemodul 100 ist in der Wanne 104 angeordnet, wie es in 1 dargestellt ist. Zusätzlich zu der Darstellung in 1 ist das Batteriemodul 100 durch eine Folie 200 oberhalb des Batteriemoduls 100 abgedeckt und abgedichtet. Die elektrischen Anschlüsse 106 der Batteriezellen 102 ragen durch die Folie 200 und werden von der Folie 200 umschlossen. Das Dichtelement aus 1 ist hierin einen Deckel 202 integriert, der auf der Wanne 104 aufliegt und an der Wanne 104 befestigt ist. Der Deckel 202 ragt über die Wanne 104 über. Die Folie 200 ist fluiddicht mit dem Deckel 202 verbunden und schließt den Kühlfluidraum 112 fluiddicht ab.
3 zeigt eine Batterie für ein Fahrzeug gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Batteriemodul 100 ist wie in 1 mittels eines Dichtelements 110 frei hängend in der Wanne 104 positioniert. Das Batteriemodul 100 ist hier im Gegensatz zu 1 mittels einer Barrieremembran 300 von dem Kühlfluidraum 112 getrennt. Die Barrieremembran 300 umschließt das Batteriemodul 100 direkt von unten. Die Barrieremembran 300 wird im Betrieb von einem Kühlfluiddruck gegen das Batteriemodul 100 gepresst.
4 zeigt eine Batterie für ein Fahrzeug gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie in 3 ist das Batteriemodul 100 durch eine Barrieremembran 300 von dem Kühlfluidraum 112 getrennt. Im Gegensatz zu 3 ist der Kühlfluidraum 112 anstatt mittels des Dichtelements mit einem Deckel 202 wie in 2 bedeckt, um den Kühlfluidraum 112 vor äußeren Einflüssen zu schützen.
5 zeigt eine Batterie für ein Fahrzeug gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Ausführung entspricht der Batterie, wie sie in 3 dargestellt ist. Zusätzlich weist die Wanne 104 hier innenliegende Rippen 500 auf, um ein Flowfield 502 oder Kanäle für das Kühlfluid auszubilden. Die Rippen 500 liegen an der Barrieremembran 300 an und sind als Auflagen für das Batteriemodul 100 ausgebildet. Durch das Flowfield 502 oder die Kanäle kann das Kühlfluid von der Zulaufschnittstelle 108 zu der Ablaufschnittstelle 108 fließen.
6 zeigt eine Batterie für ein Fahrzeug gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Ausführung entspricht der Batterie, wie sie in 5 dargestellt ist. Im Gegensatz zu 5 weist die Wanne 104 keine Rippen auf. Dafür weist hier die Barrieremembran 300 eine Struktur 600 auf, die das Flowfield 502 ausbildet und sich an der Wanne 104 abstützt, um das Batteriemodul 100 abzustützen. Das Flowfield 502 kann auch mittels Rippen der Wanne 104 und Struktur 600 der Barrieremembran 300 ausgebildet werden.
7 zeigt eine Batterie für ein Fahrzeug gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Ausführung entspricht der Batterie, wie sie in 4 dargestellt ist. Zusätzlich ist in dem Kühlfluidraum 112 zwischen der Wanne 104 und der Barrieremembran 300 eine Einlage 700 angeordnet. Die Einlage weist Rippen, die als Wellrippen ausgeführt sein können auf. Die Einlage 700 stützt das Batteriemodul 100 gegen die Wanne 104 ab und erhöht den Wärmeübergang zwischen dem Kühlfluid und dem Batteriemodul 100.
8 zeigt eine Batterie für ein Fahrzeug gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Batteriemodul 100 ist unmittelbar von der Wanne 104 umschlossen. Die Wanne 104 weist integrierte Kanäle 800 auf, um dem Kühlfluidraum bereitzustellen, in dem Das Kühlfluid von der Zulaufschnittstelle 108 zu der Ablaufschnittstelle 108 strömen kann. Die Kanäle 800 umspannen das Batteriemodul 100 nahezu lückenlos. Zwischen den Kanälen 800 verbleibende Wände 802 stützen das Batteriemodul gegenüber einer Außenwand der Wanne 104 ab.
9 zeigt eine Batterie für ein Fahrzeug gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Batterie entspricht einer Batterie, wie sie in 8 dargestellt ist. Zusätzlich zu der Batterie aus 8 weist die Batterie zwischen der Wanne 104 und dem Batteriemodul 100 ein Interface-Material 900 auf. Das Interface-Material 900 gleicht Unebenheiten von Batteriemodul 100 und Wanne 104 aus und verbessert den Wärmeübergang zwischen den beiden Teilen.
Mit anderen Worten zeigen die 1 bis 9 verschiedene Ausführungsformen einer Batterie mit Wannenkühler, der als Batteriegehäuse (Wanne) 104 mit integrierter Temperierfunktion (Kühlung und Heizung) ausgeführt ist. Die Batterien 100 sind aus einem oder mehreren miteinander elektrisch verschalteter Stacks zusammengesetzt, die wiederum aus einer Mehrzahl von Zellen 102 bestehen. Die Batterie 100 soll in aller Regel temperiert (gekühlt oder beheizt) werden, um eine optimale Leistungs- und Energieausbeute der Zellen im Betrieb (Laden/Entladen) zu gewährleisten und um eine vorzeitige Alterung oder Schädigung der Batterie 100 zu unterbinden. Aber auch außerhalb der Betriebszeiten kann eine Temperierung notwendig sein. Der hier vorgestellte Ansatz beschreibt verschiedene ganzheitliche Konstruktionskonzepte, die eine modulare Anbindung eines Kühlers an eine Batterie ermöglichen. Dabei werden die wichtigsten Teilkomponenten Stack, Kühlung/Heizung, Gehäuse funktional und konstruktiv aufeinander abgestimmt, sodass eine insgesamt möglichst optimale Lösung in Bezug auf Gewicht, Kosten, Bauraum und Performance erzielt werden kann.
Bei herkömmlichen Ausführungen wird der Kühler als individuelle Komponente betrachtet, die separat und zusätzlich hergestellt wird, und welche aufwändig mit der Batterie verbunden wird. Dabei kann der Kühlerkörper um eine annehmbare Kühlleistung zu erzielen, entweder über eine ebenfalls zusätzliche Verspann-Vorrichtung an die Batterie gedrückt werden und/oder zwischen Batterie und Kühler ein Interface-Material (Silikon-Vergussmasse, Wärmeleitfolie, Ausgleichsblech) vorgesehen werden.
Der hier vorgestellte Ansatz ermöglicht einen ganzheitlichen modularen Aufbau einer Batterie (Stack) mit Kühlfunktion, Gehäuse und elektrischer Isolation. Dabei kann weitestgehend Kunststoff bzw. Kunststoff-Metall-Hybrid-Material bezüglich des Gehäuses und des Kühlers verwendet werden. Es ist eine Integration der Kühlfunktion in das Gehäuse (Wanne) 104 möglich. Daher wird kein separater Kühler benötigt. Das Gehäuse (Wanne) 104 beherbergt entweder Kühlkanäle 800 oder schafft durch die Gestaltung von Rippen 500 an Wanne 104 oder durch Rippen 600 an der Folie 300 der Batterie 100 oder durch Einlegeteile 700 zwischen Batterie 100 und Wanne 104 ein Flowfield 502 für das Kühlmedium. Dadurch ist eine möglichst unmittelbare und großflächige Anbindung des Kühlmediums an die Batteriezellen 102 gegeben, um Wärmewiderstände zu reduzieren. Weitestgehend kann auf eine zusätzliche Kühlkörper-Batterie-Verspannungs-Baugruppe und je nach Ausführung auch auf Interface-Material 800 (Erhöhung der Wärmeleitung) zwischen Kühlung und Batterie 100 verzichtet werden. Die Wanne 104 kann Anschlüsse 108 für die Kühlfunktion aufweisen. Das Gehäuse (Wanne) 104 übernimmt Festigkeitsaufgaben bei Fahrzeugcrash, und schützt interne Komponenten der Batterie 100. Das Gehäuse ist als Aufnahme(-form) und Verspannung des Batteriestacks ausgebildet.
Die Batterie kann besonders vorteilhaft, wie in 3 dargestellt, als Zellen 102 in einer Wanne 104 mit einer Folie 300 umwickelt ausgeführt werden. Dabei dient die Folie 300 zur Abdichtung und gegebenenfalls zur elektrischen Isolation. Zwischen der Folie 300 und der Wanne 104 ist ein Fluidraum 112 angeordnet. Ein Fluiddruck presst die Folie 300 an die Zellen 102, was zu einem guten thermischen Kontakt führt.
Die Wanne 104 kann aus einem wärmeleitenden Kunststoff, der kältemitteltauglich ist mittels Spritzguss oder ähnlichem hergestellt werden. Eine Höhe der Wanne 104 ist variabel. Die Folie 300 kann aus Kunststoff, der zum besseren Wärmeübergang metallbeschichtet (dampfdicht) ist hergestellt werden. Zusätzlich können wärmeleitende Partikel oder zusätzliches Drahtgeflecht in Folie 300 eingebracht werden. Die Folie 300 kann als Schrumpfschlauch ausgeführt werden. Alternativ können die Zellen 100 ohne Folie 300, mit direktem Kontakt zum Fluid ausgeführt werden. Zusätzlich kann Wärmeleitpaste zwischen der Folie 300 und den Zellen 100 eingebracht werden, was zu einem verbesserten thermischen Kontakt führen kann.
Die Folie 300 kann wie ein Schrumpfschlauch auf die Zellen aufgeschrumpft werden. Die Zellen 102 können mit der Folie 300 verklebt werden. Die Folie 300 kann als Verguss (z. B. Silikon) ausgeführt werden. Das Zellmodul 100 kann vergossen werden, wodurch der Fluidraum 112 zwischen Verguss und Wanne 104 ausgebildet werden kann. Die Folie 300 kann als Wanne 104 ausgeführt werden und das Zellmodul 100 kann direkt in Wanne 104 eingegossen, verklebt, verpresst oder Ähnliches werden. Die Folie 200 kann auch oberhalb der Wanne 104 verlaufen, wie in den 1 und 2 dargestellt. Dann kann die Folie 200 Aussparungen für elektrische Terminals 106 aufweisen. Der Fluidraum 112 kann auch durch eine Dichtung 110 mit Kunststoffplatte abgedichtet werden. Die Abdichtung zwischen der Folie 300 und der Wanne 104 kann beispielsweise mittels Kleben, einer Dichtung 110, z. B. einem O-Ring, Crimpen, Schrauben, Schweißen, Umspritzen oder wie in den 2, 4 und 7 mit einem zusätzlichem Deckel 202 erfolgen. Das Flow-Field 502 kann ohne Kanäle 800 in einem freien Volumen oder durch Kanäle 800 ausgebildet werden. Beispielsweise können Rippen 500 in der Wanne 104 Fluidkanäle bilden, was zu einer größeren Oberfläche mit einem besseren Wärmeübergang führt. Gegebenenfalls können die Rippen 500 mit der Folie 300 verklebt werden. Alternativ können Rippen 600 an der Folie 300 Fluidkanäle bilden, was wiederum zu einer größeren Oberfläche und einem besseren Wärmeübergang führt. Die Fluidkanäle 800 können auch direkt in der Wanne 104 ausgeführt werden. Die Herstellung kann dann im Spritzguss mit verlorenem Kern erfolgen. Das Zellmodul 100 kann auch direkt in die Wanne eingegossen, verklebt, verpresst oder ähnliches werden. Gegebenenfalls kann zusätzlich eine Folie 800 zur elektrischen Isolation und/oder thermischen Anbindung eingebracht werden. Zwischen dem Zellmodul 100 und der Wanne 104 kann ein Einlegeteil 700 oder eine Turbulenzeinlage eingelegt werden. Beispielsweise kann das Einlegeteil 700 Wellrippen aufweisen oder aus Drahtwolle für einen besseren Wärmeübergang bestehen.
Weiterhin können Zusatzfunktionen in die Batterie integriert werden. Beispielsweise kann für eine Heizung die Folie verwendet werden, wenn nicht das Kühlmedium (bei Kühlmittel) diese Funktion übernimmt. In die Wanne 104 können, z. B. Heizdrähte, eingegossen oder umspritzt werden. Diese können als PTC oder thermoelektrisch ausgeführt werden. Die Wanne 104 kann auch Strukturaufgaben übernehmen. Dazu kann die Wanne 104 eine äußere Verrippung aufweisen oder eine Carbonplatte eingegossen oder umspritzt werden. Ein Stahlzylinder kann, ggf. als Heizung genutzt werden.
Die beschriebenen Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt und können miteinander kombiniert werden.
Die 10 bis 12 zeigen ein Modul 1000 aus mehreren Zellen, wie ein Batteriemodul, bei welchem die Zellen in einem Gehäuse 1010 angeordnet werden.
Das Gehäuse 1010 ist dabei beispielsweise durch einen wannenförmigen Boden 1020 und einen Deckel 1030 ausgebildet. Vorteilhaft ist an dem wannenartigen Boden 1020 Fluidanschlüsse 1040, 1050 vorgesehen, welche zum Ein- bzw. Auslass von einem Kühlfluid dienen.
Im Inneren 1060 des wannenartigen Bodens 1020 des Gehäuses 1010 ist eine Anordnung von Aufnahmen 1070 vorgesehen, die zum Aufnehmen von Zellen dienen. Dabei werden die Aufnahmen 1070 durch ein Bauteil 1080 gebildet, das Wandbereiche 1090 umfasst, welche in Kontakt mit den darin angeordneten Zellen stehen, wenn diese in die Aufnahmen eingesetzt sind. Das Bauteil 1080 mit den Wandbereichen 1090 ist dabei vorteilhaft in den wannenartigen Boden eingesetzt oder sogar mit diesem verbunden. Das Bauteil 1080 kann in den Boden eingesetzt sein. Auch kann es und beispielsweise mit dem Boden verlötet sein. Auch kann es mit dem Boden einteilig ausgebildet sein. Das Bauteil 1080 ist zwischen den Aufnahmen für die Zellen im Bereich der Wandbereiche mit Fluidkanälen 1110 versehen, so dass zwischen den Zellen bzw. parallel zu Wänden der Zellen ein Fluidstrom eines Kühlfluids strömen kann.
In den Deckel 1030 integriert sind elektrische Anschlüsse 1100 zur elektrischen Kontaktierung und Versorgung der Zellen. Diese Anschlüsse können auf der Unterseite des Deckels vorgesehen sein, so dass eine gleichzeitige Kontaktierung einer Vielzahl von Zellen mittels des Deckels möglich ist.
Der wannenartige Boden 1020 ist in Form eines fünfseitig geschlossenen Kastens ausgebildet, der durch einen im Wesentlichen ebenen Deckel 1030 verschließbar ist. Die Fluidanschlüsse 1040, 1050 sind im Ausführungsbeispiel der 10 bis 12 an den Kanten des wannenartigen Bodens als vorstehende Stutzen ausgebildet und angeordnet. Vorteilhaft können diese bei anderen Ausführungsbeispielen auch anderweitig, beispielsweise in einer oder in zwei Flächen des wannenartigen Bodens vorgesehen sein.

Claims

Batterie für ein Fahrzeug mit folgenden Merkmalen: einer Wanne (104), die zumindest eine Seite eines fluiddichten Kühlfluidraums (112) ausbildet; und zumindest einer Batteriezelle (102), die so in der Wanne (104) angeordnet ist, dass zwischen der zumindest einen Batteriezelle (102) und der Wanne (104) der Kühlfluidraum (112) ausgebildet ist, wobei eine elektrische Schnittstelle (106) der zumindest einen Batteriezelle (102) außerhalb des Kühlfluidraums (112) angeordnet ist.
Batterie gemäß Anspruch 1, mit einer Barrieremembran (300), die eine weitere Seite des Kühlfluidraums (112) ausbildet, wobei die zumindest eine Batteriezelle (102) von der Barrieremembran (300) teilumfänglich umschlossen ist.
Batterie gemäß Anspruch 2, bei der die Barrieremembran (300) auf die zumindest eine Batteriezelle (102) aufgeschrumpft ist.
Batterie gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Dichtelement (110), das eine zusätzliche Seite des Kühlfluidraums (112) ausbildet, wobei das Dichtelement (110) fluiddicht mit der Wanne (104) und/oder der zumindest einen Batteriezelle (102) verbunden ist.
Batterie gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einer Schnittstelle zum Zuführen (108) von Kühlfluid zu dem Kühlfluidraum (122) und einer Schnittstelle zum Abführen (108) von Kühlfluid aus dem Kühlfluidraum (112).
Batterie gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der der Kühlfluidraum (112) als Flowfield (502) zwischen der Wanne (104) und der zumindest einen Batteriezelle (102) ausgebildet ist, um das Kühlfluid zu leiten.
Batterie gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Barrieremembran (300) eine Struktur (600) aufweist, um das Flowfield (502) zwischen der Wanne (104) und der Barrieremembran (300) auszubilden.
Batterie gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Wanne (104) Rippen (500) und/oder Kanäle (800) aufweist, um das Flowfield (502) zwischen der zumindest einen Batteriezelle (102) und der Wanne (104) auszubilden.
Batterie gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Einleger (700) zum Ausbilden des Flowfields (502) zwischen der zumindest einen Batteriezelle (102) und der Wanne (104), wobei der Einleger (700) in dem Kühlfluidraum (122) angeordnet ist.
Batterie gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die zumindest eine Batteriezelle (102) zwischen der Barrieremembran (200) und der Wanne (104) angeordnet ist und die Barrieremembran (200) Durchlässe für die elektrische Schnittstelle (106) der zumindest einen Batteriezelle (102) aufweist.