DE102013020790A1 - Battery with at least one cell block - Google Patents

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Jens Meintschel
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterie mit zumindest einem Zellblock (1) mit einer vorgegebenen Anzahl von elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteten Einzelzellen (2), einer Temperiervorrichtung (9) und einem ein Gehäuseunterteil (15) und ein Gehäuseoberteil (12) umfassendes Batteriegehäuse, wobei die Temperiervorrichtung (9) zwischen dem Zellblock (1) und dem Gehäuseunterteil (15) und/oder zwischen dem Zellblock (1) und dem Gehäuseoberteil (12) angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist eine Spannvorrichtung zum Verspannen des Zellblockes (1) mit dem Gehäuseunterteil (15) und/oder mit dem Gehäuseoberteil (12) vorgesehen, wobei die Spannvorrichtung derart ausgebildet ist, dass die zwischen dem Zellblock (1) und dem Gehäuseunterteil (15) und/oder zwischen dem Zellblock (1) und dem Gehäuseoberteil (12) angeordnete Temperiervorrichtung (9) vollflächig an dem Zellblock (1) anliegt und mit diesem verpresst ist.The invention relates to a battery having at least one cell block (1) with a predetermined number of electrically connected in series and / or parallel single cells (2), a tempering device (9) and a housing lower part (15) and an upper housing part (12) comprehensive battery housing , wherein the tempering device (9) between the cell block (1) and the lower housing part (15) and / or between the cell block (1) and the upper housing part (12) is arranged. According to the invention, a clamping device for clamping the cell block (1) with the housing lower part (15) and / or with the housing upper part (12) is provided, wherein the clamping device is designed such that between the cell block (1) and the housing lower part (15) and / or between the cell block (1) and the upper housing part (12) arranged tempering device (9) over its entire surface against the cell block (1) and is pressed with this.

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterie mit zumindest einem Zellblock mit einer vorgegebenen Anzahl von elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteten Einzelzellen, einer Temperiervorrichtung und einem ein Gehäuseunterteil und ein Gehäuseoberteil umfassendes Batteriegehäuse, wobei die Temperiervorrichtung zwischen dem Zellblock und dem Gehäuseunterteil und/oder zwischen dem Zellblock und dem Gehäuseoberteil angeordnet ist.The invention relates to a battery having at least one cell block with a predetermined number of electrically series and / or parallel interconnected individual cells, a tempering device and a housing lower part and a housing upper part comprehensive battery housing, wherein the tempering between the cell block and the housing base and / or between the Cell block and the upper housing part is arranged.

Eine Batterie, insbesondere eine Hochvolt-Batterie, für Fahrzeuganwendungen umfasst eine Anzahl von elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteten Einzelzellen. Die Einzelzellen sind mit einer zugehörigen Elektronik und Temperiervorrichtung in einem Batteriegehäuse angeordnet. Eine vorgegebene Anzahl von Einzelzellen ist zu einem Zellblock zusammengefasst, welcher Mittel zur mechanischen Fixierung der Einzelzellen, zur elektrischen Kontaktierung und zur Temperierung umfasst. Die Temperiervorrichtung ist von einem Fluid, wie z. B. Wasser, Luft und/oder Klimamittel, durchströmbar. Alternativ oder zusätzlich ist die Temperiervorrichtung mit Kälte- und/oder Wärmequellen, wie beispielsweise Peltierelementen und/oder Heizplatten, bestückt. Zum Ausgleich von Toleranzen und/oder zur elektrischen Isolation der Temperiervorrichtung gegenüber dem Zellblock ist zwischen diesen eine Wärmeleitfolie angeordnet und/oder eine Vergussmasse eingebracht.A battery, in particular a high-voltage battery, for vehicle applications comprises a number of individual cells electrically connected in series and / or in parallel with one another. The individual cells are arranged with an associated electronics and tempering in a battery case. A predetermined number of individual cells is combined to form a cell block, which comprises means for the mechanical fixation of the individual cells, for electrical contacting and for tempering. The tempering device is of a fluid such. As water, air and / or climatic means, flowed through. Alternatively or additionally, the temperature control device with cold and / or heat sources, such as Peltier elements and / or heating plates, equipped. To compensate for tolerances and / or for the electrical insulation of the temperature control device relative to the cell block, a heat-conducting foil is arranged between them and / or a potting compound is introduced.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Batterie anzugeben.The invention has for its object to provide a comparison with the prior art improved battery.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.The object is achieved by the features specified in claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Eine Batterie weist zumindest einen Zellblock mit einer vorgegebenen Anzahl von elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteten Einzelzellen, eine Temperiervorrichtung und ein ein Gehäuseunterteil und ein Gehäuseoberteil umfassendes Batteriegehäuse auf, wobei die Temperiervorrichtung zwischen dem Zellblock und dem Gehäuseunterteil und/oder zwischen dem Zellblock und dem Gehäuseoberteil angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist eine Spannvorrichtung zum Verspannen des Zellblockes mit dem Gehäuseunterteil und/oder mit dem Gehäuseoberteil vorgesehen, wobei die Spannvorrichtung derart ausgebildet ist, dass die zwischen dem Zellblock und dem Gehäuseunterteil und/oder zwischen dem Zellblock und dem Gehäuseoberteil angeordnete Temperiervorrichtung vollflächig an dem Zellblock anliegt und mit diesem verpresst ist.A battery has at least one cell block with a predetermined number of electrically series and / or parallel interconnected individual cells, a tempering device and a housing lower part and a housing top comprehensive battery housing, wherein the tempering between the cell block and the housing base and / or between the cell block and the upper housing part is arranged. According to the invention, a clamping device is provided for clamping the cell block to the lower housing part and / or to the upper housing part, wherein the clamping device is designed such that the temperature control device arranged between the cell block and the lower housing part and / or between the cell block and the upper housing part abuts the entire surface of the cell block and squeezed with this.

Mittels der Spannvorrichtung liegt die Temperiervorrichtung vollflächig an dem Zellblock an, so dass das Risiko einer Bildung eines thermisch isolierenden Luftspaltes zwischen den Einzelzellen und der Temperiervorrichtung zumindest verringert ist. Durch das vollflächige Anliegen ist ein Wärmeübergang von dem Zellblock an die Temperiervorrichtung, d. h. ein Wärmemanagement des Zellblockes verbessert, so dass eine Lebensdauer der Batterie, insbesondere der Einzelzellen des Zellblockes, erhöht werden kann.By means of the tensioning device, the tempering device lies completely on the cell block, so that the risk of formation of a thermally insulating air gap between the individual cells and the tempering device is at least reduced. Due to the full-surface concerns is a heat transfer from the cell block to the tempering, d. H. improves thermal management of the cell block, so that a lifetime of the battery, in particular the individual cells of the cell block, can be increased.

Ob der Zellblock mit dem Gehäuseunterteil oder dem Gehäuseoberteil des Batteriegehäuses verspannt ist, ist abhängig davon, an welcher Seite des Zellblockes die Temperiervorrichtung angeordnet ist.Whether the cell block is clamped to the lower housing part or the upper housing part of the battery housing is dependent on which side of the cell block the temperature control device is arranged.

In einer Ausgestaltung umfasst die zumindest eine Spannvorrichtung zumindest eine an einer stirnseitig an einer an dem Zellblock angeordneten Druckplatte angeordnete oder ausgebildete Konsole, die derart positioniert ist, dass es möglich ist, den Zellblock gegen das Gehäuseunterteil oder das Gehäuseoberteil des Batteriegehäuses zu pressen.In one embodiment, the at least one tensioning device comprises at least one console which is arranged or formed on a front side on a pressure plate arranged on the cell block and which is positioned such that it is possible to press the cell block against the lower housing part or the upper housing part of the battery housing.

Bevorzugt weist die Konsole eine durchgehende Aussparung zur Aufnahme eines Befestigungselementes auf, welches in vorteilhafter Weise mit dem Gehäuseunterteil oder dem Gehäuseoberteil verbindbar ist. Durch die mittels der Konsole und dem Befestigungselement gebildete Spannvorrichtung ist der Zellblock gegen das Gehäuseunterteil oder das Gehäuseoberteil des Batteriegehäuses verpressbar, so dass die Temperiervorrichtung vollflächig an dem Zellblock anliegt.Preferably, the console has a continuous recess for receiving a fastening element, which can be connected in an advantageous manner with the lower housing part or the upper housing part. By means of the clamping device formed by means of the console and the fastening element, the cell block can be pressed against the lower housing part or the upper housing part of the battery housing, so that the temperature control device bears against the entire surface of the cell block.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist zwischen dem Gehäuseunterteil oder dem Gehäuseoberteil des Batteriegehäuses und der Temperiervorrichtung zumindest ein elastisches Element angeordnet. Dieses elastische Element dient in besonders vorteilhafter Weise dem Ausgleich von Toleranzen zwischen dem Gehäuseunterteil oder dem Gehäuseoberteil und der Temperiervorrichtung. Dadurch kann weitestgehend sichergestellt werden, dass zwischen dem Gehäuseunterteil oder dem Gehäuseoberteil kein Freiraum ausgebildet ist, in dem sich beispielsweise Schmutz und/oder Feuchtigkeit ansammeln kann.In an advantageous embodiment, at least one elastic element is arranged between the lower housing part or the upper housing part of the battery housing and the tempering device. This elastic element is used in a particularly advantageous manner to compensate for tolerances between the lower housing part or the upper housing part and the temperature control. This can be largely ensured that between the lower housing part or the upper housing part no clearance is formed, in which, for example, dirt and / or moisture can accumulate.

Vorzugsweise ist das zumindest eine elastische Element eine Spannmatte, ein Vlies und/oder eine Wellfeder, so dass die Toleranzen zwischen dem Batteriegehäuse und der Temperiervorrichtung über eine gesamte Fläche zwischen Gehäuseunterteil oder Gehäuseoberteil und der Temperiervorrichtung ausgleichbar sind.Preferably, the at least one elastic element is a tensioning mat, a fleece and / or a corrugated spring, so that the tolerances between the battery housing and the temperature control device can be compensated over an entire area between the lower housing part or the upper housing part and the temperature control device.

Besonders vorteilhaft ist das zumindest eine elastische Element als thermisches Isolationselement ausgebildet, so dass eine von der Temperiervorrichtung aufgenommene oder erzeugte Wärme nicht an das Batteriegehäuse übertragen wird. Somit kann im Wesentlichen ausgeschlossen werden, dass sich das Batteriegehäuse erhitzt und sich dadurch im Umfeld der Batterie befindende Bauteile thermisch bedingt verformen. Particularly advantageously, the at least one elastic element is designed as a thermal insulation element, so that a heat absorbed or generated by the temperature control device is not transmitted to the battery housing. Thus, it can essentially be ruled out that the battery housing heats up and thereby thermally deforms components located in the vicinity of the battery.

In einer weiteren Ausgestaltung ist das zumindest eine elastische Element aus geschäumten Kunststoff gebildet, so dass das elastische Element besonders vorteilhaft sowohl vorgegeben elastisch ist als auch thermisch isoliert.In a further embodiment, the at least one elastic element is formed from foamed plastic, so that the elastic element is particularly advantageously both predetermined elastic and thermally insulated.

In vorteilhafter Weise ist die Temperiervorrichtung zumindest kraftschlüssig an dem Zellblock vorfixiert, so dass der Zellblock mit der Temperiervorrichtung in dem Batteriegehäuse anordbar ist. Eine Montage bei der Herstellung der Batterie ist somit vereinfacht, da der Zellblock mit der Temperiervorrichtung als eine Baueinheit in dem Batteriegehäuse anordbar ist.In an advantageous manner, the tempering device is prefixed at least non-positively to the cell block, so that the cell block can be arranged with the tempering device in the battery housing. An assembly in the manufacture of the battery is thus simplified since the cell block with the temperature control device can be arranged as a structural unit in the battery housing.

In einer möglichen Ausgestaltung ist die Batterie eine Fahrzeugbatterie für ein Elektrofahrzeug, ein Hybridfahrzeug oder ein mit Brennstoffzellen betriebenes Fahrzeug.In one possible embodiment, the battery is a vehicle battery for an electric vehicle, a hybrid vehicle or a vehicle powered by fuel cells.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:Showing:

1 schematisch eine perspektivische Ansicht einer teilweisen Explosionsdarstellung eines Zellblockes nach dem Stand der Technik, 1 1 is a schematic perspective view of a partial exploded view of a prior art cell block;

2 schematisch eine perspektivische Ansicht einer weiteren teilweisen Explosionsdarstellung des Zellblockes nach dem Stand der Technik, 2 FIG. 2 schematically shows a perspective view of a further partial exploded view of the cell block according to the prior art, FIG.

3 schematisch eine perspektivische Ansicht des Zellblockes nach dem Stand der Technik im zusammengesetzten Zustand, 3 schematically a perspective view of the cell block according to the prior art in the assembled state,

4 schematisch eines Schnittdarstellung des Zellblockes nach dem Stand der Technik, 4 schematically a sectional view of the cell block according to the prior art,

5 schematisch eine perspektivische Ansicht einer teilweisen Explosionsdarstellung eines Zellblockes in einer ersten Ausführungsform, 5 1 is a schematic perspective view of a partial exploded view of a cell block in a first embodiment;

6 schematisch eine perspektivische Ansicht einer weiteren teilweisen Explosionsdarstellung des Zellblockes in der ersten Ausführungsform, 6 FIG. 2 schematically a perspective view of a further partial exploded view of the cell block in the first embodiment, FIG.

7 schematisch eine perspektivische Ansicht des Zellblockes im zusammengesetzten Zustand in der ersten Ausführungsform, 7 schematically a perspective view of the cell block in the assembled state in the first embodiment,

8 schematisch eine perspektivische Ansicht des Zellblockes und eines Gehäuseunterteiles eines Batteriegehäuses vor einem Zusammenbau, 8th schematically a perspective view of the cell block and a housing lower part of a battery case before assembly,

9 schematisch eine Schnittdarstellung des in dem Gehäuseunterteil angeordneten Zellblockes vor einer Montage, 9 schematically a sectional view of the arranged in the lower housing part cell block before assembly,

10 schematisch eine Schnittdarstellung des in dem Gehäuseoberteil angeordneten Zellblockes nach der Montage, 10 schematically a sectional view of the arranged in the upper housing part cell block after assembly,

11 schematisch eine weitere Schnittdarstellung des mit dem Gehäuseunterteil montierten Zellblockes, 11 1 is a schematic sectional view of the cell block mounted with the lower housing part;

12 schematisch eine Schnittdarstellung eines vergrößerten Ausschnittes des Gehäuseunterteil und Zellblockes im unmontierten Zustand, 12 schematically a sectional view of an enlarged section of the housing lower part and cell block in the unassembled state,

13 schematisch eine Schnittdarstellung des vergrößerten Ausschnittes gemäß 12 im montierten Zustand, 13 schematically a sectional view of the enlarged section according to 12 in the assembled state,

14 schematisch eine perspektivische Ansicht einer teilweisen Explosionsdarstellung eines Zellblockes in einer zweiten Ausführungsform, 14 FIG. 2 schematically a perspective view of a partial exploded view of a cell block in a second embodiment, FIG.

15 schematisch eine perspektivische Ansicht einer weiteren teilweisen Explosionsdarstellung des Zellblockes in der zweiten Ausführungsform, 15 FIG. 2 schematically a perspective view of a further partial exploded view of the cell block in the second embodiment, FIG.

16 schematisch eine perspektivische Ansicht des Zellblockes im zusammengesetzten Zustand in der zweiten Ausführungsform, 16 schematically a perspective view of the cell block in the assembled state in the second embodiment,

17 schematisch eine perspektivische Ansicht des Zellblockes vor einem Einbau in ein Gehäuseunterteil des Batteriegehäuses, 17 schematically a perspective view of the cell block before installation in a housing lower part of the battery case,

18 schematisch eine perspektivische Ansicht des Zellblockes im mit den Gehäuseunterteil montierten Zustand, 18 schematically a perspective view of the cell block in the mounted with the housing lower part state,

19 schematisch eine Schnittdarstellung schematisch eine Schnittdarstellung des in dem Gehäuseunterteil angeordneten Zellblockes vor einer Montage und 19 schematically a sectional view schematically a sectional view of the arranged in the lower housing part cell block before mounting and

20 schematisch eine Schnittdarstellung des in dem Gehäuseunterteil angeordneten Zellblockes nach der Montage. 20 schematically a sectional view of the arranged in the lower housing part cell block after assembly.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.

In 1 ist eine perspektivische Ansicht einer teilweisen Explosionsdarstellung eines Zellblockes 1 für eine Batterie nach dem Stand der Technik dargestellt. In 1 is a perspective view of a partial exploded view of a cell block 1 for a battery according to the prior art.

Der Zellblock 1 umfasst eine vorgegebene Anzahl von Einzelzellen 2, die insbesondere als Pouchzellen ausgebildet sind. Solche Einzelzellen 2 sind auch unter dem Begriff Coffeebag-Zellen bekannt.The cell block 1 includes a predetermined number of single cells 2 , which are designed in particular as pouch cells. Such single cells 2 are also known by the term Coffeebag cells.

Im Inneren der jeweiligen Einzelzelle 2 ist eine zumindest in 9 näher dargestellte Elektrodenfolienanordnung 3 angeordnet, die von einer folienartigen Verpackung als Zellgehäuse 4 umgeben ist. Aus dem Zellgehäuse 4 sind zwei elektrische Anschlüsse als Zellpole 5 herausgeführt, die blechförmig ausgebildet sind.Inside the respective single cell 2 is an at least in 9 Electrode foil arrangement shown in more detail 3 arranged by a foil-like packaging as a cell housing 4 is surrounded. From the cell case 4 are two electrical connections as cell poles 5 led out, which are formed sheet-shaped.

Die Einzelzellen 2 sind zur Bildung des Zellblockes 1 durch Verpressung mit aus Kunststoff ausgebildeten rahmenförmigen Halteelementen 6 in einer ersten Ausführungsform an diesen fixiert. Mittels dieser Halteelemente 6 sind die Einzelzellen 2 innerhalb des Zellblockes 1 in einem vorgegebenen Abstand zueinander angeordnet.The single cells 2 are to form the cell block 1 by compression with plastic frame-shaped holding elements 6 fixed in a first embodiment to this. By means of these holding elements 6 are the single cells 2 within the cell block 1 arranged at a predetermined distance from each other.

Eine elektrische Kontaktierung der Einzelzellen 2 erfolgt durch Überlappung der Zellpole 5 mit den Zellpolen 5 unmittelbar benachbarter Einzelzellen 2, wobei die Zellpole 5 mittels Laserschweißens stoffschlüssig miteinander verbunden sind.An electrical contact of the individual cells 2 is done by overlapping the cell poles 5 with the cell poles 5 immediately adjacent single cells 2 , wherein the cell poles 5 are connected by means of laser welding cohesively.

An einer jeweiligen Stirnseite des Zellblockes 1 ist eine Druckplatte 7 angeordnet, die aufgrund zu übertragender verhältnismäßig hoher Kräfte aus Metall, beispielsweise Aluminium, gebildet ist.At a respective end face of the cell block 1 is a printing plate 7 arranged, which is formed due to transferable relatively high forces of metal, such as aluminum.

Der Zellblock 1 ist mittels zwei den Zellblock 1 umlaufender Spannbänder 8 axial verpressbar.The cell block 1 is by means of two the cell block 1 circumferential tension bands 8th axially compressible.

Insbesondere eine beim Laden und Entladen entstehende Verlustwärme der Einzelzellen 2 ist über die Zellpole 5 an in 2 näher dargestellte Temperiervorrichtungen 9 abführbar, wobei eine Temperiervorrichtung 9 für eine Reihe von Zellpolen 5 der hintereinander angeordneten Einzelzellen 2 zugeordnet ist. Denkbar ist auch, dass die beiden Temperiervorrichtungen 9 einteilig als eine Temperiervorrichtung 9 ausgebildet sind.In particular, a resulting during loading and unloading heat loss of the individual cells 2 is about the cell poles 5 at in 2 Tempering devices shown in detail 9 leachable, with a tempering 9 for a series of cell poles 5 the successively arranged individual cells 2 assigned. It is also conceivable that the two tempering 9 in one piece as a tempering device 9 are formed.

Die beiden Temperiervorrichtungen 9 sind mittels Schrauben 10 an einer Oberseite der Halteelemente 6 des Zellblockes 1 befestigt.The two tempering devices 9 are by means of screws 10 on an upper side of the holding elements 6 of the cell block 1 attached.

Zum Ausgleich von den Zellblock 1 und/oder die Temperiervorrichtungen 9 betreffenden Toleranzen und zur Verbesserung eines Wärmeübertrages von den Einzelzellen 2 zu den Temperiervorrichtungen 9 ist zwischen diesen eine Wärmeleitfolie 11 angeordnet.To compensate for the cell block 1 and / or the temperature control devices 9 relevant tolerances and to improve heat transfer from the individual cells 2 to the temperature control devices 9 is between these a heat conducting foil 11 arranged.

In 3 ist der Zellblock 1 mit den an diesem angeordneten Temperiervorrichtungen 9 in einer perspektivischen Ansicht und in 4 in einer Schnittdarstellung gezeigt.In 3 is the cell block 1 with the arranged on this tempering 9 in a perspective view and in 4 shown in a sectional view.

In 5 ist eine perspektivische Ansicht einer teilweisen Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Zellblockes 1 in einer ersten Ausführungsform in einer perspektivischen Ansicht dargestellt.In 5 is a perspective view of a partial exploded view of a cell block according to the invention 1 in a first embodiment shown in a perspective view.

Um das Risiko, dass sich zwischen dem Zellblock 1 und den zellpolseitig angeordneten Wärmeleitfolien 11 und/oder Temperiervorrichtungen 9 ein thermisch isolierender Luftspalt bildet, zumindest zu verringern, ist vorgesehen, den Zellblock 1 mittels einer Spannvorrichtung gegen ein Gehäuseoberteil 12 eines Batteriegehäuses zu verpressen, wobei die Temperiervorrichtungen 9 zwischen Zellblock 1 und Gehäuseoberteil 12 des Batteriegehäuses angeordnet sind.To reduce the risk of getting between the cell block 1 and the Zellpolseitig arranged Wärmeleitfolien 11 and / or temperature control devices 9 forming a thermally insulating air gap, at least reducing, is provided to the cell block 1 by means of a clamping device against an upper housing part 12 to compress a battery case, wherein the temperature control 9 between cell block 1 and housing top 12 of the battery case are arranged.

Die Spannvorrichtung umfasst an den stirnseitig an dem Zellblock 1 angeordneten Druckplatten 7 ausgebildete Konsolen 7.1, wobei eine Konsole 7.1 in einem jeweiligen dem Gehäuseoberteil 12 zugewandten Eckbereich einer Druckplatte 7 angeordnet ist. Die Konsolen 7.1 ragen seitlich von den Druckplatten 7 ab und weisen jeweils eine durchgehende Aussparung A zur Aufnahme von in 9 dargestellten Befestigungselementen 13 auf.The clamping device comprises on the front side of the cell block 1 arranged printing plates 7 trained consoles 7.1 , being a console 7.1 in a respective upper housing part 12 facing corner region of a printing plate 7 is arranged. The consoles 7.1 protrude laterally from the printing plates 7 and each have a continuous recess A for receiving in 9 illustrated fasteners 13 on.

6 zeigt eine perspektivische Ansicht des Zellblockes 1 mit den Wärmeleitfolien 11 und den Temperiervorrichtungen 9 im unmontierten Zustand. 6 shows a perspective view of the cell block 1 with the Wärmeleitfolien 11 and the temperature control devices 9 in unmounted condition.

Die Temperiervorrichtungen 9 sind jeweils mittels vier Schrauben 10 an dem Zellblock 1, insbesondere den Halteelementen 6, vorfixiert, so dass der Zellblock 1 mit den Temperiervorrichtungen 9 und den zwischen diesen und dem Zellblock 1 angeordneten Wärmeleitfolien 11 eine kompakte Baueinheit bilden, wie in einer perspektivischen Ansicht in 7 gezeigt ist.The tempering devices 9 are each using four screws 10 at the cell block 1 , in particular the holding elements 6 , prefixed, leaving the cell block 1 with the temperature control devices 9 and the between these and the cell block 1 arranged Wärmeleitfolien 11 form a compact unit, as in a perspective view in 7 is shown.

In 8 sind der Zellblock 1 mit an diesen vorfixierten Temperiervorrichtungen 9 und das Gehäuseoberteil 12 des Batteriegehäuses im unmontierten Zustand in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. Dabei ist der Zellblock 1 aus kopfstehender Perspektive gezeigt.In 8th are the cell block 1 with at this prefixed tempering 9 and the upper housing part 12 of the battery case in the unmounted state shown in a perspective view. Here is the cell block 1 shown from inverted perspective.

Das Gehäuseoberteil 12 des Batteriegehäuses liegt zur Befestigung des Zellblockes 1 an diesem auf seiner Oberseite, so dass der Zellblock 1 in dem wannenförmigen Gehäuseoberteil 12 anordbar ist.The upper housing part 12 of the battery case is for attaching the cell block 1 at this on its top, leaving the cell block 1 in the trough-shaped housing upper part 12 can be arranged.

In einem jeweiligen Eckbereich einer Innenseite des Gehäuseoberteiles 12 ist eine Aufnahmeeinheit 12.1 mit einem Innengewinde als weiterer Bestandteil der Spannvorrichtung angeordnet oder ausgeformt, wobei eine Position der jeweiligen Aufnahmeeinheit 12.1 mit einer Position der jeweiligen an den Druckplatten 7 ausgebildeten Konsolen 7.1 korrespondiert. In a respective corner region of an inner side of the upper housing part 12 is a recording unit 12.1 arranged or formed with an internal thread as a further component of the clamping device, wherein a position of the respective receiving unit 12.1 with a position of the respective on the printing plates 7 trained consoles 7.1 corresponds.

In der jeweiligen durchgehenden Aussparung A ist ein Befestigungselement 13 in Form einer Schraube als Bestandteil der Spannvorrichtung angeordnet, welche in die ihr zugeordnete Aufnahmeeinheit 12.1 einschraubbar ist.In the respective through recess A is a fastener 13 arranged in the form of a screw as part of the tensioning device, which in the associated recording unit 12.1 can be screwed.

In den 9 und 10 ist jeweils eine Schnittdarstellung des Zellblockes 1 und des Gehäuseoberteiles 12 des Batteriegehäuses dargestellt. Dabei zeigt die 9 den Zellblock 1 mit dem Gehäuseoberteil 12 im unmontierten und 10 im montierten Zustand.In the 9 and 10 each is a sectional view of the cell block 1 and the upper housing part 12 of the battery case shown. It shows the 9 the cell block 1 with the upper housing part 12 im unmounted and 10 in the assembled state.

Im unmontierten Zustand sind die Befestigungselemente 13 nicht mit den Aufnahmeeinheiten 12.1 des Gehäuseoberteiles 12 des Batteriegehäuses verschraubt.When unmounted, the fasteners 13 not with the recording units 12.1 of the upper housing part 12 bolted to the battery case.

Zum Toleranzausgleich zwischen der jeweiligen Temperiervorrichtungen 9 und dem Gehäuseoberteil 12 ist zwischen diesen ein flächiges elastisches Element 14 angeordnet, welches als Spannmatte ausgeführt ist.For tolerance compensation between the respective temperature control 9 and the upper housing part 12 is between these a flat elastic element 14 arranged, which is designed as a tension mat.

Das elastische Element 14 erstreckt sich im Wesentlichen vollflächig zwischen einer Temperiervorrichtung 9 und einer Innenseite des Gehäuseoberteiles 12, wobei das elastische Element 14 thermisch isoliert.The elastic element 14 extends substantially over the entire surface between a temperature control 9 and an inner side of the upper housing part 12 , wherein the elastic element 14 thermally insulated.

Alternativ oder zusätzlich zu dem als Spannmatte ausgeführten elastischen Element 14 kann dieses auch als Vlies und/oder Wellfeder ausgebildet sein.Alternatively or in addition to the designed as a tension mat elastic element 14 this can also be designed as a fleece and / or corrugated spring.

Bei einem Einschrauben der durch die Aussparungen A der Konsolen 7.1 geführten Befestigungselemente 13 in die Aufnahmeeinheiten 12.1 des Gehäuseoberteiles 12 ist der Zellblock 1 gegen das Gehäuseoberteil 12 verpressbar. Sind die Befestigungselemente 13 vollständig in die Aufnahmeeinheiten 12.1 eingeschraubt, ist der Zellblock 1 mit den Temperiervorrichtungen 9 vollflächig gegen das Gehäuseoberteil 12 verpresst, so dass die Temperiervorrichtungen 9 vollflächig an dem Zellblock 1 anliegen. Durch das Anliegen ist die Bildung eines Luftspaltes zwischen dem Zellblock 1 und den Temperiervorrichtungen 9 weitestgehend ausgeschlossen, so dass ein Wärmeübergang, insbesondere zwischen den Einzelzellen 2 und den Temperiervorrichtungen 9, optimiert ist.When screwing through the recesses A of the consoles 7.1 guided fasteners 13 in the recording units 12.1 of the upper housing part 12 is the cell block 1 against the upper housing part 12 compressible. Are the fasteners 13 completely into the recording units 12.1 screwed in, is the cell block 1 with the temperature control devices 9 over the entire surface against the upper housing part 12 pressed, so that the tempering 9 over the entire surface of the cell block 1 issue. The concern is the formation of an air gap between the cell block 1 and the temperature control devices 9 largely excluded, so that a heat transfer, especially between the individual cells 2 and the temperature control devices 9 , is optimized.

Da die elastischen Elemente 14 thermisch isolieren, ist das Risiko eines Wärmeübertrages von den Temperiervorrichtungen 9 an das Gehäuseoberteil 12 zumindest vermindert.Because the elastic elements 14 Thermal insulation is the risk of heat transfer from the temperature control devices 9 to the upper housing part 12 at least diminished.

11 zeigt eine Schnittdarstellung des in dem aus Gehäuseoberteil 12 und Gehäuseunterteil 15 gebildeten Batteriegehäuse angeordneten Zellblockes 1 mit den Temperiervorrichtungen 9. Dabei ist der Zellblock 1 zur vollflächigen Anbindung der Temperiervorrichtungen 9 an den Zellblock 1 mit dem Gehäuseoberteil 12 verspannt. 11 shows a sectional view of the in the upper housing part 12 and housing base 15 formed battery housing arranged cell block 1 with the temperature control devices 9 , Here is the cell block 1 for the full-surface connection of the temperature control 9 to the cell block 1 with the upper housing part 12 braced.

In 12 ist eine Schnittdarstellung eines vergrößerten Ausschnittes des Gehäuseoberteiles 12 und des Zellblockes 1 vor einer Montage und in 13 nach der Montage, d. h. nach einem Verspannen, dargestellt.In 12 is a sectional view of an enlarged section of the upper housing part 12 and the cell block 1 before an assembly and in 13 after assembly, ie after a distortion, shown.

14 zeigt eine perspektivische Ansicht einer teilweisen Explosionsdarstellung eines Zellblockes 1 in einer zweiten Ausführungsform. 14 shows a perspective view of a partial exploded view of a cell block 1 in a second embodiment.

In der zweiten Ausführungsform weisen die Einzelzellen 2 ein vergleichsweise stabiles metallisches Zellgehäuse 4 auf. Die Zellgehäuse 4 der Einzelzellen 2 in der vorliegenden Ausführungsform sind Spannung führend, wobei an einer Oberseite der Einzelzellen 2 Zellpole 5 ausgebildet oder angeordnet sind.In the second embodiment, the single cells 2 a comparatively stable metallic cell housing 4 on. The cell case 4 of the single cells 2 in the present embodiment are live voltage, wherein on an upper side of the individual cells 2 cell poles 5 are formed or arranged.

Innerhalb des Zellblockes 1 sind die Einzelzellen 2 mittels Halteelementen 6 im Wesentlichen kraftschlüssig fixiert, wobei eine Einzelzelle 2 zwischen zwei Halteelementen 6 angeordnet ist.Inside the cell block 1 are the single cells 2 by means of retaining elements 6 fixed substantially non-positively, with a single cell 2 between two retaining elements 6 is arranged.

Die Zellpole 5 sind zwischen zwei Halteelementen 6 herausgeführt, die im Bereich der Zellpole 5 Materialausnehmungen aufweisen, und zur elektrischen Verschaltung stoffschlüssig mit einer Zellverbinderplatine 16 verbunden sind.The cell poles 5 are between two retaining elements 6 led out in the area of the cell poles 5 Have material recesses, and the electrical interconnection cohesively with a cell connector board 16 are connected.

An einer Unterseite des Zellblockes 1 ist eine Temperiervorrichtung 9 angeordnet, wobei zwischen dieser und dem Zellblock 1 zur verbesserten Wärmeleitung und zur elektrischen Isolation der Temperiervorrichtung 13 gegenüber dem Zellblock 1 eine Wärmeleitfolie 11 angeordnet ist.At a bottom of the cell block 1 is a tempering device 9 arranged between this and the cell block 1 for improved heat conduction and electrical insulation of the tempering device 13 opposite the cell block 1 a heat-conducting foil 11 is arranged.

Eine axiale Verpressung des Zellblockes 1 erfolgt mittels der stirnseitig angeordneten Druckplatten 7 und Bügeln 17, mittels der die Druckplatten 7 gegeneinander pressbar sind.An axial compression of the cell block 1 takes place by means of the front side arranged printing plates 7 and ironing 17 , by means of which the printing plates 7 are pressed against each other.

Die Halteelemente 6 sind geschlossen ausgeführt, d. h. schalenförmig ausgebildet, so dass an jeder Seite eines Halteelementes 6 jeweils eine Einzelzelle 2 angeordnet ist, die mittels dieses Halteelementes 6 gegeneinander elektrisch isoliert sind.The holding elements 6 are executed closed, ie cup-shaped, so that on each side of a holding element 6 one single cell each 2 is arranged, by means of this holding element 6 are electrically isolated from each other.

Die Temperiervorrichtung 9 ist zur Vorfixierung mittels vier Schrauben 10 an dem Zellblock 1 befestigbar, wobei die Temperiervorrichtung 9 hierzu mit den Druckplatten 7 verschraubt ist.The tempering device 9 is for prefixing by means of four screws 10 at the cell block 1 fastened, wherein the tempering device 9 for this with the printing plates 7 is screwed.

Die stirnseitig an dem Zellblock 1 angeordneten Druckplatten 7 weisen jeweils zwei senkrecht zur Längsachse des Zellblockes 1 vertikal verlaufende Durchgangslöcher auf.The front side of the cell block 1 arranged printing plates 7 each have two perpendicular to the longitudinal axis of the cell block 1 vertical through holes on.

15 zeigt den Zellblock 1 im zusammengesetzten Zustand vor einer Befestigung der Temperiervorrichtung 9 in einer perspektivischen Ansicht, wobei der Zellblock 1 kopfstehend dargestellt ist. 15 shows the cell block 1 in the assembled state before attachment of the temperature control device 9 in a perspective view, wherein the cell block 1 is shown upside down.

Eine perspektivische Ansicht des Zellblockes 1 mit an diesem befestigter, d. h. vorfixierter, Temperiervorrichtung 9 ist in 16 gezeigt.A perspective view of the cell block 1 with at this fixed, ie prefixed, tempering 9 is in 16 shown.

Zur Verpressung des Zellblockes 1 mit dem Gehäuseunterteil 15 des Batteriegehäuses sind jeweils zwei Befestigungselemente 13 in Form vergleichsweise langer Schrauben vorgesehen, wie in 17 näher gezeigt ist. Jeweils ein Befestigungselement 13 ist in ein Durchgangsloch 7.2 einführbar und mit dem Gehäuseunterteil 15 verschraubbar. Dabei ist zwischen der Temperiervorrichtung 9 und dem Gehäuseunterteil 15 ein flächiges elastisches und thermisch isolierendes Element 14 angeordnet.For pressing the cell block 1 with the housing lower part 15 of the battery case are each two fasteners 13 provided in the form of comparatively long screws, as in 17 is shown in more detail. In each case a fastener 13 is in a through hole 7.2 insertable and with the lower housing part 15 screwed. It is between the tempering 9 and the lower housing part 15 a flat elastic and thermally insulating element 14 arranged.

Wie das Gehäuseoberteil 12 in der ersten Ausführungsform weist das Gehäuseunterteil 15 Aufnahmeeinheiten 15.1 auf, in welche die Befestigungselemente 13 zum Anpressen des Zellblockes 1 an das Gehäuseunterteil 15 einschraubbar sind.Like the upper part of the housing 12 in the first embodiment, the lower housing part 15 receiving units 15.1 in which the fasteners 13 for pressing the cell block 1 to the lower housing part 15 can be screwed.

In 18 ist eine perspektivische Ansicht des mit dem Gehäuseunterteil 15 verschraubten und somit verpressten Zellblockes 1 dargestellt. Durch die Verschraubung wird das Gehäuseunterteil 15 in Richtung des Zellblockes 1 gezogen, wodurch die Temperiervorrichtung 9 gegen den Zellblock 1 gepresst wird. Mittels des Verpressen liegt die Temperiervorrichtung 9 weitestgehend vollflächig an den Zellblock 1 an, wodurch ein Wärmeübergang von den Einzelzellen 2 zu der Temperiervorrichtung 9 und umgekehrt verbessert ist.In 18 is a perspective view of the housing with the lower part 15 screwed and thus compressed cell block 1 shown. By screwing the housing lower part 15 in the direction of the cell block 1 pulled, causing the tempering 9 against the cell block 1 is pressed. By means of compression is the tempering 9 largely completely to the cell block 1 causing heat transfer from the individual cells 2 to the tempering device 9 and vice versa.

Die 19 und 20 zeigen jeweils eine Schnittdarstellung des Zellblockes 1 und des Gehäuseunterteiles 15. Dabei zeigt 19 den Zellblock 1 vor einer Montage mit dem Gehäuseunterteil 15 und 20 nach der Montage.The 19 and 20 each show a sectional view of the cell block 1 and the housing lower part 15 , It shows 19 the cell block 1 before mounting with the lower housing part 15 and 20 after assembly.

Im Detail zeigt die 19 den Zellblock 1 mit in den Durchgangslöchern 7.2 angeordneten Befestigungselementen 13 im unverschraubten Zustand, wobei zwischen dem Zellblock 1 und dem Gehäuseunterteil 15 das elastische Element 14 angeordnet ist.In detail shows the 19 the cell block 1 with in the through holes 7.2 arranged fasteners 13 in the unscrewed state, being between the cell block 1 and the lower housing part 15 the elastic element 14 is arranged.

In 20 ist das mit dem Zellblock 1 verspannte Gehäuseunterteil 15 des Batteriegehäuses und der zwischen dem Zellblock 1 und dem Gehäuseunterteil 15 angeordnete und vollflächig an dem Zellblock 1 anliegende Temperiervorrichtung 9 dargestellt.In 20 is that with the cell block 1 tensioned housing base 15 of the battery case and between the cell block 1 and the lower housing part 15 arranged and over the entire surface of the cell block 1 fitting tempering device 9 shown.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Zellblockcell block
22
Einzelzellesingle cell
33
ElektrodenfolienanordnungElectrode foil arrangement
44
Zellgehäusecell case
55
Zellpolcell pole
66
Halteelementretaining element
77
Druckplatteprinting plate
7.17.1
Konsoleconsole
7.27.2
DurchgangslochThrough Hole
88th
Spannbandstrap
99
Temperiervorrichtungtempering
1010
Schraubescrew
1111
WärmeleitfolieHeat conducting
1212
GehäuseoberteilHousing top
12.112.1
Aufnahmeeinheitrecording unit
1313
Befestigungselementfastener
1414
elastisches Elementelastic element
1515
GehäuseunterteilHousing bottom
15.115.1
Aufnahmeeinheitrecording unit
1616
ZellverbinderplatineCell connector board
1717
Bügelhanger
AA
Aussparungrecess

Claims (10)

Batterie mit zumindest einem Zellblock (1) mit einer vorgegebenen Anzahl von elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteten Einzelzellen (2), einer Temperiervorrichtung (9) und einem ein Gehäuseunterteil (15) und ein Gehäuseoberteil (12) umfassendes Batteriegehäuse, wobei die Temperiervorrichtung (9) zwischen dem Zellblock (1) und dem Gehäuseunterteil (15) und/oder zwischen dem Zellblock (1) und dem Gehäuseoberteil (12) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spannvorrichtung zum Verspannen des Zellblockes (1) mit dem Gehäuseunterteil (15) und/oder mit dem Gehäuseoberteil (12) vorgesehen ist, wobei die Spannvorrichtung derart ausgebildet ist, dass die zwischen dem Zellblock (1) und dem Gehäuseunterteil (15) und/oder zwischen dem Zellblock (1) und dem Gehäuseoberteil (12) angeordnete Temperiervorrichtung (9) vollflächig an dem Zellblock (1) anliegt und mit diesem verpresst ist.Battery with at least one cell block ( 1 ) with a predetermined number of electrically connected in series and / or parallel individual cells ( 2 ), a tempering device ( 9 ) and a housing lower part ( 15 ) and an upper housing part ( 12 ) comprehensive battery housing, wherein the temperature control device ( 9 ) between the cell block ( 1 ) and the lower housing part ( 15 ) and / or between the cell block ( 1 ) and the upper housing part ( 12 ) is arranged, characterized in that a clamping device for clamping the cell block ( 1 ) with the housing lower part ( 15 ) and / or with the upper housing part ( 12 ) is provided, wherein the tensioning device is designed such that between the cell block ( 1 ) and the lower housing part ( 15 ) and / or between the cell block ( 1 ) and the upper housing part ( 12 ) arranged tempering device ( 9 ) over the entire surface of the cell block ( 1 ) and is pressed with this. Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Spannvorrichtung zumindest eine an einer stirnseitig an dem Zellblock (1) angeordneten Druckplatte (7) angeordnete oder ausgebildete Konsole (7.1) umfasst.Battery according to claim 1, characterized in that the at least one clamping device at least one at a front side of the cell block ( 1 ) arranged pressure plate ( 7 ) arranged or formed console ( 7.1 ). Batterie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Konsole (7.1) eine durchgehende Aussparung (A) zur Aufnahme eines Befestigungselementes (13) aufweist, welches mit dem Gehäuseunterteil (15) oder dem Gehäuseoberteil (12) verbindbar ist. Battery according to claim 2, characterized in that the at least one console ( 7.1 ) a continuous recess (A) for receiving a fastener ( 13 ), which with the housing lower part ( 15 ) or the upper housing part ( 12 ) is connectable. Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gehäuseunterteil (15) oder dem Gehäuseoberteil (12) des Batteriegehäuses und der Temperiervorrichtung (9) zumindest ein elastisches Element (14) angeordnet ist.Battery according to one of the preceding claims, characterized in that between the housing lower part ( 15 ) or the upper housing part ( 12 ) of the battery housing and the temperature control device ( 9 ) at least one elastic element ( 14 ) is arranged. Batterie nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine elastische Element (14) eine Spannmatte, ein Vlies und/oder eine Wellfeder ist.Battery according to claim 4, characterized in that the at least one elastic element ( 14 ) is a tension mat, a fleece and / or a corrugated spring. Batterie nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine elastische Element (14) als thermisches Isolationselement ausgebildet ist.Battery according to claim 4 or 5, characterized in that the at least one elastic element ( 14 ) is designed as a thermal insulation element. Batterie nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine elastische Element (14) aus geschäumten Kunststoff gebildet ist.Battery according to one of claims 4 to 6, characterized in that the at least one elastic element ( 14 ) is formed from foamed plastic. Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiervorrichtung (9) zumindest kraftschlüssig an dem Zellblock (1) vorfixiert ist.Battery according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature control device ( 9 ) at least non-positively on the cell block ( 1 ) is prefixed. Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zellblock (1) mittels Spannmitteln in axialer Richtung verpresst ist.Battery according to one of the preceding claims, characterized in that the cell block ( 1 ) is compressed by means of clamping means in the axial direction. Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie eine Fahrzeugbatterie für ein Elektrofahrzeug, ein Hybridfahrzeug oder ein mit Brennstoffzellen betriebenes Fahrzeug ist.Battery according to one of the preceding claims, characterized in that the battery is a vehicle battery for an electric vehicle, a hybrid vehicle or a fuel cell powered vehicle.
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