DE102013021232A1

DE102013021232A1 - battery

Info

Publication number: DE102013021232A1
Application number: DE102013021232.4A
Authority: DE
Inventors: Jens Meintschel; Dirk Schröter; Knut Welke
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2013-12-14
Filing date: 2013-12-14
Publication date: 2015-06-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterie (B) mit einem Batteriegehäuse (B1.1), umfassend eine Anzahl elektrisch in Reihe und/oder parallel verschalteter Einzelzellen (2). Dabei ist vorgesehen, dass die Einzelzellen (2) in mehreren elektrisch voneinander isolierten Zellblöcken (1) angeordnet und mittels einer aus einem elektrisch isolierenden Material gebildeten Haltevorrichtung (12) gemeinsam mit dem Batteriegehäuse (B1.1) kraft- und/oder form- und/oder stoffschlüssig verbindbar sind.The invention relates to a battery (B) having a battery housing (B1.1), comprising a number of individual cells (2) connected electrically in series and / or in parallel. It is provided that the individual cells (2) arranged in a plurality of electrically isolated cell blocks (1) and by means of a formed of an electrically insulating material holding device (12) together with the battery case (B1.1) force and / or shape and / or cohesively connectable.

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterie gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a battery according to the preamble of claim 1.

Hochvolt-Batterien für Fahrzeuganwendungen bestehen aus einer Anzahl elektrisch seriell und/oder parallel geschalteten Einzelzellen, die sich mit der dazugehörenden Elektronik und Kühlung in einem gemeinsamen Gehäuse befinden. Die Einzelzellen sind in so genannten Zellblöcken zusammengefasst, die jeweils eine Mehrzahl von Einzelzellen inklusive deren mechanischer Fixierung, Kontaktierung und Einrichtungen zur Temperierung umfassen.High-voltage batteries for vehicle applications consist of a number of electrically series and / or parallel-connected single cells, which are located with the associated electronics and cooling in a common housing. The individual cells are combined in so-called cell blocks, each comprising a plurality of individual cells including their mechanical fixation, contacting and temperature control devices.

Bei rechteckig ausgebildeten Einzelzellen, wie beispielsweise sogenannten Pouchzellen oder prismatische Hardcasezellen, werden zur Bildung eines Zellblocks diese mittels Halteelementen fixiert, die entweder zwischen den Einzelzellen angeordnet sind oder diese jeweils umschließen, wobei ein Halteelement dazu in Schalenform beziehungsweise in Rahmenform ausgebildet ist. Die mechanische Fixierung der Zellen erfolgt im Wesentlichen kraftschlüssig durch Reibung zwischen den Halteelementen und den Einzelzellen, wenn der Zellblock über Spannelemente, z. B. Zuganker, Gewindestangen, Schrauben, Spannbänder, und Druckplatten verpresst wird. Als Rundzellen ausgebildete Einzelzellen werden üblicherweise in Gestellen fixiert.In the case of rectangular individual cells, such as, for example, so-called pouch cells or prismatic hardcase cells, these are fixed by means of holding elements, which are either arranged between the individual cells or enclose these, in each case forming a cell block, wherein a holding element is designed in shell form or in frame form. The mechanical fixation of the cells is substantially non-positively by friction between the holding elements and the individual cells when the cell block via clamping elements, for. As tie rods, threaded rods, screws, straps, and pressure plates is pressed. Single cells designed as round cells are usually fixed in racks.

Die einer Vorspannung des Zellblocks dienenden Komponenten, wie Druckplatten und Spannelemente, Haltegestelle für die Einzelzellen sowie Kühlplatten sind zumindest teilweise aus Metall ausgeführt und sind aufgrund der Befestigung im Batteriegehäuse mit einem elektrischen Massepotential verbunden. Das Batteriegehäuse ist aus Festigkeits- und Sicherheitsgründen sowie aus Gründen der elektromagnetischen Verträglichkeit ebenfalls im Wesentlichen aus Metall gebildet. Weiterhin ist ein Kühlmittel der Batterie, z. B. Wasser, Kältemittel der Fahrzeugklimaanlage, welches in der Regel elektrisch leitfähig ist, ebenfalls mit einem elektrischen Massepotential verbunden.The components of a bias of the cell block serving as printing plates and clamping elements, holding frames for the individual cells and cooling plates are at least partially made of metal and are connected due to the attachment in the battery case with an electrical ground potential. The battery case is also made essentially of metal for strength and safety reasons and for reasons of electromagnetic compatibility. Furthermore, a coolant of the battery, for. As water, refrigerant the vehicle air conditioning system, which is usually electrically conductive, also connected to an electrical ground potential.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Batterie anzugeben.The invention is based on the object to provide a comparison with the prior art improved battery.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Batterie mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.The object is achieved by a battery having 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 mit einem Batteriegehäuse umfasst eine Anzahl elektrisch in Reihe und/oder parallel verschalteter Einzelzellen. Erfindungsgemäß sind die Einzelzellen in mehreren elektrisch voneinander isolierten Zellblöcken angeordnet und mittels einer aus einem elektrisch isolierenden Material gebildeten Haltevorrichtung gemeinsam mit dem Batteriegehäuse kraft- und/oder form- und/oder stoffschlüssig verbindbar.A battery with a battery housing comprises a number of individual cells electrically connected in series and / or in parallel. According to the invention, the individual cells are arranged in a plurality of cell blocks which are electrically insulated from one another and can be positively and / or positively and / or materially connected to the battery housing by means of a retaining device formed from an electrically insulating material.

Durch die Aufteilung der Einzelzellen in mehrere Zellblöcke und einer Befestigung dieser an einer gemeinsamen elektrisch isolierenden Haltevorrichtung, ist es möglich, eine bauraumsparende elektrische Isolierung der spannungsführenden Komponenten einer Batterie, d. h. die Pole der Einzelzellen, die Zellverbinder, die Gehäuse der Einzelzellen und die Temperiervorrichtung, von einem elektrischen Massepotential zu realisieren. Dies ist insbesondere bei Batterien mit vergleichsweise hohen Spannungslagen von Vorteil, welche einen erhöhten Bauraum- und Materialbedarf zur Realisierung der elektrischen Isolierung der spannungsführenden Komponenten von dem Massepotential benötigen. Weiterhin sind mittels der gemeinsamen Haltevorrichtung die spannungsführenden Komponenten der Zellblöcke voneinander elektrisch isoliert.By dividing the individual cells into several cell blocks and attaching them to a common electrically insulating holding device, it is possible to save a space-saving electrical insulation of the live components of a battery, d. H. the poles of the individual cells, the cell connectors, the housing of the individual cells and the tempering, to realize an electrical ground potential. This is particularly advantageous in batteries with relatively high voltage levels, which require increased space and material requirements for realizing the electrical insulation of the live components of the ground potential. Furthermore, by means of the common holding device, the live components of the cell blocks are electrically isolated from each other.

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 in perspektivischer Ansicht einen Zellblock einer Batterie in einer teilweisen Explosionsdarstellung, 1 1 is a perspective view of a cell block of a battery in a partially exploded view;

2 schematisch in perspektivischer Ansicht die Batterie im zusammengesetzten Zustand, 2 schematically in perspective view the battery in the assembled state,

3 schematisch eine Schnittdarstellung des Zellblocks der Batterie, 3 schematically a sectional view of the cell block of the battery,

4 schematisch ein Schaltbild einer Batterie mit drei Zellblöcken und einem batterieinternen Temperierkreislauf, 4 schematically a circuit diagram of a battery with three cell blocks and a battery-internal temperature control,

5 schematisch ein Schaltbild einer Batterie gemäß 3 mit einem Wärmetauschelement, 5 schematically a circuit diagram of a battery according to 3 with a heat exchange element,

6 schematisch eine perspektivische Ansicht einer halbtransparent dargestellten Temperiervorrichtung, 6 schematically a perspective view of a semitransparent shown tempering,

7 schematisch eine Schnittdarstellung eines Ausschnitts einer Kanalstruktur der Temperiervorrichtung mit einem Isolierungselement, 7 1 is a schematic sectional view of a section of a channel structure of the temperature control device with an insulation element;

8 schematisch in perspektivischer Ansicht eine Batterie mit drei Zellblöcken in einer teilweisen Explosionsdarstellung, 8th 1 is a perspective view of a battery with three cell blocks in a partially exploded view;

9 schematisch in perspektivischer Ansicht die Batterie gemäß 8 im zusammengesetzten Zustand, 9 schematically in perspective view of the battery according to 8th in the assembled state,

10 schematisch eine Schnittdarstellung der Batterie gemäß 9 und 10 schematically a sectional view of the battery according to 9 and

11 schematisch ein vergrößerter Ausschnitt der Schnittdarstellung gemäß 10. 11 schematically an enlarged section of the sectional view according to 10 ,

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

Die 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer teilweisen Explosionsdarstellung eines Zellblockes 1 für eine Batterie B, insbesondere eine Hochvolt-Batterie, für ein Fahrzeug. Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Elektrofahrzeug, um ein Hybridfahrzeug oder um ein mit Brennstoffzellen betriebenes Fahrzeug handeln, wobei die Batterie B eine Traktionsbatterie ist. Die 2 zeigt den Zellblock 1 im zusammengesetzten Zustand. In 3 ist der zusammengesetzte Zellblock 1 in einer Schnittdarstellung, insbesondere in einem Querschnitt, dargestellt.The 1 shows a perspective view of a partial exploded view of a cell block 1 for a battery B, in particular a high-voltage battery, for a vehicle. The vehicle may be an electric vehicle, a hybrid vehicle, or a fuel cell-powered vehicle, where the battery B is a traction battery. The 2 shows the cell block 1 in the assembled state. In 3 is the composite cell block 1 in a sectional view, in particular in a cross section shown.

Der Zellblock 1 weist eine Anzahl von Einzelzellen 2 auf, welche als bipolare Rahmenflachzellen ausgebildet sind, wobei eine elektrochemisch aktive Elektrodenfolienanordnung in einem vergleichsweise stabilen Gehäuse angeordnet ist. An einer Oberseite der Einzelzelle 2 sind zwei elektrische Pole 2.1 der Einzelzelle 2 angeordnet.The cell block 1 has a number of single cells 2 which are formed as bipolar frame flat cells, wherein an electrochemically active electrode foil arrangement is arranged in a comparatively stable housing. At a top of the single cell 2 are two electrical poles 2.1 the single cell 2 arranged.

Zur mechanischen Fixierung der Einzelzellen 2 sowie zur gegenseitigen elektrischen Isolierung innerhalb des Zellblockes 1 sind Halteelemente 3 in einer ersten Ausführungsform vorgesehen, in welcher diese als Doppelhalbschalen ausgebildet sind, wobei eine Einzelzelle 2 zwischen zwei Halteelementen 3 angeordnet ist. Dabei sind die Halteelemente 3 aus Kunststoff elektrisch gebildet und derart ausgeformt, dass die Pole 2.1 der jeweiligen Einzelzelle 2 zur elektrischen Verschaltung freiliegen.For the mechanical fixation of single cells 2 as well as for mutual electrical isolation within the cell block 1 are holding elements 3 provided in a first embodiment, in which they are formed as double half-shells, wherein a single cell 2 between two retaining elements 3 is arranged. Here are the retaining elements 3 made of plastic electrically formed and shaped such that the poles 2.1 the respective single cell 2 to be exposed for electrical connection.

In einem jeweiligen Eckbereich der Halteelemente 3, insbesondere an einer einer Einzelzelle 1 zugewandten Kontaktseite, ist ein Metalleinsatz 4 eingebracht, dessen Längsachse parallel zur Längsachse des Zellblockes 1 verläuft. Der Metalleinsatz 4 ist hülsenförmig ausgebildet und weist ein Durchgangsloch auf, durch welches eine Gewindestange 5, ein Zuganker und/oder ein anderes Spannmittel zur axialen Verpressung des Zellblockes 1 hindurchführbar ist.In a respective corner region of the holding elements 3 , in particular on one of a single cell 1 facing contact side, is a metal insert 4 introduced, the longitudinal axis parallel to the longitudinal axis of the cell block 1 runs. The metal insert 4 is sleeve-shaped and has a through hole through which a threaded rod 5 , a tie rod and / or other clamping means for axial compression of the cell block 1 can be passed.

An der jeweiligen Stirnseite des Zellblockes 1 ist eine Druckplatte 6 zur verbesserten axialen Verpressung angeordnet, wobei die Druckplatten 6 in ihren Eckbereichen ebenfalls Aussparungen aufweisen, durch die die Gewindestangen 5 hindurch führbar sind. Zur axialen Verpressung sind auf zumindest ein Ende der Gewindestangen 5 Schraubenmuttern 7 aufschraubbar. Weiterhin weisen die Druckplatten 6 an ihren unteren Eckbereichen jeweils eine abragende Ausformung auf, welche als Durchgangsöffnung zum Hindurchführen eines Befestigungselements und damit zur kraft- und formschlüssigen Fixierung des Zellblocks 1 mit einem Batteriegehäuse B1.1 dienen.At the respective end of the cell block 1 is a printing plate 6 arranged for improved axial compression, wherein the pressure plates 6 In their corner areas also have recesses through which the threaded rods 5 can be guided through. For axial compression are on at least one end of the threaded rods 5 nuts 7 screwed. Furthermore, the printing plates have 6 at their lower corner regions in each case a projecting shape, which as a through hole for passing a fastener and thus for non-positive and positive fixing of the cell block 1 serve with a battery case B1.1.

Um die Einzelzellen 2 elektrisch miteinander zu verschalten, ist auf einer Oberseite des Zellblockes 1 eine Zellverbinderplatine 8 angeordnet, die mittels Überlapp-Laserschweißung stoffschlüssig mit den Polen 2.1 verbindbar ist. An der Zellverbinderplatine 8 sind Anschlusselemente 8.1 angeordnet oder ausgebildet, die zumindest zur Stromentnahme des von dem Zellblock 1 erzeugten Stromes vorgesehen sind.To the single cells 2 electrically interconnect with each other is on top of the cell block 1 a cell connector board 8th arranged, which by means of overlap laser welding cohesively with the poles 2.1 is connectable. At the cell connector board 8th are connection elements 8.1 arranged or formed, at least for the current drain of the cell block 1 generated stream are provided.

An einer Unterseite des Zellblockes 1 ist eine Temperiervorrichtung 9 angeordnet, die eine Platte 9.1 mit einer in dieser Platte 9.1 angeordneten, weitestgehend metallisch ausgebildeten Kanalstruktur 9.2 aufweist, die von einem Temperiermedium M, z. B. Wasser oder ein Kältemittel einer Klimaanlage des Fahrzeuges, durchströmbar ist. Das Temperiermedium M ist vorzugsweise elektrisch nicht leitend ausgebildet, da die Platte 9.1 aus einem elektrisch leitfähigen Material, wie z. B. Aluminium, gebildet ist. Die Kanalstruktur 9.2 ist beispielsweise in die Platte 9.1 eingegossen.At a bottom of the cell block 1 is a tempering device 9 arranged a plate 9.1 with one in this plate 9.1 arranged, largely metallically formed channel structure 9.2 having, of a temperature control M, z. B. water or a refrigerant of an air conditioner of the vehicle, can flow. The tempering medium M is preferably formed electrically non-conductive, since the plate 9.1 made of an electrically conductive material, such. B. aluminum, is formed. The channel structure 9.2 is for example in the plate 9.1 cast.

Die Temperiervorrichtung 9 bildet einen batterieinternen Temperierkreislauf, wobei zur Kopplung dessen mit einem Fahrzeug-Klimakreislauf, die Temperiervorrichtung 9 zwei Anschlussstellen 9.3 als Einlass- und Auslassöffnung aufweist. Die Platte 9.1 der Temperiervorrichtung 9 ist randseitig mittels Schrauben 10 an dem Zellblock 1, insbesondere den Halteelementen 3, befestigt. Weiterhin weist die Temperiervorrichtung 9 weitere Ausformungen 9.4 auf, die an jeweils einer Stirnseite der Platte 9.1 abragend von dieser angeordnet sind und eine Durchgangsöffnung zum Hindurchführen eines Befestigungselements aufweisen, wobei die Durchgangsöffnung einer weiteren Ausformung 9.4 im zusammengesetzten Zustand des Zellblocks 1 in Flucht mit der Durchgangsöffnung einer Ausformung 6.1 der Druckplatte 6 ist.The tempering device 9 forms a battery-internal tempering circuit, wherein for the coupling of it with a vehicle air conditioning circuit, the temperature control 9 two connection points 9.3 having as inlet and outlet opening. The plate 9.1 the tempering device 9 is on the edge by means of screws 10 at the cell block 1 , in particular the holding elements 3 , attached. Furthermore, the tempering device 9 further formations 9.4 on, on each one end face of the plate 9.1 are arranged projecting from this and have a passage opening for the passage of a fastener, wherein the passage opening of a further formation 9.4 in the assembled state of the cell block 1 in alignment with the passage opening of a molding 6.1 the printing plate 6 is.

Zum Toleranzausgleich und zur verbesserten thermischen Ankopplung der Temperiervorrichtung 9 an die Einzelzellen 2 ist zwischen diesen eine elektrisch isolierende Wärmeleitfolie 11 angeordnet. Eine Dicke der Wärmeleitfolie 11 und/oder ein seitlicher Überstand der Wärmeleitfolie 11 gegenüber der Temperiervorrichtung 9 ist dabei abhängig von einer vorbestimmbaren Spannungslage der Batterie B.For tolerance compensation and for improved thermal coupling of the temperature control 9 to the individual cells 2 is between these an electrically insulating heat conducting foil 11 arranged. A thickness of the heat-conducting foil 11 and / or a lateral projection of the heat-conducting foil 11 opposite the tempering device 9 is dependent on a predeterminable voltage position of the battery B.

Die Metalleinsätze 4 der endseitig angeordneten Halteelemente 3 kontaktieren mit den metallisch ausgeführten Druckplatten 6, die an einem Batteriegehäuse B1.1 befestigt sind. Die Gewindestangen 5 sind durch die Metalleinsätze 4 geführt, wobei die Metalleinsätze 4 mit einem elektrischen Massepotential verbunden sind. The metal inserts 4 the end arranged holding elements 3 contact with the metallic printing plates 6 , which are attached to a battery case B1.1. The threaded rods 5 are through the metal inserts 4 led, with the metal inserts 4 are connected to an electrical ground potential.

Ist das Gehäuse der Einzelzellen 2 metallisch und führt Spannung, insbesondere niederohmig, oder weist das Gehäuse ein elektrisches Potential auf, insbesondere hochohmig, kann bei Berührung oder Annäherung, beispielsweise durch Unterschreitung einer erforderlichen Luft- und Kriechstrecke, der Elektrodenfolienanordnung und/oder dem Spannung führenden Gehäuse der Einzelzelle 2 an den Metalleinsatz 4 ein Kurzschluss auftreten. Weiterhin besteht durch einen elektrischen Kontakt zwischen dem Gehäuse der Einzelzelle 2 und dem mit dem Massepotential verbundenen Metalleinsatz 4 die Gefahr von elektrochemischer Korrosion sowie einer langfristigen Entladung der Einzelzelle 2.Is the housing of the single cells 2 Metallic and leads voltage, in particular low impedance, or the housing has an electrical potential, in particular high impedance, can contact or approach, for example, by falling below a required creepage distance, the electrode foil assembly and / or the voltage-carrying housing of the single cell 2 to the metal insert 4 a short circuit occur. Furthermore, there is an electrical contact between the housing of the single cell 2 and the metal insert connected to the ground potential 4 the danger of electrochemical corrosion as well as a long-term discharge of the single cell 2 ,

Um das Risiko eines elektrischen Kontaktes zwischen dem Metalleinsatz 4 und dem Gehäuse der Einzelzelle 2 zumindest zu verringern, ist ein Bereich zwischen der Einzelzelle 2 und dem jeweiligen Metalleinsatz 4 elektrisch isoliert. Dies kann mittels Abstandselementen und/oder Dichtelementen, wie z. B. einer Elastomerauflage, erfolgen.To the risk of electrical contact between the metal insert 4 and the housing of the single cell 2 At least reduce is an area between the single cell 2 and the respective metal insert 4 electrically isolated. This can be achieved by means of spacer elements and / or sealing elements, such. B. an elastomeric layer, done.

Für Batterien B mit hohen Spannungslagen entsteht dabei ein erhöhter Bauraum- und Materialbedarf zur Realisierung der elektrischen Isolierung der spannungsführenden Komponenten der Batterie B von dem elektrischen Massepotential.For batteries B with high voltage levels thereby creates an increased space and material requirements to realize the electrical insulation of the live components of the battery B of the electrical ground potential.

Zur Lösung des Problems werden die Einzelzellen 2 der Batterie B in mehreren Zellblöcken 1 angeordnet, wie es u. a. in den 4 und 5 dargestellt ist. Die 4 zeigt dabei eine vereinfachte Schaltanordnung der Batterie B.To solve the problem, the single cells 2 the battery B in several cell blocks 1 arranged as it is in the 4 and 5 is shown. The 4 shows a simplified switching arrangement of the battery B.

Die Batterie B umfasst drei Zellblöcke 1, welche jeweils eine Anzahl elektrisch seriell miteinander verschalteter Einzelzellen 2 aufweisen. Die Zellblöcke 1 sind über Stromschienen S, welche mit den Anschlusselementen 8.1 der Zellverbinderplatine 8 verbunden sind, ebenfalls elektrisch in Reihe miteinander geschaltet. Dabei sind die Zellblöcke 1 mit jeweils einer einem Zellblock 1 zugeordneten Platte 9.1 versehen. Die Kanalstrukturen 9.2 der Platten 9.1 sind kraft- und/oder form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden.The battery B includes three cell blocks 1 , which each have a number of individual cells electrically interconnected in series 2 exhibit. The cell blocks 1 are via busbars S, which are connected to the connection elements 8.1 the cell connector board 8th are connected, also electrically connected in series with each other. Here are the cell blocks 1 with one cell block each 1 associated plate 9.1 Mistake. The channel structures 9.2 the plates 9.1 are positively and / or positively and / or materially connected to each other.

Der batterieinterne Temperierkreislauf ist beispielsweise mit einem Fahrzeug-Klimakreislauf gekoppelt, wobei das durch die Kanalstruktur 9.2 strömende Temperiermedium M im vorliegenden Ausführungsbeispiel nicht leitend ausgebildet ist. Beispielsweise ist das Temperiermedium M ein entionisiertes Wasser, ein Transformatorenöl, ein getrocknetes Gas oder ein reines und getrocknetes Kältemittel der Fahrzeug-Klimaanlage.The battery-internal tempering circuit is coupled for example with a vehicle air conditioning circuit, which through the channel structure 9.2 flowing temperature control medium M is not formed conductive in the present embodiment. For example, the tempering medium M is a deionized water, a transformer oil, a dried gas or a pure and dried refrigerant of the vehicle air conditioner.

Die Zellblöcke 1 sind mittels einer in 8 näher gezeigten elektrisch isolierenden Haltevorrichtung 12 mit dem Batteriegehäuse B1.1 verbunden, wobei die metallischen Komponenten des jeweiligen Zellblocks 1, d. h. u. a. die Druckplatten 6, die Zuganker, die Gewindestangen 5, die Metalleinsätze 4, sowie die Temperiervorrichtung 9, von dem elektrischen Massepotential sowie zellblockweise gegeneinander elektrisch isoliert sind.The cell blocks 1 are by means of an in 8th shown in more detail electrically insulating holding device 12 connected to the battery case B1.1, wherein the metallic components of the respective cell block 1 , ie the printing plates 6 , the tie rods, the threaded rods 5 , the metal inserts 4 , as well as the tempering device 9 , are electrically isolated from the electrical ground potential and cell block wise against each other.

Für eine bauraumsparende elektrische Isolierung der Temperiervorrichtung 9 von dem elektrischen Massepotential sowie für eine gegenseitige elektrische Isolierung der jeweils den Zellblöcken 1 zugeordneten Kanalstruktur 9.2, sind die Kanalstrukturen 9.2 abschnittsweise elektrisch isolierend ausgebildet, wobei dazu diese insbesondere in einem Kopplungsbereich der Kanalstrukturen 9.2 ein Isolierungselement 14 aufweisen. Das Isolierungselement 14 ist beispielsweise aus einem Kunststoff gebildet und in der 7 näher dargestellt.For a space-saving electrical insulation of the temperature control 9 from the electrical ground potential as well as for mutual electrical isolation of each of the cell blocks 1 associated channel structure 9.2 , are the channel structures 9.2 Sectionally formed electrically insulating, with this in particular in a coupling region of the channel structures 9.2 an insulation element 14 exhibit. The insulation element 14 is for example made of a plastic and in the 7 shown in more detail.

In 5 ist die Schaltanordnung der Batterie B aus 3 gezeigt, wobei der batterieinterne Temperierkreislauf mit einem Fahrzeug-Klimakreislauf über ein Wärmetauschelement 15 gekoppelt ist. In dem batterieinternen Batteriekreislauf ist das nicht leitende Temperiermedium M angeordnet, welches über das Wärmetauschelement 15 thermisch mit dem Temperiermedium M des Fahrzeug-Klimakreislaufes gekoppelt ist, wobei das Wärmetauschelement 15 eine elektrisch isolierende Trennwand aufweist.In 5 is the switching arrangement of the battery B from 3 shown, wherein the battery-internal tempering circuit with a vehicle air conditioning circuit via a heat exchange element 15 is coupled. In the battery-internal battery circuit, the non-conductive temperature control medium M is arranged, which via the heat exchange element 15 thermally coupled to the temperature control M of the vehicle air conditioning circuit, wherein the heat exchange element 15 has an electrically insulating partition.

Damit ist eine elektrisch isolierende Ausbildung des batterieinternen Temperiermediums M sichergestellt, da das Temperiermedium M des Fahrzeug-Klimakreislaufs Verunreinigungen und eine entsprechende Restfeuchte aufweisen und somit elektrisch leitfähig ausgebildet sein kann.This ensures an electrically insulating formation of the battery-internal tempering medium M, since the tempering medium M of the vehicle air-conditioning circuit impurities and a corresponding residual moisture and thus may be formed electrically conductive.

Wird für den batterieinternen Temperierkreislauf ein elektrisch leitfähiges Temperiermedium M verwendet, sind die Innenseiten der Kanalstruktur 9.2 zumindest im Bereich der Zellblöcke 1 mit einem elektrisch isolierenden Material versehen.If an electrically conductive tempering medium M is used for the battery-internal tempering circuit, the insides of the channel structure are 9.2 at least in the area of cell blocks 1 provided with an electrically insulating material.

Die 6 zeigt eine Temperiervorrichtung 9 in einer halbtransparenten, perspektivischen Darstellung, wobei die Kanalstruktur 9.2 mit den Isolierungselementen 14 halbtransparent dargestellt ist.The 6 shows a tempering device 9 in a semitransparent, perspective view, with the channel structure 9.2 with the insulation elements 14 is shown semi-transparent.

In 7 ist eine Schnittdarstellung, insbesondere ein Längsschnitt, eines Abschnitts der Kanalstruktur 9.2 mit einem Isolierungselement 14 dargestellt. Die Kanalstruktur 9.2 ist im Bereich des Isolierungselements 14 unterbrochen oder ausgespart, wobei das Isolierungselement 14 den unterbrochenen bzw. ausgesparten Bereich umschließt. Dazu ist das Isolierungselement 14 korrespondierend zu der Kanalstruktur 9.2, z. B. als ein Stück Rohr, ausgeformt, wobei ein Innendurchmesser des Isolierungselements 14 mit einem Außendurchmesser der Kanalstruktur 9.2 korrespondiert. Die stirnseitigen Enden des Isolierungselements 14 sind mit der Kanalstruktur 9.2 verbunden, in dem diese die dem unterbrochenen bzw. ausgesparten Bereich zugewandten Enden der Kanalstruktur 9.2 umschließen. Der unterbrochene bzw. ausgesparte Bereich ist dabei insbesondere ein Kopplungsbereich zwischen zwei Kanalstrukturen 9.2 benachbarter Platten 9.1.In 7 is a sectional view, in particular a longitudinal section, of a portion of the channel structure 9.2 with an insulation element 14 shown. The channel structure 9.2 is in the area of insulation element 14 interrupted or recessed, wherein the insulation element 14 encloses the interrupted or recessed area. This is the isolation element 14 corresponding to the channel structure 9.2 , z. Example, formed as a piece of pipe, wherein an inner diameter of the insulating element 14 with an outer diameter of the channel structure 9.2 corresponds. The front ends of the insulation element 14 are with the channel structure 9.2 connected, in which this the broken or recessed area facing ends of the channel structure 9.2 enclose. The interrupted or recessed area is in particular a coupling area between two channel structures 9.2 neighboring plates 9.1 ,

Eine Verbindung der Kanalstruktur 9.2 mit dem Isolierungselement 14 kann beispielsweise mittels einer lösbaren Verbindung, wie z. B. eine Steckverbindung, realisiert sein, so dass die Platten 9.1 der Temperiervorrichtung 9 einfach und weitestgehend zerstörungsfrei voneinander trennbar sind. Zudem sind somit die Platten 9.1 der Temperiervorrichtung 9 zellblockweise gegeneinander sowie gemeinsam von dem elektrischen Massepotential weitestgehend elektrisch isoliert.A connection of the channel structure 9.2 with the insulation element 14 For example, by means of a detachable connection, such. B. a connector, be realized so that the plates 9.1 the tempering device 9 simple and largely non-destructively separable from each other. In addition, thus are the plates 9.1 the tempering device 9 cell blockwise against each other and as far as possible electrically isolated from the electrical ground potential.

Zur gegenseitigen elektrischen Isolierung der Zellblöcke 1 sowie zur elektrischen Isolierung der Zellblöcke 1 von dem Massepotential sind diese, wie bereits beschrieben, mittels einer elektrisch isolierenden Haltevorrichtung 12 mit dem metallisch ausgeführten Batteriegehäuse B1.1 verbunden.For mutual electrical isolation of the cell blocks 1 as well as for the electrical isolation of the cell blocks 1 from the ground potential, these are, as already described, by means of an electrically insulating holding device 12 connected to the metallic battery housing B1.1.

Dazu zeigt die 8 die Batterie B mit drei elektrisch in Reihe geschalteten Zellblöcken 1 mit einer Haltevorrichtung 12 und einem Teil des Batteriegehäuses B1.1, insbesondere einen Batteriegehäuseboden B1.2, in einer teilweisen Explosionsdarstellung.This shows the 8th the battery B with three cell blocks connected in series 1 with a holding device 12 and a part of the battery case B1.1, in particular a battery case bottom B1.2, in a partial exploded view.

Die Haltevorrichtung 12 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel plattenförmig ausgebildet und zweckmäßigerweise aus einem elektrisch isolierenden Material, wie z. B. Kunststoff, geformt.The holding device 12 is plate-shaped in the present embodiment and suitably made of an electrically insulating material, such. As plastic molded.

Die Zellblöcke 1 sind über als Schrauben 10 ausgebildete Befestigungselemente mit der Haltevorrichtung 12 kraft- und formschlüssig verbunden, wobei die Schrauben 10 durch die Ausformungen 6.1 der Druckplatten 6 und die weiteren Ausformungen 9.4 der Temperiervorrichtung 9 hindurchgeführt und in jeweils einer Aufnahmeöffnung 16 der Haltevorrichtung 12 fixiert sind.The cell blocks 1 are over than screws 10 trained fasteners with the fixture 12 positively and positively connected, with the screws 10 through the formations 6.1 the printing plates 6 and the other forms 9.4 the tempering device 9 passed and in each case a receiving opening 16 the holding device 12 are fixed.

Die Haltevorrichtung 12 ist wiederum kraft- und formschlüssig mit dem Batteriegehäuseboden B1.2 verbindbar, wobei an den Eckbereichen der Haltevorrichtung 12 jeweils eine Aussparung zum Hindurchführen eines Befestigungselements, insbesondere einer Schraube 10, angeordnet sind. Die Schrauben 10 werden in an einer Innenseite des Batteriegehäusebodens B1.2 angeordneten weiteren Aufnahmeöffnungen B1.3 fixiert. Die weiteren Aufnahmeöffnungen B1.3 sind dabei in einer von der Oberfläche der Innenseite des Batteriegehäusebodens B1.2 senkrecht abragenden Ausformung angeordnet, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel ringförmig ausgebildet ist.The holding device 12 is in turn positively and positively connected to the battery housing base B1.2, wherein at the corner regions of the holding device 12 in each case a recess for the passage of a fastening element, in particular a screw 10 , are arranged. The screws 10 are fixed in arranged on an inner side of the battery housing bottom B1.2 further receiving openings B1.3. The further receiving openings B1.3 are arranged in a form projecting vertically from the surface of the inside of the battery housing bottom B1.2 shaping, which is annular in the present embodiment.

Die Haltevorrichtung 12 weist dazu an ihren Eckbereichen annähernd korrespondierend ausgeformte Hinterschneidungen auf, so dass im zusammengesetzten Zustand der Batterie B ein zusätzlicher Formschluss zwischen der Haltevorrichtung 12 und dem Batteriegehäuseboden B1.2 gebildet ist, wie es in den 10 und 11 zu erkennen ist.The holding device 12 has at its corners approximately correspondingly shaped undercuts, so that in the assembled state of the battery B, an additional positive connection between the holding device 12 and the battery case bottom B1.2 is formed as shown in the 10 and 11 can be seen.

Alternativ können anstelle der Schrauben 10 auch andere zum Kraft- und Formschluss geeignete Befestigungselemente, z. B. Bolzen, Niete usw., verwendet werden. Denkbar ist auch ein zusätzlicher Stoffschluss zwischen den Zellblöcken 1 und der Haltevorrichtung 12 und/oder zwischen der Haltevorrichtung 12 und dem Batteriegehäuse B1.1.Alternatively, instead of the screws 10 Other suitable for force and form-fitting fasteners, z. As bolts, rivets, etc., are used. Also conceivable is an additional material bond between the cell blocks 1 and the holding device 12 and / or between the holding device 12 and the battery case B1.1.

Die 9 zeigt die Batterie B im zusammengesetzten Zustand. In 10 ist eine Schnittdarstellung, insbesondere ein Querschnitt, der zusammengesetzten Batterie B dargestellt. 11 zeigt eine Schnittdarstellung eines vergrößerten Ausschnitts der Batterie B mit einer Druckplatte 6 eines Zellblocks 1, der Haltevorrichtung 12 und dem Batteriegehäuseboden B1.2.The 9 shows the battery B in the assembled state. In 10 is a sectional view, in particular a cross section, the composite battery B shown. 11 shows a sectional view of an enlarged section of the battery B with a pressure plate 6 a cell block 1 , the holding device 12 and the battery case bottom B1.2.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Zellblockcell block
22: EinzelzellenSingle cells
2.12.1: Polpole
33: Halteelementretaining element
44: Metalleinsatzmetal insert
55: Gewindestangethreaded rod
66: Druckplatteprinting plate
6.16.1: Ausformungformation
77: Schraubenmutternut
88th: ZellverbinderplatineCell connector board
8.18.1: Anschlusselementeconnection elements
99: Temperiervorrichtungtempering
9.19.1: Platteplate
9.29.2: Kanalstrukturchannel structure
9.39.3: Anschlussstellejunction
9.49.4: weitere Ausformungfurther shaping
1010: Schraubescrew
1111: WärmeleitfolieHeat conducting
1212: Haltevorrichtungholder
1313: Pumpepump
1414: Isolierungselementinsulation element
1515: WärmetauschelementHeat exchange element
1616: Aufnahmeöffnungenreceiving openings
BB: Batteriebattery
B1.1B1.1: Batteriegehäusebattery case
B1.2B1.2: BatteriegehäusebodenBattery case back
B1.3B1.3: weitere Aufnahmeöffnungenfurther receiving openings
MM: Temperiermediumtempering
SS: Stromschieneconductor rail

Claims

Battery (B) with a battery housing (B1.1), comprising a number of individual cells electrically connected in series and / or in parallel ( 2 ), characterized in that the individual cells ( 2 ) in several electrically isolated cell blocks ( 1 ) and by means of a retaining device formed from an electrically insulating material ( 12 ) together with the battery case (B1.1) are positively and / or positively and / or cohesively connectable.

Battery (B) according to claim 1, characterized in that the holding device ( 12 ) is formed as a plate and has dimensions at least corresponding to the dimensions of the cell blocks ( 1 ) are.

Battery (B) according to claim 1 or 2, characterized in that one of a number of cell blocks ( 1 ) corresponding number of plates ( 9.1 ) formed tempering device ( 9 ) for tempering the individual cells ( 2 ), whereby channel structures ( 9.2 ) of the plates ( 9.1 ) are positively and / or positively and / or materially connectable to each other.

Battery (B) according to claim 3, characterized in that the channel structures ( 9.2 ) are formed at least partially electrically insulating.

Battery (B) according to claim 4, characterized in that the channel structures ( 9.2 ) by means of an electrical insulation element ( 14 ) are positively and / or positively and / or materially connectable to each other.

Battery (B) according to claim 5, characterized in that the insulating element ( 14 ) detachable with the channel structures ( 9.2 ) is connectable.

Battery (B) according to one of the preceding claims, characterized in that the cell blocks ( 1 ) are connected in series with each other.