DE102013107668A1 - Battery i.e. secondary battery, for use in vehicle, has cell or module carrier comprising cooling channel formed in symmetrical plane, and battery module, where channel is cast in module carrier during casting process of module carrier - Google Patents

Battery i.e. secondary battery, for use in vehicle, has cell or module carrier comprising cooling channel formed in symmetrical plane, and battery module, where channel is cast in module carrier during casting process of module carrier Download PDF

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Abstract

The battery has a cell or module carrier (1), and a battery module comprising stacked battery cells (2) and thermally connected with the carrier, where the carrier has I, C or H-shaped cross-section. The carrier comprises a cooling channel (3) formed in a symmetrical plane (1a), where the channel is cast in the carrier during casting process of the carrier. An inlet and an outlet of the channel are arranged on a same narrow side of the carrier, where the carrier is designed as a single-piece. The channel is formed by a tube made from metal, where the carrier is made from aluminum. The module carrier is electrically insulated by painting, powder coating or dip coating.

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterie, insbesondere Sekundärbatterie, mit zumindest einem Zell- oder Modulträger, mit welchem zumindest eine Batteriezelle oder zumindest ein aus mehreren gestapelten Batteriezellen bestehender Batteriemodul thermisch verbunden ist, wobei der Zell- oder Modulträger zumindest einen Kühlkanal aufweist. The invention relates to a battery, in particular a secondary battery, with at least one cell or module carrier, with which at least one battery cell or at least one of several stacked battery cells existing battery module is thermally connected, wherein the cell or module carrier has at least one cooling channel.

Die DE 10 2008 061 755 A1 beschreibt eine Halte- und Kühlungsvorrichtung für zumindest eine Energiespeichereinheit, wobei die Halte- und Kühlungsvorrichtung eine Mehrzahl von daran stoffschlüssig befestigten Kühlblechen aufweist. Die stoffschlüssige Verbindung ist dabei durch Verlöten oder Verschweißen der Kühlungsgrundplatte mit den Kühlblechen hergestellt, so dass eine metallische Verbindung zwischen der Kühlungsgrundplatte und den Kühlblechen ausgebildet ist. Zur Kühlung der Kühlungsgrundplatte sind angelötete oder innenliegende Kühlrohre vorgesehen. Problematisch ist dabei die zuverlässige thermische Anbindung der Wärmeableitbleche an die Kühlplatte. The DE 10 2008 061 755 A1 describes a holding and cooling device for at least one energy storage unit, wherein the holding and cooling device has a plurality of materially secured thereto cooling plates. The cohesive connection is made by soldering or welding the cooling base plate to the cooling plates, so that a metallic connection between the cooling base plate and the cooling plates is formed. To cool the cooling base plate soldered or internal cooling tubes are provided. The problem is the reliable thermal connection of Wärmeableitbleche to the cooling plate.

Aus der WO 2011/076 940 A1 ist ein Akkumulator mit mehreren benachbart angeordneten spannungserzeugenden Zellen bekannt, zwischen welchen I- bzw. H-förmige Zwischenelemente angeordnet sind. In einer weiteren Ausführungsvariante werden plattenförmige Zwischenelemente geoffenbart, die samt den Zellen in einem Tragelement angeordnet sind. Die Zwischenelemente weisen Rippen auf, zwischen denen Kanäle zur Führung eines Wärmeträgers ausgebildet sind. From the WO 2011/076 940 A1 is an accumulator with a plurality of adjacently arranged voltage-generating cells known between which I- or H-shaped intermediate elements are arranged. In a further embodiment, plate-shaped intermediate elements are disclosed, which are arranged together with the cells in a support element. The intermediate elements have ribs, between which channels are formed for guiding a heat carrier.

Die US 2006/0115 719 beschreibt ein Batteriemodul mit benachbart aneinander zwischen zwei Endplatten gereihten Batterieeinheiten, wobei die Endplatten durch Spannschrauben miteinander verbunden sind. Zwischen den Batterieeinheiten sind Abstandsplatten mit Hohlräumen angeordnet. The US 2006/0115 719 describes a battery module with adjacently arranged between two end plates battery units, the end plates are connected by clamping screws. Spacer plates with cavities are arranged between the battery units.

Die EP 1 117 138 A1 zeigt eine Batteriepackung mit modularen prismatische Batteriemodulen, welche parallel zueinander angeordnet sind, wobei parallel zueinander angeordnete Kühlkanäle durch Abstandsplatten zwischen den Batteriemodulen gebildet werden. In einer Ausführung werden die Kühlkanäle durch in die Abstandsplatte eingeformte geschlossene quadratische Kanäle gebildet, welche in einem Strangpress- oder Strangziehvorgang hergestellt sind. Dabei weist jede Abstandsplatte eine Vielzahl an parallelen geraden Kühlkanälen auf, an den Enden jedes Kühlkanals ist jeweils ein Eintritt und ein Austritt für das Kühlmedium angeordnet. Damit ergibt sich eine Vielzahl von möglichen Undichtheiten, was die Fehleranfälligkeit erhöht. The EP 1 117 138 A1 shows a battery pack with modular prismatic battery modules, which are arranged parallel to each other, wherein mutually parallel cooling channels are formed by spacer plates between the battery modules. In one embodiment, the cooling channels are formed by closed square channels formed in the spacer plate, which are made in an extrusion or pultrusion process. In this case, each spacer plate on a plurality of parallel straight cooling channels, at the ends of each cooling channel is arranged in each case an inlet and an outlet for the cooling medium. This results in a large number of possible leaks, which increases the susceptibility to errors.

Die DE 10 2010 013 025 A1 zeigt eine Batterie mit einer in einem Batteriegehäuse angeordneten Kühlplatte mit einer in der Kühlplatte angeordneten und für ein Wärmeleitmedium durchströmbaren Kanalstruktur, wobei die Batterie mehrere miteinander verschaltete Einzelzellen aufweist, die mit der Kühlplatte wärmeleitend verbunden sind. Die Kühlplatte weist nutenförmige Ausformungen auf, in welchen ein Kühlrohr kraft- und/oder formschlüssig gehalten ist. Das Kühlrohr ist in der Kühlplatte mit einer Wärme leitenden Vergussmasse vergossen, um eine größtmögliche Wärmeübergangsfläche zu ermöglichen, wofür zusätzliche Fertigungsschritte erforderlich sind. The DE 10 2010 013 025 A1 shows a battery with a arranged in a battery housing cooling plate with a arranged in the cooling plate and for a heat-conducting medium channel structure, wherein the battery has a plurality of interconnected individual cells, which are thermally conductively connected to the cooling plate. The cooling plate has groove-shaped formations, in which a cooling tube is held non-positively and / or positively. The cooling tube is potted in the cooling plate with a heat-conductive potting compound to allow the greatest possible heat transfer surface, which additional manufacturing steps are required.

Die EP 2 200 109 A2 beschreibt eine Halte- und Kühleinrichtung für eine Energiespeichereinheit, welche eine Kühlungsgrundplatte mit einer Mehrzahl an daran befestigten Halteelementen aufweist. Zwei Halteelemente bilden dabei jeweils eine Aufnahmetasche für eine Energiespeichereinheit. Mittels eines Federelements wird kraftschlüssig eine thermische Verbindung zwischen der Energiespeichereinheit und dem Halteelement hergestellt. The EP 2 200 109 A2 describes a holding and cooling device for an energy storage unit, which has a cooling base plate with a plurality of holding elements attached thereto. Two holding elements each form a receiving pocket for an energy storage unit. By means of a spring element, a thermal connection between the energy storage unit and the holding element is frictionally produced.

Aus der EP 2 337 112 A ist eine Batteriepackung mit einem Batteriemodul für zumindest eine Batteriezelle bekannt, wobei zur Lagerung des Batteriemoduls ein Tragrahmen eingesetzt wird. Der Batteriemodul wird mittels eines Seils auf dem Tragrahmen befestigt. From the EP 2 337 112 A a battery pack with a battery module for at least one battery cell is known, wherein a support frame is used for storage of the battery module. The battery module is fastened by means of a rope on the support frame.

Die US 2001/0 031 392 A1 offenbart einen Befestigungsrahmen für Batteriemodule, wobei der Befestigungsrahmen mehrere Öffnungen aufweist, in welche die Batteriemodule eingesteckt werden können. Im Befestigungsrahmen sind mäanderartig geformte Kühlkanäle vorgesehen. The US 2001/0 031 392 A1 discloses a mounting frame for battery modules, wherein the mounting frame has a plurality of openings into which the battery modules can be inserted. In the mounting frame meandering shaped cooling channels are provided.

Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu vermeiden und eine bestmögliche thermische Konditionierung der Batteriezellen bei geringer Störanfälligkeit zu ermöglichen. The object of the invention is to avoid the disadvantages mentioned and to allow the best possible thermal conditioning of the battery cells with low susceptibility.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass der Kühlkanal im selben Gussvorgang wie der Zell- oder Modulträger in diesen eingegossen ist. According to the invention this is achieved in that the cooling channel is cast in the same casting process as the cell or module carrier in this.

Somit wird gleichzeitig mit dem Gießen des Zell- oder Modulträger der Kühlkanal in den Zell- oder Modulträger in einem gusstechnischen Verfahrensschritt eingeformt. Dies hat im Vergleich zur DE 10 2010 013 025 A1 , bei der ein in eingeformte Nuten einer Kühlplatte eingelegtes Kühlrohr nachträglich mit einer Vergussmasse mit der Kühlplatte vergossen wird, den Vorteil, dass wesentlich weniger Bearbeitungsschritte erforderlich sind und somit mit bedeutend geringerem Fertigungsaufwand eine gut wärmeleitende Verbindung zwischen dem Kühlkanal und dem Zell- oder Modulträger geschaffen werden kann, wobei gleichzeitig Dichtheitsprobleme vermieden werden können. Thus, simultaneously with the casting of the cell or module carrier, the cooling channel is molded into the cell or module carrier in a casting process step. This has compared to DE 10 2010 013 025 A1 in which an inserted in molded grooves of a cooling plate cooling tube is subsequently encapsulated with a potting compound with the cooling plate, the advantage that significantly fewer processing steps are required and thus created a good heat conducting connection between the cooling channel and the cell or module carrier with significantly lower manufacturing costs become can, at the same time sealing problems can be avoided.

Eine besonders geringe Störanfälligkeit wegen Undichtheit kann erreicht werden, wenn der Kühlkanal im Zell- oder Modulträger einen Eintritt und einen Austritt aufweist, wobei vorzugsweise Eintritt- und Austritt auf der gleichen Schmalseite des Zell- oder Modulträger angeordnet sind. Die Fehleranfälligkeit wird besonders günstig dadurch beeinflusst, dass jeder Zell- oder Modulträger einstückig ausgebildet ist. Der Zell- oder Modulträger sollte es einem gut wärmeleitfähigem Material, beispielsweise Metall, vorzugsweise aus Aluminium, bestehen. Um Kriechströme oder Kurzschlüsse zu vermeiden, ist es zweckmäßig, den Zell- oder Modulträgers elektrisch zu isolieren, wobei die Oberfläche des Zell- oder Modulträgers beispielsweise lackiert, pulverbeschichtet oder foliert werden kann. A particularly low susceptibility due to leakage can be achieved if the cooling channel in the cell or module carrier has an inlet and an outlet, wherein preferably inlet and outlet are arranged on the same narrow side of the cell or module carrier. The susceptibility to errors is particularly favorably influenced by the fact that each cell or module carrier is integrally formed. The cell or module carrier should be a good heat-conductive material, for example metal, preferably of aluminum. In order to avoid leakage currents or short circuits, it is expedient to electrically isolate the cell or module carrier, wherein the surface of the cell or module carrier can be painted, powder-coated or foiled, for example.

Der Kühlkanal kann dabei durch einen eingelegten Gusskern gebildet sein, welcher dann den Wasserraum formt. Alternativ dazu ist es auch möglich, den Kühlkanal durch ein umgossenes Rohr, vorzugsweise aus Metall, beispielsweise aus Aluminium, Kupfer oder Stahl, zu bilden. The cooling channel can be formed by an inserted casting core, which then forms the water space. Alternatively, it is also possible to form the cooling channel by an encapsulated tube, preferably made of metal, for example of aluminum, copper or steel.

Der Einlass und Auslass des Kühlkanals jedes Zell- oder Modulträger ist mit einem Einlasssammelkanal bzw. einem Auslasssammelkanal strömungsverbunden. Die Kühlkanäle von zumindest zwei Zell- oder Modulträger sind durch den Einlasssammelkanal und den Auslasssammelkanal miteinander strömungsverbunden. The inlet and outlet of the cooling channel of each cell or module carrier is fluidly connected to an inlet collection channel and an outlet collection channel, respectively. The cooling channels of at least two cell or module carriers are fluidly connected to each other through the inlet collection channel and the outlet collection channel.

Eine besonders effektive Kühlung wird erreicht, wenn der Kühlkanal zwischen einem Eintritt und einem Austritt in mehreren Zügen mäanderartig geführt ist, wobei vorzugsweise der Kühlkanal zumindest eines Zell- oder Modulträger mehrere im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete Züge aufweist. A particularly effective cooling is achieved if the cooling channel is guided in a meandering manner between an inlet and an outlet in several passes, wherein preferably the cooling channel of at least one cell or module carrier has a plurality of trains arranged essentially parallel to one another.

Der Kühlkanal kann im Wesentlichen in einer Symmetrieebene zumindest eines Zell- oder Modulträgers angeordnet sein, wobei vorzugsweise beidseits der Symmetrieebene des Zell- oder Modulträgers jeweils zumindest ein Batteriemodul angeordnet ist. Dadurch können einerseits die beidseits der Symmetrieebene angeordneten Batteriemodule durch den selben Kühlkanal gekühlt werden. Andererseits erhöht die Anordnung der Batteriemodule beidseits der Symmetrieebene die Steifigkeit der Gesamtsystems. The cooling channel can be arranged substantially in a plane of symmetry of at least one cell or module carrier, wherein preferably at least one battery module is arranged on each side of the plane of symmetry of the cell or module carrier. As a result, on the one hand, the battery modules arranged on both sides of the plane of symmetry can be cooled by the same cooling channel. On the other hand, the arrangement of the battery modules on both sides of the plane of symmetry increases the rigidity of the overall system.

Um eine hohe Struktursteifigkeit zu erzielen, ist es vorteilhaft, wenn zumindest ein Zell- oder Modulträger einen I-, C-, Doppel C-, Doppel-T oder H-förmigen Querschnitt aufweist. Die hohe Strukturfestigkeit des Zell- oder Modulträgers bewirkt, in Verbindung mit dem Batteriegehäuse selbst, oder mit einer anderen Tragstruktur – insbesondere bei Zell- oder Modulträgern mit einem I-, Doppel C-, Doppel-T oder H-förmigen Querschnitt, welche eine Trägerwand in der Symmetrieebene aufweisen –, eine deutliche Verbesserung der Steifigkeit des Gesamtsystems und somit eine wesentliche Erhöhung der Crashsicherheit. Zell- oder Modulträgers und Batteriegehäuse oder eine andere Tragstruktur sind fest miteinander verbunden; die Zell- oder Modulträger bilden im eingebauten Zustand sozusagen eine Verrippung, und somit eine Versteifung des Batteriegehäuses. Diese Verbindung kann form- und/oder kraftschlüssig sein und zum Beispiel durch eine Verschraubung realisiert werden. Zu diesem Zweck ist am Zell- oder Modulträger eine Geometrie zur Befestigung, beispielsweise in Form einer Befestigungslasche oder einer Ausnehmung, vorgesehen. Alternativ kann die Verbindung von Zell- oder Modulträger und Batteriegehäuse oder Tragestruktur auch durch Nieten, Schweißen, Pressen oder ein anderes, der Belastung des Zell- oder Modulträgers entsprechendes, Verbindungsverfahren erfolgen. In order to achieve a high structural rigidity, it is advantageous if at least one cell or module carrier has an I, C, double C, double T or H-shaped cross section. The high structural strength of the cell or module carrier causes, in connection with the battery case itself, or with another support structure - especially in cell or module carriers with an I, double C, double-T or H-shaped cross section, which is a support wall in the plane of symmetry -, a significant improvement in the rigidity of the overall system and thus a significant increase in crash safety. Cell or module carrier and battery case or other support structure are firmly connected; The cell or module carrier form in the installed state, so to speak, a ribbing, and thus a stiffening of the battery case. This connection can be positive and / or non-positive and can be realized for example by a screw. For this purpose, a geometry for attachment, for example in the form of a fastening tab or a recess provided on the cell or module carrier. Alternatively, the connection of cell or module carrier and battery housing or support structure by riveting, welding, pressing or other, the load of the cell or module carrier corresponding, connection method can be carried out.

Je nach Anwendungsfall kann auf einer Seite des Zell- oder Modulträgers zumindest eine Batteriezelle, vorzugsweise zumindest ein Batteriemodul, oder aber auch beidseits des Zell- oder Modulträgers jeweils zumindest eine Batteriezelle, vorzugsweise jeweils zumindest ein Batteriemodul, befestigt sein. Die an verschiedenen Seiten des Zell- oder Modulträgers angeordneten Batteriezellen bzw. Batteriemodule können gegebenenfalls auch versetzt zueinander angeordnet sein. Bei bestimmten Anwendungsfällen kann auch vorteilhaft sein, wenn der Zell- oder Modulträger in seiner Längserstreckung zumindest einmal, vorzugsweise zumindest zweimal, abgewinkelt ist. Depending on the application, at least one battery cell, preferably at least one battery module, or else on both sides of the cell or module carrier, at least one battery cell, preferably in each case at least one battery module, may be fastened on one side of the cell or module carrier. If appropriate, the battery cells or battery modules arranged on different sides of the cell or module carrier may also be arranged offset from one another. In certain applications, it may also be advantageous if the cell or module carrier is angled at least once in its longitudinal extent, preferably at least twice.

Eine hoher Grad an struktureller Steifigkeit des Gesamtsystems lässt sich erzielen, wenn zumindest zwei vorzugsweise parallel mit Abstand zueinander angeordnete Zell- oder Modulträgers durch zumindest ein stirnseitiges Verbindungselement, vorzugsweise durch zwei an einander abgewandten Schmalseiten des Zell- oder Modulträgers angeordnete Verbindungselemente, miteinander mechanisch verbunden sind. A high degree of structural rigidity of the overall system can be achieved if at least two preferably spaced parallel cell or module carrier by at least one front-side connecting element, preferably by two arranged on opposite narrow sides of the cell or module carrier connecting elements are mechanically connected to each other ,

Eine Batteriezelle oder ein Verbund (Batteriemodul) aus mehrerer solcher Zellen kann möglichst einfach und stabil mit dem Zell- oder Modulträger verbunden werden, wenn die Batteriezellen mit dem Zell- oder Modulträger verklebt, verschraubt oder durch Clips miteinander verbunden werden. A battery cell or a composite (battery module) of several such cells can be as simple and stable connected to the cell or module carrier when the battery cells are glued to the cell or module carrier, screwed or connected by clips.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Fig. näher erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail below with reference to FIG. Show it:

1 einen Zell- oder Modulträgers einer erfindungsgemäßen Batterie in einem Schnitt gemäß der Linie I-I in 2; 1 a cell or module carrier of a battery according to the invention in a section along the line II in 2 ;

2 den Zell- oder Modulträgers in einem Schnitt gemäß der Linie II-II in 1; 2 the cell or module carrier in a section along the line II-II in 1 ;

3 bis 9 Batterien mit verschiedenen Anordnungen von Zell- und Modulträgern; 3 to 9 Batteries with various arrangements of cell and module carriers;

10 bis 12 jeweils eine Seitenansicht eines in einem Batteriegehäuse angeordneten Zell- oder Modulträgers in verschiedenen Ausführungsvarianten; 10 to 12 in each case a side view of a arranged in a battery housing cell or module carrier in various embodiments;

13 und 14 jeweils einen Zell- oder Modulträger einer erfindungsgemäßen Batterie in einem Schnitt analog zu 2 in weiteren Ausführungsvarianten. 13 and 14 in each case a cell or module carrier of a battery according to the invention in a section analogous to 2 in further embodiments.

1 zeigt einen im Wesentlichen I- bzw. H- förmigen Zell- oder Modulträger 1 einer Batterie, mit beidseits des Zell- oder Modulträgers 1 angeordneten Batteriezellen 2, welche beispielsweise durch Metal-Can- oder Pouchzellen gebildet sein können, oder Batteriemodulen 20, welche aus mehreren hintereinander bzw. aufeinander gestapelten Batteriezellen 2 bestehen. Der Zell- oder Modulträger 1 besteht beispielsweise aus Aluminium und weist einen Kühlkanal 3 auf, welcher durch ein vorgeformtes und in den Zell- oder Modulträger 1 eingelegtes und umgossenes Rohr 4, beispielsweise aus Kupfer, Aluminium oder Stahl, gebildet ist. Alternativ dazu kann der Kühlkanal 3 (Träger samt Hohlraum) auch durch ein verlorenes Kernmodell (zum Beispiel Sandkern) gebildet sein. 1 shows a substantially I- or H-shaped cell or module carrier 1 a battery, with both sides of the cell or module carrier 1 arranged battery cells 2 , which may be formed for example by metal Can or Pouch cells, or battery modules 20 , which consists of several successive or stacked battery cells 2 consist. The cell or module carrier 1 For example, it is made of aluminum and has a cooling channel 3 which passes through a preformed and into the cell or module carrier 1 Inlaid and encapsulated tube 4 , For example, made of copper, aluminum or steel. Alternatively, the cooling channel 3 (Carrier including cavity) also be formed by a lost core model (for example, sand core).

Der in der Symmetrieebene 1a des Zell- oder Modulträgers 1 angeordnete Kühlkanal 3 erstreckt sich zwischen dem Eintritt 5 und dem Austritt 6 mäanderförmig im Zell- oder Modulträger 1 in mehreren parallelen Zügen 7, wobei die Züge 7 im Wesentlichen parallel zur durch die Pfeile S angedeuteten Strömungsrichtung durch den Eintritt 5 und/oder den Austritt 6 angeordnet sind. Eintritt 5 und Austritt 6 sind auf der gleichen Schmalseite 1b des Zell- oder Modulträger 1 angeordnet. Dadurch wird die Gefahr für Undichtheiten möglichst klein gehalten. The one in the plane of symmetry 1a of the cell or module carrier 1 arranged cooling channel 3 extends between the entrance 5 and the exit 6 meandering in the cell or module carrier 1 in several parallel trains 7 , where the trains 7 essentially parallel to the flow direction indicated by the arrows S through the inlet 5 and / or exit 6 are arranged. entry 5 and exit 6 are on the same narrow side 1b of the cell or module carrier 1 arranged. This minimizes the risk of leakage.

Insbesondere bei Zell- oder Modulträger 1 mit C-Profil können Batteriezellen 2 oder Batteriemodule 20 nur auf einer Stirnseite 8 des Zell- oder Modulträger 1 angeordnet sein. Especially with cell or module carrier 1 with C-profile can battery cells 2 or battery modules 20 only on one face 8th of the cell or module carrier 1 be arranged.

Bei Zell- oder Modulträgern 1, welche mit einer Trägerwand 89 im Bereich der Symmetrieebene 1a ausgebildet sind und welche insbesondere ein I-Profil bzw. H-Profil (bzw. Doppel C oder Doppel-T-Profil) aufweisen, können auf beiden einander abgewandten Stirnseiten 8, 9 der Trägerwand 89 des Zell- oder Modulträger 1 jeweils zumindest eine Batteriezelle 2 (1) oder zumindest ein Batteriemodul 20 (3 bis 6) angeordnet sein. Dies bewirkt eine deutliche Erhöhung der Steifigkeit des Gesamtsystems. For cell or module carriers 1 , which with a support wall 89 in the area of the symmetry plane 1a are formed and which in particular an I-profile or H-profile (or double C or double-T-profile), can on both opposite end faces 8th . 9 the support wall 89 of the cell or module carrier 1 in each case at least one battery cell 2 ( 1 ) or at least one battery module 20 ( 3 to 6 ) can be arranged. This causes a significant increase in the rigidity of the overall system.

Die 3 bis 6 zeigen Möglichkeiten der modularen Erweiterbarkeit innerhalb einer gesamten Batterie. The 3 to 6 show possibilities of modular extensibility within an entire battery.

Wie 4 zeigt, können auch mehrere Batteriemodule 20 traubenförmig beidseits des Zell- oder Modulträgers 1 nebeneinander angeordnet sein. Je nach den baulichen Gegebenheiten, beispielsweise in einem Fahrzeug, kann der Zell- oder Modulträger 1 – angepasst an die Fahrzeugform – ein- oder zweifach abgewinkelt sein, wobei auch ein Versatz von auf unterschiedlichen Seiten angeordneten Batteriemodulen 20 von Vorteil sein kann. As 4 shows, also several battery modules 20 Grape-shaped on both sides of the cell or module carrier 1 be arranged side by side. Depending on the structural conditions, for example in a vehicle, the cell or module carrier 1 - Adapted to the vehicle shape - be angled once or twice, with an offset of arranged on different sides battery modules 20 can be beneficial.

Weiters können zwei oder mehrere parallel zueinander angeordnete Zell- oder Modulträger 1 an ihren einander abgewandten Schmalseiten 1c, 1d durch struktursteife Verbindungselemente 10 mechanisch miteinander verbunden sein, wodurch sich eine hohe strukturelle Versteifung des Gesamtsystems ergibt (6). Furthermore, two or more cell or module carriers arranged parallel to one another may be used 1 on their narrow sides facing away from each other 1c . 1d by structurally stiff connecting elements 10 be mechanically interconnected, resulting in a high structural stiffening of the overall system ( 6 ).

Die 7 bis 12 zeigen mögliche Verbindungen zwischen Zell- oder Modulträgern 1 und Batteriegehäuse 21 oder Tragestruktur. Durch diese starre Verbindung mit einem möglichst steifen Zell- oder Modulträger 1 wird eine Verbesserung der Steifigkeit des Gesamtsystems erzielt. The 7 to 12 show possible connections between cell or module carriers 1 and battery case 21 or carrying structure. Through this rigid connection with a rigid cell or module carrier as possible 1 an improvement in the rigidity of the overall system is achieved.

7 zeigt die Draufsicht auf einen Zell- oder Modulträger 1 mit Befestigungslaschen 30 an den Schmalseiten des Zell- oder Modulträgers 1. Die Befestigungslaschen 30 weisen zum Beispiel durch Bohrungen gebildete Ausnehmungen 31, auf durch die dann ein Verbindungselement 32, wie zum Beispiel eine Schraube oder Niete, geführt wird und den Zell- oder Modulträger 1 mit dem Batteriegehäuse 21 verbindet (siehe 10 bis 12). 7 shows the top view of a cell or module carrier 1 with fastening straps 30 on the narrow sides of the cell or module carrier 1 , The fastening straps 30 have, for example, recesses formed by bores 31 on which then a connecting element 32 , such as a screw or rivet, is guided and the cell or module carrier 1 with the battery case 21 connects (see 10 to 12 ).

8 zeigt die Draufsicht auf einen Zell- oder Modulträger 1, bei dem die Ausnehmungen 31 für die Verbindungselemente 32 direkt in den Zell- oder Modulträgers 1 integriert sind. 8th shows the top view of a cell or module carrier 1 in which the recesses 31 for the fasteners 32 directly in the cell or module carrier 1 are integrated.

9 zeigt die Draufsicht auf einen Zell- oder Modulträger 1 mit Befestigungslaschen 30 an den Breitseiten des Zell- oder Modulträgers 1. Die Befestigungslaschen 30 weisen Ausnehmungen 31 auf, durch die ein Verbindungselement, wie zum Beispiel eine Schraube oder Niete, geführt wird und somit den Zell- oder Modulträger 1 mit dem Batteriegehäuse 21 verbindet. 9 shows the top view of a cell or module carrier 1 with fastening straps 30 on the broad sides of the cell or module carrier 1 , The fastening straps 30 have recesses 31 on, through which a connecting element, such as a screw or rivet, is guided and thus the cell or module carrier 1 with the battery case 21 combines.

10 zeigt die Seitenansicht eines in einem Batteriegehäuse 21 verbauten Zell- oder Modulträgers 1 mit Befestigungslaschen 30 an den Schmalseiten. Eine Anbindung des Zell- oder Modulträgers 1, wie hier gezeigt, nur an der Bodenstruktur 22 des Batteriegehäuses 21 ist eine unkomplizierte Lösung ohne zusätzliche Dichtstellen, die Krafteinleitung vom Zell- oder Modulträger 1 in das Batteriegehäuse 21 ist allerdings nicht optimal aufgeteilt. 10 shows the side view of a in a battery case 21 installed cell or module carrier 1 with fastening straps 30 on the narrow sides. A connection of the cell or module carrier 1 , as shown here, only on the soil structure 22 of the battery case 21 is an uncomplicated solution without additional sealing points, the introduction of force from the cell or module carrier 1 in the battery case 21 However, it is not optimally divided.

11 zeigt die Seitenansicht eines in einem Batteriegehäuse 21 verbauten Zell- oder Modulträgers 1 mit Befestigungslaschen 30 an den Schmalseiten. Die Befestigungslaschen 30 greifen hier an den Wänden 23 des Batteriegehäuses 21 an und mit zusätzlichen Verbindungen des Zell- oder Modulträgers 1 zur Bodenstruktur 22 des Batteriegehäuses 21 kann ein optimal steifer Verbund erreicht werden. 11 shows the side view of a in a battery case 21 installed cell or module carrier 1 with fastening straps 30 on the narrow sides. The fastening straps 30 grab the walls here 23 of the battery case 21 on and with additional connections of the cell or module carrier 1 to the soil structure 22 of the battery case 21 an optimally stiff composite can be achieved.

12 zeigt die Draufsicht auf einen Zell- oder Modulträger 1, bei dem die Ausnehmungen 31 für die Verbindungselemente 32 direkt in den Zell- oder Modulträgers 1 integriert sind. 12 shows the top view of a cell or module carrier 1 in which the recesses 31 for the fasteners 32 directly in the cell or module carrier 1 are integrated.

13 zeigt einen Längsschnitt durch einen Zell- oder Modulträger 1 mit einem Kühlkanal 13 der durch einen verlorenen Gusskern entstanden ist. Eintritt 5 und Austritt 6 des Kühlmediums sind bei dieser Variante auf gegenüberliegenden Seiten des Zell- oder Modulträgers 1 angeordnet. Zusätzlich können im Kühlkanal 13 Geometrien zur Optimierung der Strömung, Gleichverteilung oder Festigkeit mitausgeformt sein. 13 shows a longitudinal section through a cell or module carrier 1 with a cooling channel 13 which was created by a lost casting kernel. entry 5 and exit 6 the cooling medium are in this variant on opposite sides of the cell or module carrier 1 arranged. In addition, in the cooling channel 13 Geometries to optimize the flow, uniform distribution or strength mitausgeformt be.

14 zeigt einen Längsschnitt durch einen Zell- oder Modulträger 1 in einer alternativen Ausführungsform, wobei die Züge 7 des mäanderförmig gestalteten Kühlkanals 13 normal zur Strömungsrichtung S durch den Eintritt 5 und/oder den Austritt 6, also um 90° versetzt zur in 2 dargestellten Ausführungsvariante, angeordnet sind. 14 shows a longitudinal section through a cell or module carrier 1 in an alternative embodiment, the trains 7 of the meander-shaped cooling channel 13 normal to the flow direction S through the inlet 5 and / or exit 6 , ie offset by 90 ° to the in 2 illustrated embodiment, are arranged.

Der Zell- oder Modulträger 1 besteht aus einem gegossenen Rohteil welcher im Inneren einen Kühlkanal 3 zur Flüssigkühlung aufweist. Er hat die Aufgabe die Batteriezellen 2 bzw. Batteriemodule 20 zu positionieren, zu fixieren und zu temperieren (kühlen/heizen). Die Batteriezellen 2 sollen dabei möglichst flächig auf dem Träger aufliegen, um einen guten Wärmeübergang zu schaffen. Zell- oder Modulträger 1 und Batteriezellen 2 bzw. Batteriemodule 20 können zum Beispiel mittels Verkleben, Verschrauben oder durch Clips miteinander verbunden werden. The cell or module carrier 1 consists of a cast blank which inside a cooling channel 3 for liquid cooling. He has the task of the battery cells 2 or battery modules 20 to position, fix and temper (cool / heat). The battery cells 2 should lie as flat as possible on the support to create a good heat transfer. Cell or module carrier 1 and battery cells 2 or battery modules 20 For example, they can be connected by gluing, screwing or clips.

Der Zell- oder Modulträger 1 wird mittels Gießen eines thermisch gut leitenden, sowie mechanisch stabilen Materials wie etwa Aluminium in eine definierte Form hergestellt. Durch das I- oder H-Profil ergibt sich eine hohe Biegesteifigkeit. Die Kühlkanäle 3 werden bereits beim Gießvorgang des Zell- oder Modulträgers 1 hergestellt. Zell- oder Modulträger 1 und Kühlkanäle 3 sind in einem Teil ausgeführt und nicht voneinander trennbar. Die kompakte Einheit von Zellkühlung und Zellfixierung ermöglicht geringes Gewicht und eine einfache Herstellbarkeit großer Stückzahlen. The cell or module carrier 1 is made by casting a thermally highly conductive, and mechanically stable material such as aluminum in a defined shape. The I or H profile results in a high bending stiffness. The cooling channels 3 Already during the casting process of the cell or module carrier 1 produced. Cell or module carrier 1 and cooling channels 3 are executed in one part and are not separable. The compact unit of cell cooling and cell fixation enables low weight and easy manufacturability of large quantities.

Die Zell- oder Modulträger 1 mit eingegossenem Kühlkanal 3 ermöglichen eine gute Gleichverteilung der Temperaturen der einzelnen Batteriezellen 2. Die großen Kontaktflächen zwischen Batteriezellen 2 und Zell- oder Modulträger 1 erlauben einen besonders guten Wärmeübergang. The cell or module carriers 1 with cast cooling channel 3 allow a good uniform distribution of the temperatures of the individual battery cells 2 , The large contact surfaces between battery cells 2 and cell or module carriers 1 allow a particularly good heat transfer.

Um Kurzschlüsse und Kriechströme zu vermeiden, kann der Zell- oder Modulträger 1 elektrisch isoliert sein (zum Beispiel mittels Lackieren, Pulverbeschichten, Folieren, Tauchen, etc.). To avoid short circuits and leakage currents, the cell or module carrier can 1 be electrically isolated (for example by means of painting, powder coating, filming, dipping, etc.).

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Claims (19)

Batterie, insbesondere Sekundärbatterie, mit zumindest einem Zell- oder Modulträger (1), mit welchem zumindest eine Batteriezelle (2) oder zumindest ein aus mehreren gestapelten Batteriezellen (2) bestehender Batteriemodul (20) thermisch verbunden ist, wobei der Zell- oder Modulträger (1) zumindest einen Kühlkanal (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (3) im selben Gussvorgang wie der Zell- oder Modulträger (1) in diesen eingegossen ist. Battery, in particular secondary battery, with at least one cell or module carrier ( 1 ), with which at least one battery cell ( 2 ) or at least one of a plurality of stacked battery cells ( 2 ) existing battery module ( 20 ) is thermally connected, wherein the cell or module carrier ( 1 ) at least one cooling channel ( 3 ), characterized in that the cooling channel ( 3 ) in the same casting process as the cell or module carrier ( 1 ) is poured into this. Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal im Zell- oder Modulträger (1) einen Eintritt (5) und einen Austritt (6) aufweist, wobei vorzugsweise Eintritt (5) und Austritt (6) auf der gleichen Schmalseite (1b) des Zell- oder Modulträger (1) angeordnet sind. Battery according to claim 1, characterized in that the cooling channel in the cell or module carrier ( 1 ) an entrance ( 5 ) and an exit ( 6 ), preferably with entry ( 5 ) and exit ( 6 ) on the same narrow side ( 1b ) of the cell or module carrier ( 1 ) are arranged. Batterie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (3) zwischen einem Eintritt (5) und einem Austritt (6) in mehreren Zügen (7) mäanderartig geformt ist. Battery according to claim 1 or 2, characterized in that the cooling channel ( 3 ) between an entry ( 5 ) and an exit ( 6 ) in several trains ( 7 ) is meander-shaped. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (3) im Wesentlichen in einer Symmetrieebene (1a) zumindest eines Zell- oder Modulträgers (1) angeordnet ist. Battery according to one of claims 1 to 3, characterized in that the cooling channel ( 3 ) substantially in a plane of symmetry ( 1a ) at least one cell or module carrier ( 1 ) is arranged. Batterie nach einem Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass beidseits der Symmetrieebene (1a) des Zell- oder Modulträgers (1) jeweils zumindest ein Batteriemodul (20) angeordnet ist. Battery according to claim 4, characterized in that on both sides of the plane of symmetry ( 1a ) of the cell or module carrier ( 1 ) at least one battery module ( 20 ) is arranged. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zell- oder Modulträger (1) einstückig ausgebildet ist. Battery according to one of claims 1 to 5, characterized in that each cell or module carrier ( 1 ) is integrally formed. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (3) durch einen eingelegten Gusskern gebildet ist. Battery according to one of claims 1 to 6, characterized in that the cooling channel ( 3 ) is formed by an inserted casting core. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (3) durch ein umgossenes Rohr (4), vorzugsweise aus Metall, gebildet ist. Battery according to one of claims 1 to 6, characterized in that the cooling channel ( 3 ) through an encapsulated tube ( 4 ), preferably of metal. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (3) zumindest eines Zell- oder Modulträger (1) mehrere im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete Züge (7) aufweist. Battery according to one of claims 1 to 7, characterized in that the cooling channel ( 3 ) at least one cell or module carrier ( 1 ) a plurality of trains arranged substantially parallel to each other ( 7 ) having. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Zell- oder Modulträger (1) zumindest teilweise aus Metall, vorzugsweise aus Aluminium, besteht. Battery according to one of claims 1 to 8, characterized in that the cell or module carrier ( 1 ) consists at least partially of metal, preferably of aluminum. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Zell- oder Modulträger (1) einen I-, C-, Doppel C-, Doppel T- oder H-förmigen Querschnitt aufweist. Battery according to one of claims 1 to 10, characterized in that at least one cell or module carrier ( 1 ) has an I, C, double C, double T or H shaped cross section. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Stirnseite (8, 9) des Zell- oder Modulträgers (1) zumindest eine Batteriezelle (2), besonders vorzugsweise zumindest ein Batteriemodul (20), befestigt ist. Battery according to one of claims 1 to 11, characterized in that on one end face ( 8th . 9 ) of the cell or module carrier ( 1 ) at least one battery cell ( 2 ), particularly preferably at least one battery module ( 20 ), is attached. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass beidseits des Zell- oder Modulträgers (1) jeweils zumindest eine Batteriezelle (2), besonders vorzugsweise jeweils zumindest ein Batteriemodul (20), befestigt ist. Battery according to one of claims 1 to 11, characterized in that on both sides of the cell or module carrier ( 1 ) each at least one battery cell ( 2 ), particularly preferably in each case at least one battery module ( 20 ), is attached. Batterie nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die an verschiedenen Seiten des Zell- oder Modulträgers (1) angeordneten Batteriezellen (2) bzw. Batteriemodule (20) versetzt zueinander angeordnet sind. Battery according to claim 13, characterized in that on different sides of the cell or module carrier ( 1 ) arranged battery cells ( 2 ) or battery modules ( 20 ) are offset from one another. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei vorzugsweise parallel mit Abstand zueinander angeordnete Zell- oder Modulträgers (1) durch zumindest ein stirnseitiges Verbindungselement (10), vorzugsweise durch zwei an einander abgewandten Schmalseiten (1c, 1d) des Zell- oder Modulträgers (1) angeordnete Verbindungselemente (10), miteinander mechanisch verbunden sind. Battery according to one of claims 1 to 14, characterized in that at least two preferably parallel spaced-apart cell or module carrier ( 1 ) by at least one front-side connecting element ( 10 ), preferably by two narrow sides facing away from each other ( 1c . 1d ) of the cell or module carrier ( 1 ) arranged connecting elements ( 10 ) are mechanically connected to each other. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Zell- oder Modulträgers (1) in seiner Längserstreckung zumindest einmal, vorzugsweise zumindest zweimal abgewinkelt ist. Battery according to one of claims 1 to 15, characterized in that the cell or module carrier ( 1 ) is angled in its longitudinal extent at least once, preferably at least twice. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass Zell- oder Modulträgers (1) elektrisch isoliert ist, wobei vorzugsweise die Oberfläche des Zell- oder Modulträgers (1) in einem Lackier-, Pulverbeschichtungs-, Folier- oder Tauchverfahren elektrisch isoliert ist. Battery according to one of claims 1 to 16, characterized in that cell or module carrier ( 1 ) is electrically isolated, wherein preferably the surface of the cell or module carrier ( 1 ) is electrically isolated in a paint, powder coating, filming or dipping process. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Zell- oder Modulträger (1) zumindest eine Befestigungslasche (30) zur Befestigung an einem Batteriegehäuse 21 aufweist. Battery according to one of claims 1 to 17, characterized in that the cell or module carrier ( 1 ) at least one fastening tab ( 30 ) for attachment to a battery case 21 having. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Zell- oder Modulträger (1) zumindest eine Ausnehmung (31) zur Aufnahme eines Befestigungselementes (32) zur Befestigung am Batteriegehäuse (21) aufweist. Battery according to one of claims 1 to 17, characterized in that the cell or module carrier ( 1 ) at least one recess ( 31 ) for receiving a fastener ( 32 ) for attachment to the battery housing ( 21 ) having.
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