DE102013113366A1

DE102013113366A1 - Battery cell module and method for its production

Info

Publication number: DE102013113366A1
Application number: DE102013113366.5A
Authority: DE
Inventors: Simon Abraham; Reinhard Kassen; Alfred Nimpsch
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies Germany GmbH
Priority date: 2013-12-03
Filing date: 2013-12-03
Publication date: 2015-06-03

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Batteriezellenmodul (21), aufweisend eine Mehrzahl an Platinen (3), die jeweils auf mindestens einer Seite der Platine (3) Fixiermittel (4) aufweisen, eine Mehrzahl an Energiespeicherzellen (5), wobei die Energiespeicherzellen (5) an den Fixiermitteln (4) derart angeordnet sind, dass jeweils eine Platine (3) samt daran angeordneten Fixiermitteln (4) mit mindestens einer Energiespeicherzelle (5) eine sandwichartige Anordnung (6) bildet, wobei die Mehrzahl von Energiespeicherzellen (5) jeweils in Form der sandwichartigen Anordnung (6) entlang einer Stapelrichtung (S) nebeneinander angeordnet ist, und mindestens ein sich entlang der Stapelrichtung (S) erstreckendes Kühlelement (7, 27) mit Aufnahmen, das entlang der Stapelrichtung (S) in den Aufnahmen mit den Platinen (3) stoffschlüssig und/oder formschlüssig verbunden ist. Die Aufnahmen sind als das Kühlelement (27) derart durchgreifende Öffnungen (28) ausgebildet, dass in diesen Öffnungen (28) angeordnete Endabschnitte (8) der Platinen (3) von einer der Energiespeicherzellen abgewandten Seite des Kühlelementes (27) her zugänglich sind. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung des Batteriezellenmoduls (21).The invention relates to a battery cell module (21), comprising a plurality of circuit boards (3) each having fixing means (4) on at least one side of the circuit board (3), a plurality of energy storage cells (5), the energy storage cells (5) the fixing means (4) are arranged such that in each case a circuit board (3) together with fixing means arranged thereon (4) with at least one energy storage cell (5) forms a sandwich-like arrangement (6), wherein the plurality of energy storage cells (5) in each case in the form of Sandwich-like arrangement (6) along a stacking direction (S) is arranged side by side, and at least one along the stacking direction (S) extending cooling element (7, 27) with receptacles, along the stacking direction (S) in the receptacles with the boards (3 ) is connected cohesively and / or positively. The receptacles are designed as openings (28) that pass through the cooling element (27) such that end sections (8) of the sinkers (3) arranged in these openings (28) are accessible from a side of the cooling element (27) facing away from the energy storage cells. The invention further relates to a method for producing the battery cell module (21).

Description

Die Erfindung betrifft ein Batteriezellenmodul und ein Herstellungsverfahren für solch ein Batteriezellenmodul. Batteriezellenmodule finden auf vielen Gebieten Anwendung insbesondere bei Elektro- oder Hybridfahrzeugen. The invention relates to a battery cell module and a manufacturing method for such a battery cell module. Battery cell modules are used in many fields, especially in electric or hybrid vehicles.

Ein solches Batteriezellenmodul umfasst beispielsweise eine Mehrzahl an Platinen, die jeweils auf mindestens einer Seite der Platine Fixiermittel aufweisen, und eine Mehrzahl an Energiespeicherzellen. Die Energiespeicherzellen sind an den Fixiermitteln derart angeordnet, dass jeweils eine Platine samt daran angeordneten Fixiermitteln mit mindestens einer Energiespeicherzelle eine sandwichartige Anordnung bildet, wobei die Mehrzahl an sandwichartigen Anordnung entlang einer Stapelrichtung angeordnet ist. Weiterhin weist das Batteriezellenmodul ein Kühlelement auf. Die Energiespeicherzellen sollten in einem definierten Temperaturbereich betrieben werden, um eine möglichst gute Lebensdauer und Leistung zu erreichen. Der thermische Widerstand zwischen dem Kühlelement und den Energiespeicherzellen sollte möglichst gering sein, um eine effektive Kühlung, allgemein Temperierung, der Energiespeicherzellen, zu erhalten und einen Wärmestau beim Übergang von Energiespeicherzelle zum Kühlelement zu verhindern. Gleichzeitig ist eine stabile Konstruktion des Batteriezellenmoduls gefordert, welche den Vibrationsanforderungen eines Fahrzeugbetriebs standhält. Die DE 102010005154 A1 schlägt zur Kühlung der Energiespeicherzellen ein sich entlang der Stapelrichtung erstreckendes Kühlelement mit Aufnahmen vor, das entlang der Stapelrichtung in den Aufnahmen mit den Platinen stoffschlüssig und/oder formschlüssig verbunden ist. Die Platine ist mit Platinen-Vorsprüngen ausgebildet, die in dem Kühlelement sitzen oder stecken, sodass sie von einem im Kühlelement fließenden Kühlmedium umspült werden können. Zwischen den Bauteilen können sich insbesondere aufgrund von Vibrationen Luftspalte bilden, die die Wärmeabfuhr erheblich beeinträchtigen und die Halteigenschaften des Batteriezellenmoduls herabsetzen. Such a battery cell module comprises, for example, a plurality of circuit boards, each of which has fixing means on at least one side of the circuit board, and a plurality of energy storage cells. The energy storage cells are arranged on the fixing means such that in each case a circuit board together with fixing means arranged thereon forms a sandwich-like arrangement with at least one energy storage cell, wherein the plurality of sandwich-like arrangement is arranged along a stacking direction. Furthermore, the battery cell module has a cooling element. The energy storage cells should be operated in a defined temperature range in order to achieve the best possible service life and performance. The thermal resistance between the cooling element and the energy storage cells should be as low as possible in order to obtain effective cooling, generally temperature control, of the energy storage cells and to prevent heat accumulation during the transition from the energy storage cell to the cooling element. At the same time, a stable construction of the battery cell module is required, which withstands the vibration requirements of vehicle operation. The DE 102010005154 A1 proposes for cooling the energy storage cells along the stacking direction extending cooling element with recordings, which is materially and / or positively connected along the stacking direction in the recordings with the boards. The board is formed with board protrusions that sit or stuck in the cooling element, so that they can be washed by a flowing cooling medium in the cooling element. Air gaps can form between the components, in particular due to vibrations, which considerably impair the heat dissipation and reduce the holding properties of the battery cell module.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Batteriezellenmodul bereitzustellen, das eine einfache und kostengünstig herstellbare Kühlungsmöglichkeit für die Energiespeicherzellen aufweist, wobei gleichzeitig eine auch bei auftretenden Vibrationen stabile Haltemöglichkeit gegeben ist. The present invention is therefore based on the object to provide a battery cell module, which has a simple and cost-producible cooling possibility for the energy storage cells, at the same time a stable holding possibility is also given vibrations occurring.

Diese Aufgabe wird durch ein Batteriezellenmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. This object is achieved by a battery cell module having the features of claim 1 and by a method having the features of claim 7.

Die Aufnahmen des Kühlelements sind als das Kühlelement derart durchgreifende Öffnungen ausgebildet, dass in diesen Öffnungen angeordnete Endabschnitte der Platinen von einer der Energiespeicherzellen abgewandten Seite des Kühlelementes her zugänglich sind. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass die Ausgestaltung des Kühlelements des Batteriezellenmoduls eine effektive Kühlung und eine stabile Haltemöglichkeit für die sandwichartigen Anordnungen bereitstellt. The receptacles of the cooling element are designed as openings that pass through the cooling element in such a way that end sections of the boards arranged in these openings are accessible from a side of the cooling element facing away from the energy storage cells. The invention is based on the finding that the design of the cooling element of the battery cell module provides effective cooling and a stable holding possibility for the sandwich-type arrangements.

Die Platinen weisen vorzugsweise ein thermisch gut leitendes Material auf. Beispielsweise bestehen sie aus Aluminium. Für die Platinen können auch andere Materialien mit zu Aluminium vergleichbarer Wärmeleitfähigkeit eingesetzt werden. Die Platinen sind vorzugsweise flächig d.h. mit einer im Vergleich zum Volumen großen Oberfläche ausgebildet. Jede Platine ist vorzugsweise plattenförmig, sodass ein Großteil ihrer beiden gegenüberliegenden Oberflächen jeweils mit einer Energiespeicherzelle gekoppelt werden kann. Durch die flächige Ausbildung der Platinen können auch Materialien mit geringerer Wärmeleitfähigkeit als Aluminium als Material für die Platinen eingesetzt werden. The boards preferably have a good thermal conductivity material. For example, they are made of aluminum. For the boards also other materials can be used with aluminum comparable thermal conductivity. The boards are preferably flat, i. formed with a large surface compared to the volume. Each board is preferably plate-shaped so that a majority of its two opposite surfaces can each be coupled to an energy storage cell. Due to the planar design of the boards and materials with lower thermal conductivity than aluminum can be used as a material for the boards.

Die Fixiermittel, die zum Verbinden der Platinen mit den Energiespeicherzellen verwendet werden, sind beispielsweise eine thermisch gut leitende, elektrisch aber ausreichend isolierende Klebefolie. Derartige Klebefolien sind beispielsweise von 3M (St. Paul, USA) erhältlich. Zwischen Fixiermittel und Energiespeicherzelle und/oder Platine kann ggf. mindestens eine weitere Schicht wie eine beispielsweise isolierende Schicht angeordnet sein. The fixing means which are used for connecting the boards to the energy storage cells are, for example, a thermally highly conductive, but sufficiently electrically insulating adhesive film. Such adhesive films are available, for example, from 3M (St. Paul, USA). If appropriate, at least one further layer, such as, for example, an insulating layer, may be arranged between the fixing agent and the energy storage cell and / or the printed circuit board.

Die Energiespeicherzellen sind vorzugsweise Lithium-Ionen-Zellen. Sie können aber auch jedwede elektrochemische oder elektrostatische Energiespeicherzellen wie beispielsweise Bleibatterien, Nickel-Metallhydrid-Zellen, Nickel-Cadmium-Zellen, Zink-Luft-Zellen, Lithium-Luft-Zellen, Nickel-Zink-Zellen, Brennstoffzellen oder Doppelschichtkondensatoren darstellen. Insbesondere Energiespeicherzellen im Softpack-Design sind verwendbar, bei dem eine verschweißte Hülle für die Elektroden aus Aluminiumverbundfolie vorhanden ist. The energy storage cells are preferably lithium-ion cells. However, they may also be any electrochemical or electrostatic energy storage cells, such as lead-acid batteries, nickel-metal hydride cells, nickel-cadmium cells, zinc-air cells, lithium-air cells, nickel-zinc cells, fuel cells or double-layer capacitors. In particular, energy storage cells in soft pack design can be used, in which a welded shell for the electrodes of composite aluminum foil is present.

Die Platine ist vorzugsweise an die Form der Energiespeicherzelle angepasst aber derart dimensioniert, dass sie in Verbindung mit dem mindestens einen Kühlelement steht, während die an ihr angeordneten mindestens eine Energiespeicherzelle nicht in Kontakt mit dem mindestens einen Kühlelement steht. The circuit board is preferably adapted to the shape of the energy storage cell but dimensioned such that it is in communication with the at least one cooling element, while the arranged at least one energy storage cell is not in contact with the at least one cooling element.

Die sandwichartige Anordnung, die eine Platine, Fixiermittel und mindestens eine Energiespeicherzelle aufweist kann derart ausgelegt sein, dass eine Seite der Platine Fixiermittel aufweist, an denen eine Energiespeicherzelle befestigt ist. Vorzugsweise ist die sandwichartige Anordnung derart ausgebildet, dass die Platine auf zwei gegenüberliegenden plattenförmigen Seiten Fixiermittel aufweist und jeweils eine daran angeordnete Energiespeicherzelle aufweist, sodass zwei Energiespeicherzellen die Fixiermittel und die Platine von zwei Seiten umgibt. Dabei weist die Platine vorzugsweise Randabschnitte oder Platinen-Vorsprünge auf, die über die Energiespeicherzellen hinaus überstehen, um eine Verbindung der Platine mit dem Kühlelement zu ermöglichen, ohne dass Energiespeicherzellen von dem Kühlelement kontaktiert werden. The sandwich-type arrangement, which has a circuit board, fixing means and at least one energy storage cell, can be designed such that one side of the circuit board has fixing means where an energy storage cell is attached. The sandwich-type arrangement is preferably designed in such a way that the circuit board has fixing means on two opposite plate-shaped sides and in each case has an energy storage cell arranged thereon so that two energy storage cells surround the fixing means and the circuit board from two sides. In this case, the board preferably has edge sections or board projections which protrude beyond the energy storage cells, in order to enable a connection of the board to the cooling element without energy storage cells being contacted by the cooling element.

Der Begriff „stoffschlüssige Verbindung“ bedeutet, dass die Verbindungspartner durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten werden. Sie stellt eine nicht lösbare Verbindung dar, die sich durch Zerstörung der Verbindung trennen lässt. Üblicherweise werden stoffschlüssige Verbindungen durch Techniken wie Schweißen oder Löten realisiert. The term "cohesive connection" means that the connection partners are held together by atomic or molecular forces. It represents a non-detachable connection that can be separated by destroying the connection. Usually, integral connections are realized by techniques such as welding or soldering.

Der Begriff „formschlüssige Verbindung“ bedeutet, dass eine Verbindung durch das Ineinandergreifen von mindesten zwei Verbindungspartnern. Die Verbindung ist lösbar. Eine formschlüssige Verbindung im Sinne der vorliegenden Erfindung wird auch durch Techniken wie Bördeln oder Toxen realisiert, auch wenn kein vollständiger Formschluss hergestellt werden sollte. The term "positive connection" means that a connection through the interlocking of at least two connection partners. The connection is solvable. A positive connection in the context of the present invention is also realized by techniques such as flanging or Toxen, even if no complete positive connection should be made.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Mehrzahl an Platinen jeweils mindestens einen Platinen-Vorsprung auf, der in jeweils einer Öffnung angeordnet und mit dem mindestens einen Kühlelement verbunden ist. Jede Platine weist vorzugsweise an jeder Seite, die mit dem mindestens einen Kühlelement verbunden ist, mindestens einen Platinen-Vorsprung insbesondere eine Kühlfinne auf. Eine Kühlfinne ist im Sinne der Erfindung ein gegenüber der Energiespeicherzelle frei stehender Platinenbereich, d.h. ein Teil des Platinenrandes steht über den Energiespeicherzellenrand über. In dieser Ausgestaltung sind die Energiespeicherzellen auf den plattenförmigen Bereich der Platine geklebt, sodass der mindestens eine Platinen-Vorsprung nicht von den Energiespeicherzellen umgeben ist. Der mindestens eine Platinen-Vorsprung dient insbesondere zur Verbindung mit dem Kühlelement. Vorzugweise weisen die Platinen an zwei gegenüberliegenden Seiten im plattenförmigen Bereich jeweils eine angeklebte Energiespeicherzelle und jeweils an drei Seiten jeweils mindestens einen Platinen-Vorsprung auf, mittels dem die Platine mit dem mindestens einen Kühlelement verbunden ist, sodass an drei Seiten der sandwichartige Anordnung das mindestens eine Kühlelement angeordnet ist. In dieser Ausgestaltung des Batteriezellenmoduls sind Endabschnitte der in den Öffnungen des Kühlelements angeordneten Platinen-Vorsprünge von der zu den sandwichartigen Anordnungen abgewandten Seite des Kühlelements zugänglich. In a preferred embodiment, the plurality of boards each have at least one board projection, which is arranged in each case an opening and connected to the at least one cooling element. Each board preferably has on each side, which is connected to the at least one cooling element, at least one board projection, in particular a cooling fin on. For the purposes of the invention, a cooling fin is a board area free from the energy storage cell, ie. a part of the edge of the board is above the energy storage cell edge. In this embodiment, the energy storage cells are glued to the plate-shaped region of the board, so that the at least one board projection is not surrounded by the energy storage cells. The at least one board projection is used in particular for connection to the cooling element. Preferably, the boards on two opposite sides in the plate-shaped region each have a glued energy storage cell and in each case on three sides in each case at least one board projection, by means of which the board is connected to the at least one cooling element, so that on at least three sides of the sandwich-like arrangement Cooling element is arranged. In this embodiment of the battery cell module end portions of the arranged in the openings of the cooling element board projections are accessible from the side facing away from the sandwich-like arrangements of the cooling element.

Die Temperierung der Energiespeicherzellen basiert vorzugsweise auf einer flüssigkeitsbasierter Kühlung, die gegenüber einer Luftkühlung ein wesentliches größeres Potenzial für einen Wärmeabtransport bietet. Vorzugsweise weist das mindestens eine Kühlelement eine Kühlleitung auf, die mit der Mehrzahl an Platinen stoff- und/oder formschlüssig verbunden. Beispielsweise sind die Kühlleitung und die Platinen miteinander verschweißt. Die Kühlleitung ist bevorzugt als ein Rohr ausgebildet, das harfenförmig ausgebildet ist. D.h., die Kühlleitung weist eine Rohrstruktur auf, in der mindestens zwei parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende Rohre, durch senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht dazu verlaufende Rohre weiterhin miteinander verbunden sind, wobei zwischen den Rohren Öffnungen ausgebildet sind, sodass die Kühlleitung Öffnungen aufweist, in denen die Platinen bzw. Platinen-Vorsprünge derart angeordnet und verbunden werden können, dass sie von der zu den sandwichartigen Anordnungen abgewandten Seite der Kühlleitung zugänglich sind. Die senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht angeordneten Rohre sind senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zu der Stapelrichtung der sandwichartigen Anordnungen angeordnet. D.h., die sandwichartigen Anordnungen sind in dem Batteriezellenmodul in der Stapelrichtung derart angeordnet, dass die Platinen mit den senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht verlaufenden Rohren verbunden sind. Die parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Rohre, die sich parallel oder im Wesentlichen parallel zur Stapelrichtung der sandwichartigen Anordnungen erstrecken, sind in dieser Ausführungsform vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie den mindestens einen Platinen-Vorsprung der Platine umgeben. Auf dieser Weise können die sandwichartigen Anordnungen käfigartig umhüllt werden. Die Kühlleitung kann mit den sandwichartigen Anordnungen an einer oder zwei, vorzugsweise drei Seiten von ihnen verbunden werden. The temperature control of the energy storage cells is preferably based on a liquid-based cooling, which offers a substantially greater potential for heat removal compared to air cooling. Preferably, the at least one cooling element has a cooling line, which materially and / or positively connected to the plurality of boards. For example, the cooling line and the boards are welded together. The cooling line is preferably formed as a tube which is harp-shaped. That is to say, the cooling line has a tube structure in which at least two tubes running parallel or substantially parallel to one another are still connected to one another by tubes extending perpendicularly or substantially perpendicular thereto, wherein openings are formed between the tubes, so that the cooling line has openings. in which the boards or board projections can be arranged and connected in such a way that they are accessible from the side of the cooling line facing away from the sandwich-type arrangements. The vertically or substantially vertically arranged tubes are arranged perpendicular or substantially perpendicular to the stacking direction of the sandwich-like arrangements. That is, the sandwich type assemblies are arranged in the battery cell module in the stacking direction such that the boards are connected to the vertically or substantially perpendicularly extending tubes. The parallel or substantially parallel tubes which extend parallel or substantially parallel to the stacking direction of the sandwich-like arrangements are preferably formed in this embodiment so as to surround the at least one board projection of the board. In this way, the sandwich-like arrangements can be wrapped in a cage. The cooling line may be connected to the sandwich assemblies at one or two, preferably three sides thereof.

Wenn die Mehrzahl an Platinen beispielsweise jeweils einen Platinen-Vorsprung aufweisen, können zwei parallel verlaufende Rohre mit den Platinen-Vorsprüngen verbunden sein, sodass sie sich entlang der Stapelrichtung der sandwichartigen Anordnungen erstrecken und senkrecht dazu verlaufende Rohre angeordnet werden, die parallel entlang jedes Platinen-Vorsprungs verlaufen. Dadurch können die sandwichartigen Anordnungen sowohl entlang der Stapelrichtung als auch entlang des Platinen-Vorsprungs gekühlt werden. Damit wird eine effiziente Kühlung des Batteriezellenmoduls erreicht und das Batteriezellenmodul weist gleichzeitig eine integrierte Haltekonstruktion auf. In dieser Ausführungsform ist eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Kühlelement und der Platine vorteilhaft. For example, if the plurality of sinkers each have a sinker protrusion, two parallel tubes may be connected to the sinker protrusions so as to extend along the stacking direction of the sandwiched arrangements and perpendicularly extending tubes disposed in parallel along each sinker. Projection run. Thereby, the sandwich-like arrangements can be cooled both along the stacking direction and along the sinker projection. Thus, an efficient cooling of the battery cell module is achieved and the battery cell module has at the same time an integrated support structure. In this Embodiment, a cohesive connection between the cooling element and the circuit board is advantageous.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das mindestens eine Kühlelement mindestens eine Kühlplatte und mindestens eine daran angeordnete Kühlleitung auf, wobei die Kühlplatte die Öffnungen zum Aufnehmen der Mehrzahl an Platinen aufweist und mit der Mehrzahl an Platinen verbunden ist. Die Platinen sind mit der Kühlplatte form- oder stoffschlüssig verbunden, während die Kühlleitung auf der von den sandwichartigen Anordnungen abgewandten Seite der Kühlplatte befestigt ist. Die Öffnungen der Kühlplatte sind vorzugsweise komplementär zu den in ihnen anzuordnenden Platinen bzw. Platinen-Vorsprüngen ausgebildet. Das Aufnehmen der Platinen in den komplementär ausgebildeten Öffnungen bietet eine zusätzliche Halteeigenschaft für die sandwichartigen Anordnungen. Die Kühlplatte ist vorzugsweise derart dimensioniert, dass sie sich entlang aller sandwichartigen Anordnungen in Länge und Breite, d.h. in Stapelrichtung und senkrecht dazu erstreckt. Die Kühlleitung ist beispielsweise eine mäanderförmig ausgebildete Kühlschlange, die derart ausgestaltet ist, dass sie das Batteriemodul effektiv kühlt. Beispielsweise weist die Kühlschlange parallel und senkrecht zu der Stapelrichtung der sandwichartigen Anordnungen ausgebildete Kühlschlangenbereiche auf, die derart an der mindestens eine Kühlplatte befestigt sind, dass sie die in der Kühlplatte ausgebildeten Öffnungen nicht bedeckt. Die im Wesentlichen parallel zu der Stapelrichtung der sandwichartigen Anordnungen verlaufende Kühlleitungsbereiche sind vorzugsweise zwischen Randabschnitten der Kühlplatte und den darin ausgebildeten Öffnungen sowie zwischen den Öffnungen angeordnet, während die im Wesentlichen senkrecht zu der Stapelrichtung der sandwichartigen Anordnungen verlaufenden Kühlleitungsbereiche vorzugsweise zwischen Randabschnitten der Kühlplatte und den darin ausgebildeten Öffnungen angeordnet, sodass die Kühlleitung eine mäanderförmige Gestalt aufweist. In a preferred embodiment, the at least one cooling element has at least one cooling plate and at least one cooling line arranged thereon, wherein the cooling plate has the openings for receiving the plurality of sinkers and is connected to the plurality of sinkers. The circuit boards are positively or materially connected to the cooling plate, while the cooling line is fixed on the side remote from the sandwich-like arrangements of the cooling plate. The openings of the cooling plate are preferably formed to be complementary to the boards or board projections to be arranged in them. The inclusion of the boards in the complementarily shaped openings provides an additional retention feature for the sandwiched assemblies. The cooling plate is preferably dimensioned to extend along all sandwich-like arrangements in length and width, i. extending in the stacking direction and perpendicular thereto. The cooling line is for example a meander-shaped cooling coil, which is designed such that it effectively cools the battery module. For example, the cooling coil has cooling coil portions formed in parallel and perpendicular to the stacking direction of the sandwiched assemblies, which are fixed to the at least one cooling plate so as not to cover the openings formed in the cooling plate. The cooling line portions extending substantially parallel to the stacking direction of the sandwich assemblies are preferably disposed between edge portions of the cooling plate and the apertures formed therein and between the apertures, while the cooling line portions extending substantially perpendicular to the stacking direction of the sandwich assemblies are preferably between edge portions of the cooling plate and those therein formed openings, so that the cooling line has a meandering shape.

Vorzugsweise sind die Öffnungen in der Kühlplatte komplementär zu dem mindestens einen Platinen-Vorsprung der Mehrzahl an Platinen ausgebildet, sodass jeweils der mindestens eine Platinen-Vorsprung in einer Öffnung angeordnet ist. Wenn die Platine an einer mit der Kühlelement zu verbindenden Seite mehrere Vorsprünge aufweist, weist das Kühlelement dementsprechend komplementär ausgebildete Öffnungen auf. D.h., es können sich nicht nur in Stapelrichtung der sandwichartigen Anordnungen mehrere Öffnungen erstrecken sondern auch senkrecht zur Stapelrichtung. Preferably, the openings in the cooling plate are formed complementary to the at least one board projection of the plurality of boards, so that in each case the at least one board projection is arranged in an opening. If the board has a plurality of projections on a side to be connected to the cooling element, the cooling element accordingly has complementary openings. That is, not only can a plurality of openings extend in the stacking direction of the sandwich-like arrangements, but also perpendicular to the stacking direction.

Die Kühlleitung ist aus einem Material mit einer guten Wärmeleitfähigkeit gefertigt. Im Betrieb wird durch die Kühlleitung ein Kühlmedium geleitet. Das Kühlmedium kann ein Gas wie beispielsweise Luft oder eine Flüssigkeit wie beispielsweise Wasser oder ein Wasser-Glykol-Gemisch sein. Bevorzugt wird eine Flüssigkeit als Kühlmedium mit vorteilhaften Wärmeabsorptions- und Wärmeableitungseigenschaften verwendet. The cooling line is made of a material with good thermal conductivity. In operation, a cooling medium is passed through the cooling line. The cooling medium may be a gas such as air or a liquid such as water or a water-glycol mixture. Preferably, a liquid is used as the cooling medium having advantageous heat absorption and heat dissipation properties.

In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die mindestens eine Kühlplatte benachbart zu jeder Öffnung mindestens einen Kühlplatten-Vorsprung auf, der sich Richtung der zur sandwichartigen Anordnung abgewandten Seite der Kühlplatte hin erstreckt. In a preferred embodiment, the at least one cooling plate adjacent to each opening has at least one cooling plate projection which extends in the direction of the side facing away from the sandwich-like side of the cooling plate.

Der Kühlplatten-Vorsprung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass er mit dem jeweiligen Endabschnitt der Mehrzahl an Platinen bzw. deren Platinen-Vorsprüngen bündig ist, der in der Öffnung der Kühlplatte angeordnet ist. Mittels dieser Ausgestaltung ist der Kühlplatten-Vorsprung geeignet, mit der Mehrzahl an Platinen bzw. deren Platinen-Vorsprüngen stoff- und/oder formschlüssig verbunden zu sein. The cooling plate protrusion is preferably formed so as to be flush with the respective end portion of the plurality of boards or their board protrusions disposed in the opening of the cooling plate. By means of this embodiment, the cooling plate projection is suitable to be material and / or positively connected to the plurality of boards or their board protrusions.

Vorzugsweise ist die mindestens eine Kühlplatte einstückig ausgebildet und erstreckt sich entlang dreier Seiten der sandwichartigen Anordnung zumindest teilweise. Die einstückige Ausbildung der Kühlplatten hat den Vorteil, dass sie nicht aus mehren Teilen zusammengesetzt werden muss, die miteinander verbunden werden müssen. Vielmehr kann die Kühlplatte durch Biegevorgänge wie Bördeln oder Toxen mit den sandwichartigen Anordnungen verbunden werden. Preferably, the at least one cooling plate is integrally formed and at least partially extends along three sides of the sandwiched assembly. The one-piece design of the cooling plates has the advantage that it does not have to be composed of several parts that need to be connected together. Rather, the cooling plate may be connected to the sandwiched assemblies by bending operations such as crimping or tearing.

Ein Verfahren zur Herstellung eines Batteriezellemoduls weist die Schritte auf: Bereitstellen einer Mehrzahl sandwichartiger Anordnungen, die jeweils eine Platine, mindestens auf einer Seite der Platine angeordnete Fixiermittel und mindestens eine Energiespeicherzelle aufweisen, wobei die mindestens eine Energiespeicherzelle an den Fixiermitteln derart angeordnet ist, dass jeweils eine Platine samt daran angeordneten Fixiermitteln mit mindestens einer Energiespeicherzelle eine sandwichartige Anordnung bildet, und stoffschlüssiges und/oder formschlüssiges Verbinden von der Mehrzahl der sandwichartigen Anordnungen mit mindestens einem sich entlang der Stapelrichtung erstreckenden Kühlelement mit Aufnahmen, die als das Kühlelement durchgreifende Öffnungen ausgebildet sind, wobei in diesen Öffnungen angeordnete Endabschnitte der Platinen von einer der Energiespeicherzellen abgewandten Seite des Kühlelementes her mit dem Kühlelement stoffschlüssig und/oder formschlüssig verbunden werden. A method for producing a battery cell module comprises the steps of providing a plurality of sandwich-like arrangements, each having a circuit board, fixing means arranged on at least one side of the board and at least one energy storage cell, wherein the at least one energy storage cell is arranged on the fixing means such that in each case a board together with fixing means arranged thereon with at least one energy storage cell forms a sandwich-like arrangement, and cohesively and / or positively connecting the plurality of sandwich-like arrangements with at least one extending along the stacking direction cooling element with receptacles, which are formed as openings passing through the cooling element, wherein arranged in these openings end portions of the boards from a side facing away from the energy storage cell side of the cooling element forth with the cooling element cohesively and / or positively connected become.

Der Schritt stoffschlüssiges und/oder formschlüssiges Verbinden von der Mehrzahl der sandwichartigen Anordnungen mit mindestens einem sich entlang der Stapelrichtung erstreckendes Kühlelement mit Aufnahmen weist vorzugsweise einen Schritt Einstecken der Mehrzahl an Platinen in die Öffnungen auf. Das Einstecken der Mehrzahl an Platinen in die Öffnungen stellt einen einfachen und kostengünstig durchzuführenden Verfahrensschritt. Diese Verbindungsart ist ein Beispiel für eine formschlüssige Verbindung. Vorzugsweise sind die Öffnungen komplementär zu den Platinen ausgestaltet, um einen stabilen Halt für diese zu gewährleisten. Diese Verbindungstechnik ist beispielweise vorteilhaft, wenn nur eine Seite der sandwichartigen Anordnung mit einem Kühlelement versehen werden soll. The step integrally and / or positively connecting the plurality of sandwich-type arrangements with at least one cooling element with receptacles extending along the stacking direction preferably has a step of inserting the plurality of sinkers into the stack Openings on. The insertion of the plurality of boards in the openings provides a simple and inexpensive to carry out process step. This connection type is an example of a positive connection. Preferably, the openings are designed to be complementary to the boards in order to ensure a stable hold for them. This connection technique is advantageous, for example, if only one side of the sandwich-type arrangement is to be provided with a cooling element.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Schritt stoffschlüssiges und/oder formschlüssiges Verbinden von der Mehrzahl der sandwichartigen Anordnungen mit mindestens einem sich entlang der Stapelrichtung erstreckenden Kühlelement mit Aufnahmen einen Schritt Biegen des Kühlelements auf, wobei unter Biegen jedwedes Umformen verstanden wird. Das Biegen kann beispielsweise mittels Bördeln des Kühlelements realisiert werden. Ein weiteres Beispiel für eine Biegetechnik ist das Toxen, das auch als Durchsetzfügen, Druckfügen, Clinchen oder Press Joining bezeichnet wird. Die Verbindungstechnik des Umformens ist beispielweise vorteilhaft, wenn nur mehrere Seiten der sandwichartigen Anordnungen mit einem Kühlelement versehen werden sollen. Diese Verbindungstechnik erlaubt ein einstückiges Kühlelement an mehreren Seiten Anordnungen mit einem Kühlelement zu verbinden. In a preferred embodiment, the step integrally and / or positively connecting the plurality of sandwiched arrangements with at least one along the stacking direction extending cooling element with recordings a step bending of the cooling element, wherein bending is understood as any forming. The bending can be realized for example by means of crimping of the cooling element. Another example of a bending technique is the Toxen, which is also referred to as clinching, pressure joining, clinching or press joining. The bonding technique of forming is advantageous, for example, if only several sides of the sandwich-like arrangements are to be provided with a cooling element. This connection technique allows a one-piece cooling element to be connected to a cooling element on several side arrangements.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Schritt stoffschlüssiges und/oder formschlüssiges Verbinden von der Mehrzahl der sandwichartigen Anordnungen mit mindestens einem sich entlang der Stapelrichtung erstreckenden Kühlelement mit Aufnahmen den Schritt Verschweißen des Kühlelements mit der Mehrzahl an Platinen auf. Das Schweißen kann beispielsweise mittels eines Laserschweißverfahrens realisiert werden. Das Schweißen stellt eine stoffschlüssige Verbindungsart dar. In a preferred embodiment, the step has integral and / or positive connection of the plurality of sandwich-type arrangements with at least one cooling element with receptacles extending along the stacking direction, the step of welding the cooling element to the plurality of sinkers. The welding can be realized for example by means of a laser welding process. Welding represents a cohesive connection.

Das vorstehend beschriebene und nach dem vorstehend beschriebenen verfahren hergestellte Batteriezellenmodul findet insbesondere in einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug Verwendung. The battery cell module described above and produced by the method described above is used in particular in a hybrid or electric vehicle.

Weitere Aspekte der Erfindung werden anhand von Figuren erläutert: Further aspects of the invention will be explained with reference to figures:

Es zeigen: Show it:

1a eine Querschnittsansicht eines Batteriezellenmoduls; 1a a cross-sectional view of a battery cell module;

1b eine weitere Querschnittsansicht des in 1a gezeigten Batteriezellenmoduls; 1b another cross-sectional view of in 1a shown battery cell module;

2 eine Teil-Querschnittsansicht eines weiteren Batteriezellenmoduls; 2 a partial cross-sectional view of another battery cell module;

3 eine Draufsicht auf eine Platine, 3 a plan view of a circuit board,

4a eine Draufsicht auf ein Kühlelement, 4a a top view of a cooling element,

4b eine Querschnittsansicht des in 4a gezeigten Kühlelements, 4b a cross-sectional view of in 4a shown cooling element,

5 bildhaft die Herstellung einer sandwichartigen Anordnung, 5 pictorially the production of a sandwich-like arrangement,

6 und 7 schematisch die Herstellung des in 2 gezeigten Batteriezellenmoduls, 6 and 7 schematically the production of in 2 shown battery cell module,

8 eine Seitenansicht in 2 gezeigten Batteriezellenmoduls, 8th a side view in 2 shown battery cell module,

9 eine weitere Querschnittsansicht des in 8 gezeigten Batteriezellenmoduls, und 9 another cross-sectional view of in 8th shown battery cell module, and

10 schematisch die Herstellung des in 1a und 1b gezeigten Batteriezellenmoduls. 10 schematically the production of in 1a and 1b shown battery cell module.

1a zeigt eine Querschnittsansicht eines Batteriezellenmoduls 1. Das Batteriezellenmodul 1 weist drei Platinen 3, sechs Klebefolien (nicht gezeigt) und sechs Energiespeicherzellen 5 und sechs Kühlelemente 7 in Form von Kühlleitungen 7a auf. Jede Platine 3 ist auf zwei gegenüberliegenden Seiten mit jeweils einer Energiespeicherzelle 5 mittels jeweils einer wärmeleitfähigen Klebefolie verbunden, um jeweils eine sandwichartige Anordnung 6 auszubilden. Die in der 1a dargestellten Lücken zwischen den Energiespeicherzellen 5 und den Platinen 3 sind in der Realität nicht vorhanden und dienen lediglich der Visualisierung der Platinen 3 zwischen den Energiespeicherzellen 5. Die drei sandwichartigen Anordnungen 6 sind in der Stapelrichtung S nebeneinander angeordnet, wobei sich zwischen den sandwichartigen Anordnungen Lücken befinden können. Jede Platine 3 weist zwei Platinen-Vorsprünge 33 auf, die über Randabschnitte der Energiespeicherzellen hinaus überstehen. Die Platinen-Vorsprünge 33 sind jeweils mit einer Kühlleitung 7a verbunden beispielsweise verschweißt. Endabschnitte der Platinen-Vorsprünge 33 sind von der zu den sandwichartigen Anordnungen abgewandten Seite des Kühlelements 7 zugänglich. 1a shows a cross-sectional view of a battery cell module 1 , The battery cell module 1 has three boards 3 , six adhesive sheets (not shown) and six energy storage cells 5 and six cooling elements 7 in the form of cooling pipes 7a on. Every board 3 is on two opposite sides, each with an energy storage cell 5 each connected by a thermally conductive adhesive film, each having a sandwich-like arrangement 6 train. The in the 1a shown gaps between the energy storage cells 5 and the boards 3 are not present in reality and serve only for the visualization of the boards 3 between the energy storage cells 5 , The three sandwich arrangements 6 are juxtaposed in the stacking direction S, with gaps between the sandwiched arrangements. Every board 3 has two board protrusions 33 on, beyond the edge portions of the energy storage cells beyond. The board projections 33 are each with a cooling line 7a connected welded, for example. End portions of the board projections 33 are from the side facing away from the sandwich-like arrangements of the cooling element 7 accessible.

1b zeigt eine weitere Querschnittsansicht des in 1a gezeigten Batteriezellenmoduls 1. In der in 1b gezeigten Querschnittsansicht ist gezeigt, dass die gestrichelt dargestellten Kühlleitungen 7a über eine Kühlleitung 7b miteinander verbunden sind, die sich parallel zu der Stapelrichtung S erstreckt. Die Kühlleitungen 7a und 7b bilden zusammen das Kühlelement 7a und sind als einstückiges Rohrleitungssystem ausgebildet, das die Platinen-Vorsprünge käfigartig umgibt aber nicht mit den Energiespeicherzellen in direktem Kontakt ist. 1b shows a further cross-sectional view of the in 1a shown battery cell module 1 , In the in 1b shown cross-sectional view is shown that the cooling lines shown in dashed lines 7a via a cooling line 7b connected to each other, which extends parallel to the stacking direction S. The cooling pipes 7a and 7b together form the cooling element 7a and are formed as a one-piece piping system, which surrounds the board projections cage-like but is not in direct contact with the energy storage cells.

Bei Betrieb des Batteriezellenmoduls 1 wird zur Kühlung der Energiespeicherzellen 5 ein Kühlmedium wie ein Wasser-Glykol-Gemisch durch die Kühlleitungen 7a und 7b geleitet. Mittels der Anordnung der Kühlleitungen 7a und 7b an den Platinen-Vorsprüngen 33 werden die Platinen 3 gekühlt, die wiederum durch ihre Anordnung an den Klebefolien die daran angeordneten Energiespeicherzellen 5 kühlen. During operation of the battery cell module 1 is used to cool the energy storage cells 5 a cooling medium such as a water-glycol mixture through the cooling lines 7a and 7b directed. By means of the arrangement of the cooling pipes 7a and 7b at the board projections 33 become the boards 3 cooled, in turn, by their arrangement on the adhesive films arranged thereon energy storage cells 5 cool.

2 zeigt eine Teil-Querschnittsansicht eines weiteren Batteriezellenmoduls 21. Das Batteriezellenmodul 21 weist sandwichartige Anordnungen 6 auf, von denen drei gezeigt sind. Die sandwichartigen Anordnungen 6 sind in der Stapelrichtung S nebeneinander angeordnet, wobei sich zwischen den sandwichartigen Anordnungen Lücken befinden können. Jede sandwichartige Anordnung 6 weist eine Platine 3 mit zwei an gegenüberliegenden Seiten der Platine 3 angeordneten Klebefolien (nicht gezeigt) und zwei darauf angeordneten Energiespeicherzellen 5 auf, wobei die dargestellten Lücken zwischen den Energiespeicherzellen 5 und den Platinen 3 in der Realität nicht vorhanden sind und lediglich der Visualisierung der Platinen 3 zwischen den Energiespeicherzellen 5 dienen. Jede Platine 3 weist Platinen-Vorsprünge 33 auf, die über Randabschnitte der Energiespeicherzellen 5 hinaus überstehen. Weiterhin weist das Batteriezellenmodul 21 ein Kühlelement 27 auf, das jeweils mit den Platinen-Vorsprüngen 33 der Platinen 3 form- und ggf. stoffschlüssig verbunden ist. Das Kühlelement 27 weist eine Kühlleitung 27a und eine Kühlplatte 27b auf, welche beispielsweise durch Verschweißen miteinander verbunden sind. Die Kühlplatte 27b weist Öffnungen 28 auf, in die die Platinen-Vorsprünge 33 eingesteckt sind, sodass die Platinen 3 formschlüssig mit der Kühlplatte 27b verbunden sind. Die Kühlplatte 27b weist benachbart zu jeder Öffnung 28 einen Kühlplatten-Vorsprung 29 auf. Zur zusätzlichen Stabilität des Batteriezellenmoduls 21 kann der Platinen-Vorsprung 33 mit dem Kühlplatten-Vorsprung 29 verschweißt sein. Endabschnitte 8 der Platinen-Vorsprünge 33 sind in den Öffnungen 28 von einer der Energiespeicherzellen abgewandten Seite des Kühlelementes 27 her zugänglich. 2 shows a partial cross-sectional view of another battery cell module 21 , The battery cell module 21 has sandwiched arrangements 6 of which three are shown. The sandwich-like arrangements 6 are juxtaposed in the stacking direction S, with gaps between the sandwiched arrangements. Each sandwich-like arrangement 6 has a circuit board 3 with two on opposite sides of the board 3 arranged adhesive films (not shown) and two energy storage cells arranged thereon 5 on, with the gaps shown between the energy storage cells 5 and the boards 3 are not present in reality and only the visualization of the boards 3 between the energy storage cells 5 serve. Every board 3 has board projections 33 on, over edge portions of the energy storage cells 5 survive beyond. Furthermore, the battery cell module 21 a cooling element 27 on, each with the board projections 33 the boards 3 is positively and optionally materially connected. The cooling element 27 has a cooling line 27a and a cooling plate 27b on, which are connected to each other, for example by welding. The cooling plate 27b has openings 28 in which the board protrusions 33 are plugged in, so the boards 3 positive fit with the cooling plate 27b are connected. The cooling plate 27b points adjacent to each opening 28 a cooling plate projection 29 on. For additional stability of the battery cell module 21 can the board tab 33 with the cooling plate projection 29 be welded. end 8th the board projections 33 are in the openings 28 from a side facing away from the energy storage cell of the cooling element 27 accessible.

Bei Betrieb des Batteriezellenmoduls 21 wird zur Kühlung der Energiespeicherzellen 5 ein Kühlmedium wie ein Wasser-Glykol-Gemisch durch die Kühlleitungen 27a geleitet. Mittels der Anordnung der Kühlleitung 27a an der Kühlplatte 27b wird diese gekühlt. Die Kühlplatte 27b kühlt durch ihre Verbindung mit den Platinen-Vorsprüngen 33 die Platinen 3, die wiederum durch ihre Anordnung an den Klebefolien die daran angeordneten Energiespeicherzellen 5 kühlen. During operation of the battery cell module 21 is used to cool the energy storage cells 5 a cooling medium such as a water-glycol mixture through the cooling lines 27a directed. By means of the arrangement of the cooling line 27a on the cooling plate 27b this is cooled. The cooling plate 27b cools by its connection with the board projections 33 the boards 3 , in turn, by their arrangement on the adhesive sheets, the energy storage cells arranged thereon 5 cool.

3 zeigt eine Draufsicht auf eine Platine 3. Die Platine 3 weist eine obere Seite O, eine rechte Seite R, eine untere Seite U und eine linke Seite L auf, wobei die Bezeichnungen der Seiten willkürlich gewählt sind. Die Platine 3 weist eine plattenförmige Gestalt mit Platinen-Vorsprüngen 33 auf, die an der linken Seite L, der rechten Seite R und unteren Seite U angeordnet sind. Die rechte Seite R, die untere Seite U und die linke Seite L sind so ausgebildet, um beispielsweise mit einer Kühlplatte wie beispielsweise in 2 gezeigt verbunden zu werden, da die Platinen-Vorsprünge 33 in die Öffnungen der in 2 gezeigten Kühlplatte eingesteckt werden können. Die Platine 3 ist derart dimensioniert, dass Energiespeicherzellen auf ihr derart angeordnet werden können, dass die Platinen-Vorsprünge 33 über die Energiespeicherzellen hinaus überstehen bzw. freistehend sind. D.h., wenn Energiespeicherzellen auf der Platine 3 angeordnet sind, bedecken sie die plattenförmigen Bereiche der Platine 3 außer den Platinen-Vorsprüngen 33. 3 shows a plan view of a circuit board 3 , The board 3 has an upper side O, a right side R, a lower side U and a left side L, wherein the names of the pages are arbitrarily selected. The board 3 has a plate-like shape with board protrusions 33 on, which are arranged on the left side L, the right side R and lower side U. The right side R, the lower side U and the left side L are formed so as to be connected, for example, to a cooling plate such as in FIG 2 shown to be connected, since the board projections 33 in the openings of in 2 shown cooling plate can be inserted. The board 3 is dimensioned such that energy storage cells can be arranged on it such that the board protrusions 33 survive beyond the energy storage cells or are free-standing. Ie, if energy storage cells on the board 3 are arranged, they cover the plate-shaped areas of the board 3 except the board tabs 33 ,

4a zeigt eine Draufsicht auf ein Kühlelement 27 vor seiner Anbringung in ein Batteriezellenmodul wie dem in 2 gezeigten Batteriezellenmodul 21. Das Kühlelement 27 weist eine Kühlleitung 27a und eine Kühlplatte 27b auf. Die Kühlplatte 27b weist Öffnungen 28 auf. In die Stapelrichtung S, in die sandwichartige Anordnungen aus Platine, Klebefolien und Energiespeicherzellen zur Herstellung des Batteriezellenmoduls nebeneinander anzuordnen sind, weist die Kühlplatte 27b jeweils zehn Öffnungen auf, sodass in der Kühlplatte 27b zehn sandwichartige Anordnungen nebeneinander angeordnet werden können. Die Kühlplatte 27b ist mittels Biegelinien B mit einem ersten Kühlplattenbereich 27b1, einem zweiten Kühlplattenbereich 27b2 und einem dritten Kühlplattenbereich 27b3 ausgebildet. Wenn das Kühlelement 27 mit sandwichartigen Anordnungen zur Herstellung des Batteriezellenmoduls verbunden wird, wird die Kühlplatte 27 derart an den Biegelinien B gebogen, dass der zweite Kühlplattenbereich 27b2 den Boden eines Batteriezellenmoduls ausbildet und der erste Kühlplattenbereich 27b1 und der dritte Kühlplattenbereich 27b3 Seitenbereiche des Batteriezellenmoduls ausbilden. Das Kühlelement 27 wird sich dann in Stapelrichtung S entlang dreier Seiten der sandwichartigen Anordnungen erstrecken. Die in 4a gezeigte Kühlplatte 27b ist geeignet, mit der in 3 gezeigten Platine 3 verbunden zu werden. Die Öffnungen 28 der Kühlplatte 27b sind komplementär zu den Platinen-Vorsprüngen 33 der in 3 gezeigten Platine 3 ausgebildet. Die Kühlleitung 27a ist derart auf der Kühlplatte 27b angeordnet, dass sie die Öffnungen 28 nicht bedeckt, sodass bei einem fertig hergestellten Batteriezellenmodul in den Öffnungen 28 angeordnete Endabschnitte der Platinen von der den sandwichartigen Anordnungen abgewandten Seite der Kühlplatte 27b zugänglich sind. Die Kühlleitung 27a weist zwei Anschlüsse 24 auf. Die Kühlleitung 27a ist derart ausgebildet, dass sie im Wesentlichen parallel zur Stapelrichtung S verlaufende Kühlleitungsbereiche 27a1 und im Wesentlichen senkrecht zur Stapelrichtung S verlaufende Kühlleitungsbereiche 27a2 aufweist, sodass die Kühlleitungsbereiche 27a2 in Randbereichen der Kühlleitungsplatte im Wesentlichen parallel zu den Öffnungen 28 verlaufen und die Kühlleitungsbereiche 27a1 im Wesentlichen senkrecht zu den Öffnungen 28 und den darin anzuordnenden Platinen bzw. sandwichartigen Anordnungen verlaufen. Jede Öffnung 28 ist zwischen den Kühlleitungsbereichen 27a1 angeordnet. 4a shows a plan view of a cooling element 27 before mounting it in a battery cell module like the one in 2 shown battery cell module 21 , The cooling element 27 has a cooling line 27a and a cooling plate 27b on. The cooling plate 27b has openings 28 on. In the stacking direction S, in the sandwich-like arrangements of board, adhesive sheets and energy storage cells for the preparation of the battery cell module are to be arranged side by side, the cooling plate 27b each ten openings, so in the cooling plate 27b ten sandwich-like arrangements can be arranged side by side. The cooling plate 27b is by means of bending lines B with a first cooling plate area 27b1 a second cooling plate area 27b2 and a third cooling plate area 27B3 educated. When the cooling element 27 is connected to sandwich-like arrangements for the preparation of the battery cell module, the cooling plate is 27 bent at the bending lines B, that the second cooling plate area 27b2 forms the bottom of a battery cell module and the first cooling plate area 27b1 and the third cooling plate area 27B3 Form side areas of the battery cell module. The cooling element 27 will then extend in the stacking direction S along three sides of the sandwiched arrangements. In the 4a shown cooling plate 27b is suitable with the in 3 shown board 3 to be connected. The openings 28 the cooling plate 27b are complementary to the board projections 33 the in 3 shown board 3 educated. The cooling line 27a is so on the cooling plate 27b arranged that they have the openings 28 not covered, so that in a finished manufactured battery cell module in the openings 28 arranged end portions of the boards of the side facing away from the sandwich-like arrangements of the cooling plate 27b are accessible. The cooling line 27a has two connections 24 on. The cooling line 27a is formed such that they are substantially parallel to the stacking direction S extending cooling line areas 27a1 and substantially perpendicular to the stacking direction S extending cooling line areas 27a2 so that the cooling line areas 27a2 in edge regions of the cooling pipe plate substantially parallel to the openings 28 run and the cooling line areas 27a1 essentially perpendicular to the openings 28 and the boards or sandwich assemblies to be arranged therein. Every opening 28 is between the cooling line areas 27a1 arranged.

4b zeigt eine Querschnittsansicht des Kühlelements 27 vor der Verbindung mit sandwichartigen Anordnungen zu einem Batteriezellenmodul. Das in 4b gezeigte Kühlelement 27 ist eine Querschnittsansicht des in 4a gezeigten aber entlang der Biegelinien B gebogenen Kühlelements 27, das durch das Biegen der zweite Kühlplattenbereich 27b2 einen Bodenbereich ausbildet, der zwei Seitenbereiche verbindet, wobei die zwei Seitenbereiche mittels des ersten Kühlplattenbereichs 27b1 und des dritten Kühlplattenbereichs 27b3 ausgebildet werden. Die in 4a gezeigte Kühlleitung 27a befindet sich nach dem Biegen des Kühlelements 27 an der Außenseite der Kühlplatte 27b, d.h. der zu den anzuordnenden sandwichartigen Anordnungen abgewandten Seite, wobei in 4b die Kühlleitungsbereiche 27a1 sichtbar sind. 4b shows a cross-sectional view of the cooling element 27 prior to connection to sandwiched assemblies to a battery cell module. This in 4b shown cooling element 27 is a cross-sectional view of the in 4a but shown along the bending lines B bent cooling element 27 that by bending the second cooling plate area 27b2 forming a floor area connecting two side areas, the two side areas being by means of the first cooling plate area 27b1 and the third cooling plate area 27B3 be formed. In the 4a shown cooling line 27a is located after bending the cooling element 27 on the outside of the cooling plate 27b , ie the side facing away from the sandwich-type arrangements, wherein 4b the cooling line areas 27a1 are visible.

5 zeigt bildhaft die Herstellung einer sandwichartigen Anordnung 6, wie sie in den 1a, 1b und 2 gezeigt ist. Die Platine 3 wird mit Fixiermitteln 4 wie einer Klebefolie auf den gegenüberliegenden Seiten versehen und jedes Fixiermittel 4 wird mit einer Energiespeicherzelle 5 versehen, um die sandwichartige Anordnung 6 herzustellen. In 5 werden an zwei Seiten der Platine Fixiermittel und Energiespeicherzellen angeordnet. Es ist aber auch eine einseitige Anordnung von Fixiermittel und Energiespeicherzelle denkbar. Die Fixiermittel und Energiespeicherzellen werden derart an der Platine angeordnet, dass der Platinen-Vorsprung 33 nicht von Fixiermittel und Energiespeicherzelle bedeckt sind. Vielmehr steht der Platinen-Vorsprung 33 über Randabschnitte der Energiespeicherzellen 5 über. Die Energiespeicherzellen 5 weisen jeweils ein Batterieaufhängungselement 50 auf. 5 shows pictorially the production of a sandwich-like arrangement 6 as they are in the 1a . 1b and 2 is shown. The board 3 comes with fixatives 4 as an adhesive sheet on the opposite sides and provide each fixative 4 comes with an energy storage cell 5 provided to the sandwich-like arrangement 6 manufacture. In 5 Fixing means and energy storage cells are arranged on two sides of the board. But it is also a one-sided arrangement of fixing and energy storage cell conceivable. The fixing means and energy storage cells are arranged on the board such that the board projection 33 not covered by fixative and energy storage cell. Rather, the board edge is 33 over edge sections of the energy storage cells 5 above. The energy storage cells 5 each have a battery suspension element 50 on.

6 und 7 zeigen schematisch die Herstellung des Batteriezellenmoduls 21. Zur Herstellung des Batteriezellenmoduls 21 werden das in 4a und 4b gezeigte Kühlelement 27 und die sandwichartige Anordnungen 6 verwendet, wie sie beispielsweise entsprechend 5 hergestellt sind. Die Energiespeicherzelle 5 ist auf einer Platine angeordnet, von der die Platinen-Vorsprünge 33 sichtbar sind. Das in 4b gezeigte Kühlelement 27 wird aufgebogen, wie durch die Pfeile angedeutet. Die sandwichartige Anordnungen 6 werden in die in der 6 nicht sichtbaren Öffnungen des zweites Kühlplattenbereichs 27b2 eingesteckt, sodass die Platinen-Vorsprünge 33 in der Kühlplatte 27b in die Öffnungen eingesteckt sind und ihre Endabschnitte 8 von einer der Energiespeicherzellen 5 abgewandten Seite des Kühlelementes 27 her zugänglich ist. Der erste Kühlplattenbereich 27b1 und der dritte Kühlplattenbereich 27b3 werden dann in die der Pfeile entgegengesetzte Richtung derart gebogen, dass die sandwichartige Anordnungen 6 in die in der 6 nicht sichtbare Öffnungen des ersten Kühlplattenbereichs 27b1 und des dritten Kühlplattenbereichs 27b3 gesteckt werden, sodass die Platinen-Vorsprünge 33 in den Öffnungen der Kühlplatte 27b angeordnet sind und ihre Endabschnitte 8 von einer der sandwichartigen Anordnungen 6 abgewandten Seite des Kühlelementes 27 her zugänglich sind. Die Kühlleitung 27a, von der die Kühlleitungsbereiche 27a1 sichtbar sind, sind an der von der sandwichartigen Anordnung 6 abgewandten Seite der Kühlplatte 27b angeordnet. Das Kühlelement 27 und die sandwichartige Anordnung 6 sind formschlüssig miteinander verbunden und können zur Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung verschweißt werden. Die Verschweißung ist in 7 schematisch gezeigt. 6 and 7 show schematically the manufacture of the battery cell module 21 , For the production of the battery cell module 21 will that be in 4a and 4b shown cooling element 27 and the sandwich-like arrangements 6 used, for example, as appropriate 5 are made. The energy storage cell 5 is arranged on a board from which the board projections 33 are visible. This in 4b shown cooling element 27 is bent up, as indicated by the arrows. The sandwich-like arrangements 6 be in the in the 6 invisible openings of the second cooling plate area 27b2 plugged in, so that the board projections 33 in the cooling plate 27b are inserted in the openings and their end sections 8th from one of the energy storage cells 5 opposite side of the cooling element 27 is accessible. The first cooling plate area 27b1 and the third cooling plate area 27B3 are then bent in the direction opposite to the arrows such that the sandwich-like arrangements 6 in the in the 6 invisible openings of the first cooling plate area 27b1 and the third cooling plate area 27B3 be plugged so that the board projections 33 in the openings of the cooling plate 27b are arranged and their end sections 8th from one of the sandwiched arrangements 6 opposite side of the cooling element 27 are accessible. The cooling line 27a from which the cooling line areas 27a1 are visible at the of the sandwich-type arrangement 6 opposite side of the cooling plate 27b arranged. The cooling element 27 and the sandwich-like arrangement 6 are positively connected with each other and can be welded to produce a cohesive connection. The welding is in 7 shown schematically.

7 zeigt eine Teil-Querschnittsansicht des nach dem in 6 gezeigten Verfahrensschritt hergestellten Batteriezellenmoduls, bei dem zur stoffschlüssigen Verbindung des Kühlelements 27 mit den Platinen-Vorsprüngen 33 diese mittels eines Lasers 70 miteinander verschweißt werden. Insbesondere werden die Platinen-Vorsprünge 33 mit den Kühlplatten-Vorsprüngen 29 verschweißt, die benachbart zu den Öffnungen 28 angeordnet sind, sodass die Endabschnitte 8 der Platinen 3 von einer der Energiespeicherzellen 5 abgewandten Seite des Kühlelementes 27 her zugänglich ist. Nach dem Verschweißen sind die in die Stapelrichtung S nebeneinander angeordneten sandwichartigen Anordnungen 6 über die Platinen-Vorsprünge 33 verbunden und das Batteriezellenmodul 21 ist fertig hergestellt. 7 shows a partial cross-sectional view of the after. In 6 shown method step produced battery cell module, in which the cohesive connection of the cooling element 27 with the board projections 33 this by means of a laser 70 be welded together. In particular, the board protrusions 33 with the cooling plate protrusions 29 welded, which are adjacent to the openings 28 are arranged so that the end sections 8th the boards 3 from one of the energy storage cells 5 opposite side of the cooling element 27 is accessible. After welding, the sandwiching arrangements arranged side by side in the stacking direction S are 6 over the board projections 33 connected and the battery cell module 21 is finished.

8 zeigt eine Seitenansicht des Batteriezellenmoduls 21. Das Batteriezellenmodul 21 ist von der Seite gezeigt, auf der sich der erste Kühlplattenbereich 27b1 der Kühlplatte 27b des Kühlelements 27 befindet. Die sandwichartigen Anordnungen 6 sind in der Stapelrichtung S nebeneinander angeordnet, sodass jede sandwichartige Anordnung 6 mittels ihrer Platinen-Vorsprünge 33 in die Öffnungen 28 der Kühlplatte 27b eingesteckt ist und die Endabschnitte 8 der Platinen-Vorsprünge 33 von der zu den Energiespeicherzellen 5 abgewandten Seite frei zugänglich sind. Die sandwichartigen Anordnungen 6 weisen jeweils die Platine 3 mit daran angeordneten Fixiermitteln und daran Energiespeicherzellen 5 auf, die ein jeweils ein Batterieaufhängungselement 50 aufweisen. Der erste Kühlplattenbereich 27b1 weist neben der Kühlplatte 27b die Kühlleitung 27a auf, die auf der von den sandwichartigen Anordnungen 6 abgewandten Seite der Kühlplatte 27b angeordnet ist. Die Kühlleitung ist weiterhin derart auf der Kühlplatte 27b angeordnet, dass sie im Wesentlichen parallel zu der Stapelrichtung S verlaufende erste Kühlleitungsbereiche 27a1 und im Wesentlichen senkrecht zur Stapelrichtung S verlaufende zweite Kühlleitungsbereiche 27a2 aufweist. Die ersten Kühlleitungsbereiche 27a1 sind zwischen den Öffnungen 28 sowie zwischen den Öffnungen 28 und den Randbereichen der Kühlplatte 27b angeordnet. Jeder zweite Kühlleitungsbereich 27a2 ist zwischen einem Randbereich der Kühlplatte 27b und einer Öffnung 28 angeordnet, sodass sie zusammen mit den ersten Kühlleitungsbereichen 27a eine mäanderförmige Kühlleitung 27a ausbilden. Die Kühlleitung 27a weist den Anschluss 24 auf. 8th shows a side view of the battery cell module 21 , The battery cell module 21 is shown from the side on which the first cooling plate area 27b1 the cooling plate 27b of the cooling element 27 located. The sandwich-like arrangements 6 are arranged side by side in the stacking direction S, so that each sandwich-like arrangement 6 by means of her board projections 33 in the openings 28 the cooling plate 27b is plugged in and the end sections 8th the board projections 33 from the to the energy storage cells 5 remote side are freely accessible. The sandwich-like arrangements 6 each have the board 3 with fixing means arranged thereon and energy storage cells thereon 5 on, each one a battery suspension element 50 exhibit. The first cooling plate area 27b1 points next to the cooling plate 27b the cooling line 27a on top of that of the sandwich-type arrangements 6 opposite side of the cooling plate 27b is arranged. The cooling line is still on the cooling plate 27b arranged so that they are substantially parallel to the stacking direction S extending first cooling line regions 27a1 and second cooling line regions extending substantially perpendicular to the stacking direction S. 27a2 having. The first cooling line areas 27a1 are between the openings 28 as well as between the openings 28 and the edge regions of the cooling plate 27b arranged. Every second cooling line area 27a2 is between an edge region of the cooling plate 27b and an opening 28 arranged so that they together with the first cooling line areas 27a a meandering cooling line 27a form. The cooling line 27a has the connection 24 on.

9 zeigt eine weitere Querschnittsansicht des Batteriezellenmoduls 21. Das Batteriezellenmodul 21 weist die sandwichartige Anordnung auf, von denen eine Energiespeicherzelle 5 mit den daran angeordneten Batterieaufhängungselementen 50, die Platinen-Vorsprünge 33 und die Endabschnitte 8 einer Platine 3 sichtbar sind. Das Batteriezellenmodul 21 weist weiterhin das Kühlelement 27 mit der Kühlplatte 27b und der Kühlleitung 27a auf. Von der Kühlleitung 27a sind die ersten Kühlleitungsbereiche 27a1 sichtbar, die an den ersten, zweiten und dritten Kühlplattenbereichen 27b1, 27b2 und 27b3 der Kühlplatte 27b angeordnet sind. Das Batteriezellenmodul 21 ist mittel Halteelementen 90 an einem Batterieboden 91 angeordnet. 9 shows a further cross-sectional view of the battery cell module 21 , The battery cell module 21 has the sandwich-like arrangement of which an energy storage cell 5 with the battery suspension elements arranged thereon 50 , the board tabs 33 and the end sections 8th a board 3 are visible. The battery cell module 21 also has the cooling element 27 with the cooling plate 27b and the cooling line 27a on. From the cooling line 27a are the first cooling line areas 27a1 visible at the first, second and third cold plate areas 27b1 . 27b2 and 27B3 the cooling plate 27b are arranged. The battery cell module 21 is medium holding elements 90 on a battery bottom 91 arranged.

10 zeigt schematisch die Herstellung des in 1a gezeigten Batteriezellenmoduls 1. Zur stoffschlüssigen Verbindung der sandwichartigen Anordnungen 6 mit den Kühlelementen 7a, werden diese mittels der Laservorrichtung 70 miteinander verschweißt. 10 schematically shows the preparation of in 1a shown battery cell module 1 , For cohesive connection of the sandwich-like arrangements 6 with the cooling elements 7a , These are using the laser device 70 welded together.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

B B: Biegelinien bending lines
L L: linke Seite left side
O O: obere Seite upper side
R R: rechte Seite right side
S S: Stapelrichtung stacking direction
U U: untere Seite lower side
1 1: Batteriezellenmodul Battery cell module
3 3: Platine circuit board
4 4: Fixiermittel fixer
5 5: Energiespeicherzelle Energy storage cell
6 6: sandwichartige Anordnung sandwich-like arrangement
7 7: Kühlelement cooling element
7a 7a: Kühlleitung cooling line
7b 7b: Kühlleitung cooling line
8 8th: Endabschnitt end
21 21: Batteriezellenmodul Battery cell module
24 24: Anschluss connection
27 27: Kühlelement cooling element
27a 27a: Kühlleitung cooling line
27a1 27a1: erster Kühlleitungsbereich first cooling line area
27a2 27a2: zweiter Kühlleitungsbereich second cooling line area
27b 27b: Kühlplatte cooling plate
27b1 27b1: erster Kühlplattenbereich first cooling plate area
27b2 27b2: zweiter Kühlplattenbereich second cooling plate area
27b3 27B3: dritter Kühlplattenbereich third cold plate area
28 28: Öffnung opening
29 29: Kühlplatten-Vorsprung Cooling plates Tab
50 50: Batterieaufhängungselement Battery suspension member
70 70: Laservorrichtung laser device
90 90: Halteelement retaining element
91 91: Batterieboden battery Tray

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102010005154 A1 [0002]

Claims

Battery cell module ( 1 . 21 ), comprising - a plurality of boards ( 3 ), each on at least one side of the board ( 3 ) Fixative ( 4 ), - a plurality of energy storage cells ( 5 ), wherein the energy storage cells ( 5 ) on the fixing agents ( 4 ) are arranged such that in each case a circuit board ( 3 ) with fixing means ( 4 ) with at least one energy storage cell ( 5 ) a sandwich-like arrangement ( 6 ), wherein the plurality of energy storage cells ( 5 ) each in the form of the sandwich-like arrangement ( 6 ) is arranged next to one another along a stacking direction (S), and - at least one cooling element extending along the stacking direction (S) ( 7 . 27 ) with recordings that along the stacking direction (S) in the recordings with the boards ( 3 ) is materially and / or positively connected, characterized in that the receptacles as the cooling element ( 7 . 27 ) such sweeping openings ( 28 ) are formed, that in these openings ( 28 ) arranged end portions ( 8th ) of the boards ( 3 ) of a side facing away from the energy storage cell of the cooling element ( 7 . 27 ) are accessible.

Battery cell module ( 1 . 21 ) according to claim 1, characterized in that the plurality of boards ( 3 ) at least one board projection ( 33 ), which in each case in an opening ( 28 ) and with the at least one cooling element ( 7 . 27 ) connected is.

Battery cell module ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one cooling element ( 7 ) a cooling line ( 7a ), which with the plurality of boards ( 3 ) connected is.

Battery cell module ( 21 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one cooling element ( 27 ) at least one cooling plate ( 27b ) and at least one cooling line ( 27a ), wherein the cooling plate ( 27 ) the openings ( 28 ) for receiving the plurality of boards ( 3 ) and with the plurality of boards ( 3 ) connected is.

Battery cell module ( 21 ) according to claim 4, characterized in that the at least one cooling plate ( 27b ) adjacent to each opening ( 28 ) at least one cooling plate projection ( 29 ), which in the direction of the sandwich-like arrangement ( 6 ) facing away from the cooling plate ( 27b ) extends.

Battery cell module ( 21 ) according to one of the preceding claims 4 or 5, characterized in that the at least one cooling plate ( 27b ) is formed integrally and along three sides of the sandwich-like arrangement ( 6 ) at least partially extends.

Method for producing a battery cell module ( 1 . 21 ), comprising the steps - providing a plurality of sandwich-like arrangements ( 6 ), each one a board ( 3 ), at least on one side of the board ( 3 ) fixing means ( 4 ) and at least one energy storage cell ( 5 ), wherein the at least one energy storage cell ( 5 ) on the fixing agents ( 4 ) is arranged such that in each case a circuit board ( 3 ) with fixing means ( 4 ) with at least one energy storage cell ( 5 ) a sandwich-like arrangement ( 6 ), and - cohesively and / or positively connecting the plurality of sandwich-type arrangements ( 6 ) with at least one cooling element extending along the stacking direction (S) ( 7 . 27 ) with receptacles acting as the cooling element ( 7 . 27 ) through openings ( 28 ) are formed, wherein in these openings ( 28 ) arranged end portions ( 8th ) of the boards ( 3 ) of a side facing away from the energy storage cell of the cooling element ( 7 . 27 ) ago with the cooling element ( 7 . 27 ) are materially and / or positively connected.

A method according to claim 7, characterized in that the step cohesively and / or positively connecting of the plurality of sandwich-like arrangements ( 6 ) with at least one cooling element extending along the stacking direction (S) ( 7 . 27 ) with recordings the step inserting the plurality of boards ( 3 ) into the openings ( 28 ) having.

A method according to claim 7 or 8, characterized in that the step materially and / or positively connecting the plurality of sandwich-like arrangements ( 6 ) with at least one cooling element extending along the stacking direction (S) ( 7 . 27 ) with taking a step crimping or toxins of the cooling element ( 27 ) having.

Method according to one of the preceding claims 7 to 9, characterized in that the step cohesive and / or positive connection of the plurality of sandwich-like arrangements ( 6 ) with at least one cooling element extending along the stacking direction (S) ( 7 . 27 ) with taking a step welding the cooling element ( 7 . 27 ) with the plurality of boards ( 3 ) having.