DE102016120839A1

DE102016120839A1 - Batterie mit einem Wärmeabfuhrelement

Info

Publication number: DE102016120839A1
Application number: DE102016120839.6A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: E Seven Systems Technology Management Ltd
Current assignee: E Seven Systems Technology Management Ltd
Priority date: 2016-11-02
Filing date: 2016-11-02
Publication date: 2018-05-03
Also published as: WO2018082824A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterie (2) mit einer Zellanordnung (1), wobei die Zellanordnung mehrere Batteriezellen (4) aufweist, wobei die Zellanordnung (1) mindestens zwei Batterieabschnitte (5) aufweist und jeder Batterieabschnitt (5) aus mehreren Batteriezellen (4) besteht, wobei zwischen mindestens zwei aufeinanderfolgenden Batterieabschnitten (4) eine zumindest teilweise elektrisch und thermisch leitfähige Verbindungsplatte (6) mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite angeordnet ist, die auf der ersten Seite und auf der zweiten Seite jeweils mindestens einen elektrisch und thermisch leitfähigen Kontaktierungsabschnitt aufweist. Erfindungsgemäß ist mindestens eine Verbindungsplatte (6) über ein thermisch leitfähiges Wärmeabfuhrelement (3) thermisch leitfähig mit einer Wärmesenke verbunden. Die Erfindung betrifft ferner eine Verbindungsplatte (6) zur Verbindung von Batteriezellen (4) in einer erfindungsgemäßen Batterie (2), die als eine Platine ausgebildet ist, wobei die Platine einen flächig ausgebildeten Kern (12) aus einem elektrisch und thermisch leitfähigen Material aufweist, auf dem ein nicht elektrisch leitfähiges Material flächig angeordnet ist, sodass ein Wärmestrom durch den Kern (12) aufgenommen und aus der Platine abgeführt werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterie mit einer Zellanordnung, wobei die Zellanordnung mehrere Batteriezellen aufweist, wobei die Zellanordnung mindestens zwei Batterieabschnitte aufweist und jeder Batterieabschnitt aus mehreren Batteriezellen besteht, wobei die Batteriezellen der Batterieabschnitte so ausgerichtet sind, dass Endanschlüsse der Batteriezellen des jeweiligen Batterieabschnitts in einer gemeinsamen ersten Kontaktierungsebene liegen und dass Endanschlüsse der Batteriezellen des jeweiligen Batterieabschnitts in einer gemeinsamen zweiten Kontaktierungsebene liegen, wobei die Batterieabschnitte benachbart zueinander angeordnet sind, wobei jeweils eine erste Kontaktierungsebene eines Batterieabschnitts einer zweiten Kontaktierungsebene eines benachbart angeordneten Batterieabschnitts zugewandt ist und wobei die Kontaktierungsebenen parallel zueinander ausgerichtet sind, wobei zwischen mindestens zwei aufeinanderfolgenden Batterieabschnitten eine zumindest teilweise elektrisch und thermisch leitfähige Verbindungsplatte mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite angeordnet ist, die auf der ersten Seite und auf der zweiten Seite jeweils mindestens einen elektrisch und thermisch leitfähigen Kontaktierungsabschnitt aufweist, wobei der ersten Seite dieser Verbindungsplatte zugewandte Endanschlüsse elektrisch und thermisch leitfähig mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt dieser ersten Seite verbunden sind und wobei der zweiten Seite dieser Verbindungsplatte zugewandte Endanschlüsse elektrisch und thermisch leitfähig mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt dieser zweiten Seite verbunden sind, und wobei Kontaktierungsabschnitte der Verbindungsplatte miteinander elektrisch und thermisch leitfähig über die Verbindungsplatte verbunden sind.
Aus dem Stand der Technik sind Batterien bekannt, die eine Zellanordnung aufweisen, in der mehrere Batteriezellen vorgesehen sind. Dabei befinden sich jeweils mehrere Batteriezellen in einem Batterieabschnitt. Fällt eine Batteriezelle in einem Batterieabschnitt aus, so beeinträchtigt dies die Leistung der Batterie nur geringfügig, da in dem Batterieabschnitt noch weitere, funktionstüchtige Batteriezellen vorliegen.
Endanschlüsse der Batteriezellen des jeweiligen Batterieabschnitts liegen in einer gemeinsamen ersten Kontaktierungsebene und Endanschlüsse der Batteriezellen des jeweiligen Batterieabschnitts liegen in einer gemeinsamen zweiten Kontaktierungsebene. Die erste und die zweite Kontaktierungsebene sind parallel zueinander ausgerichtet. Ferner ist in einer solchen Batterie mindestens eine Verbindungsplatte vorgesehen. Die mindestens eine Verbindungsplatte weist Kontaktierungsabschnitte auf.
Bei einer solchen Anordnung erfolgt zwar eine vorteilhafte Verteilung eines Wärmestroms innerhalb der Batterie. Es ist jedoch aus dem Stand der Technik nicht bekannt, wie eine solche Zellanordnung gekühlt werden kann. Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Batterie der vorbeschriebenen Art bereitzustellen, die so ausgebildet ist, dass aus dieser beim Betrieb ein Wärmestrom in vorteilhafter Weise abgeführt werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Batterie der eingangs beschriebenen Art, die erfindungsgemäß so ausgebildet ist, dass mindestens eine Verbindungsplatte über ein thermisch leitfähiges Wärmeabfuhrelement thermisch leitfähig mit einer Wärmesenke verbunden ist. Demgemäß kann ein Wärmestrom aus der Zellanordnung herausgeführt werden, wobei dies über ein thermisch leitfähiges Wärmeabfuhrelement erfolgt. Die Batterie lässt sich dadurch in vorteilhafter Weise kühlen. Thermische Energie, die in den Batteriezellen der Batterie entsteht, wird durch die Verbindungsplatten aufgenommen und über diese an das Wärmeabfuhrelement abgegeben. Dieses kann die thermische Energie wiederum an eine Wärmesenke abführen. Erfindungsgemäß können an mehreren Verbindungsplatten einer Batterie Wärmeabfuhrelemente vorgesehen sein. An einer Verbindungsplatte kann erfindungsgemäß mehr als ein Wärmeabfuhrelement angeordnet sein.
Vorzugsweise weist jede Batteriezelle einen positiven und einen negativen Endanschluss auf und die Batteriezellen der Batterieabschnitte sind so ausgerichtet, dass sämtliche positiven Endanschlüsse der Batteriezellen des jeweiligen Batterieabschnitts in der ersten Kontaktierungsebene liegen und dass sämtliche negativen Endanschlüsse der Batteriezellen des jeweiligen Batterieabschnitts in der zweiten Kontaktierungsebene liegen, wobei die mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt der ersten Seite verbundenen Endanschlüsse untereinander über die Verbindungsplatte elektrisch und thermisch leitfähig miteinander verbunden sind, wobei die mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt der zweiten Seite verbundenen Endanschlüsse untereinander über die Verbindungsplatte elektrisch und thermisch leitfähig miteinander verbunden sind, und wobei die mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt der ersten Seite verbundenen Endanschlüsse elektrisch und thermisch leitfähig mit den mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt der zweiten Seite verbundenen Endanschlüssen über die Verbindungsplatte verbunden sind, sodass die Batteriezellen in einer elektrischen und thermischen Reihen- und Parallelschaltung elektrisch und thermisch leitfähig miteinander verbunden sind. Der Vorteil einer solchen Anordnung besteht darin, dass ein elektrischer Strom und ein thermischer Strom über die gesamte Zellanordnung verteilt werden können. Fällt eine Batteriezelle in einem Batterieabschnitt aus, so beeinträchtigt dies die Leistung der Batterie nur geringfügig, da in dem Batterieabschnitt noch weitere, funktionstüchtige Batteriezellen vorliegen. Vorzugsweise handelt es sich bei den Batteriezellen um Rundzellen. Bei diesen hat es sich herausgestellt, dass sie besonders widerstandsfähig gegenüber mechanischen Belastungen sind. Unter einem positiven Endanschluss beziehungsweise einem negativen Endanschluss ist ein Pluspol beziehungsweise ein Minuspol einer Batteriezelle zu verstehen.
Vorzugsweise weist das thermisch leitfähige Wärmeabfuhrelement einen ersten flächigen Abschnitt auf, der in einer Ebene der Verbindungsplatte liegt, und einen zweiten flächigen Abschnitt auf, der in einer weiteren Ebene liegt, die in einem rechten Winkel zu der Ebene der Verbindungsplatte ausgerichtet ist, und wobei der zweite flächige Abschnitt mit der Wärmesenke thermisch leitfähig verbunden ist. Somit verläuft der erste flächige Abschnitt des Wärmeabfuhrelements in einer Ebene mit der Verbindungsplatte, wodurch das Wärmeabfuhrelement dazu geeignet ist, thermische Energie aus der Zellanordnung hinauszuführen. Nach einer definierten Länge knickt der erste flächige Abschnitt in einem rechten Winkel seitlich ab. Unter einem rechten Winkel soll vorliegend auch ein Winkel verstanden werden, der näherungsweise 90° beträgt. An dieser Stelle schließt sich an den ersten flächigen Abschnitt ein zweiter flächiger Abschnitt an. Der zweite flächige Abschnitt verläuft entlang zumindest eines Batterieabschnitts. Erfindungsgemäß kann der zweite flächige Abschnitt auch länger ausgebildet sein, sodass er entlang mehrerer Batterieabschnitte verläuft. Der zweite flächige Abschnitt ist dabei vorzugsweise von den Batteriezellen beabstandet, sodass eine Rückführung von thermischer Energie an die Batteriezellen vermieden wird. Der zweite flächige Abschnitt stellt aufgrund seiner flächigen Ausführung eine besonders große Kontaktfläche bereit, sodass ein thermischer Übergangswiderstand zwischen dem Wärmeabfuhrelement und der Wärmesenke besonders niedrig ist.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn das Wärmeabfuhrelement aus einem Metall ausgeführt ist. Metalle weisen eine besonders hohe thermische Leitfähigkeit auf. Bevorzugt handelt es sich bei dem Metall um Kupfer oder um Aluminium. Das Wärmeabfuhrelement kann jedoch auch aus einem sonstigen Metall oder aus einer Metalllegierung hergestellt sein. Ferner ist es möglich, dass Wärmeabfuhrelement aus einem Verbundmaterial hergestellt ist.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist die Zellanordnung von einem thermisch leitfähigen Gehäuse zumindest teilweise umschlossen, wobei das thermisch leitfähige Wärmeabfuhrelement mit dem Gehäuse thermisch leitfähig verbunden ist, sodass ein Wärmestrom aus der Zellanordnung auf das Gehäuse abgeführt werden kann. Da das Gehäuse thermisch leitfähig ist, eignet es sich dazu, als eine Wärmesenke Wärme aus der Zellanordnung aufzunehmen und optional an weitere Wärmesenken zu übertragen, mit denen es thermisch leitfähig verbunden ist. So kann das Gehäuse an einer weiteren Wärmesenke flächig anliegen. Erfindungsgemäß kann das Gehäuse dabei fest mit dieser Wärmesenke verbunden sein. Bei der Wärmesenke kann es sich um ein flächig ausgebildetes Metallelement handeln, an oder in dem mehrere erfindungsgemäße Batterien vorgesehen sind. Das Gehäuse ist vorzugsweise aus einem Metall gefertigt, besonders bevorzugt aus Eisen, Aluminium oder einer Metalllegierung. Ein solches Gehäuse ist dazu geeignet, die Zellanordnung und insbesondere die darin enthaltenen Batteriezellen vor äußeren Einwirkungen zu schützen.
Erfindungsgemäß kann das thermisch leitfähige Wärmeabfuhrelement durch das Gehäuse hindurch mit einer Wärmesenke außerhalb des Gehäuses verbunden sein, sodass ein Wärmestrom aus der Zellanordnung auf das Gehäuse abgeführt werden kann. Somit kann ein Wärmestrom aus der Batterie heraus in eine externe Wärmesenke abgeführt werden. Gleichwohl kann das Wärmeabfuhrelement dabei erfindungsgemäß zusätzlich mit dem Gehäuse thermisch leitfähig verbunden sein. Das Gehäuse kann eine Aussparung aufweisen, durch die das Wärmeabfuhrelement hindurchgeführt ist.
Erfindungsgemäß können die Batteriezellen so angeordnet sein, dass erste Endanschlüsse einer Kontaktierungsebene eines ersten Batterieabschnitts unmittelbar gegenüberliegend zu zweiten Endanschlüssen einer Kontaktierungsebene eines zweiten Batterieabschnitts angeordnet sind, sodass sämtliche Batteriezellen eines Batterieabschnitts fluchtend mit den Batteriezellen eines benachbarten Batterieabschnitts angeordnet sind. Somit sind Gruppen von Batteriezellen mehrerer Batterieabschnitte reihig zueinander angeordnet.
Vorzugsweise liegen positive Endanschlüsse eines Batterieabschnitts unmittelbar an negativen Endanschlüssen eines benachbarten Batterieabschnitts elektrisch und thermisch leitfähig an. Demgemäß sind zwei oder mehr Batteriezellen in Reihe geschaltet, ohne dass dabei direkt benachbarte Batteriezellen durch eine Verbindungsplatte voneinander separiert sind. Ein solcher Aufbau kann vorgesehen werden, wenn eine ausreichende Verteilung eines elektrischen Stroms und eines Wärmestroms innerhalb einer Batterie auch mit einer geringen Zahl von Verbindungsplatten innerhalb der Zellanordnung möglich ist. Ob dies der Fall ist, wird maßgeblich durch kapazitive und weitere Eigenschaften der Batteriezellen bestimmt.
Es ist bevorzugt, wenn durch die in den beiden äußeren Kontaktierungsebenen der Batterie liegenden Endanschlüsse ein Batterieanfangsbereich und ein Batterieendbereich definiert werden, wobei an dem Batterieanfangsbereich und dem Batterieendbereich jeweils eine Druckplatte angeordnet ist, wobei die Druckplatten über Zugelemente miteinander verbunden sind und dadurch die an der mindestens einen Verbindungsplatte anliegenden Batteriezellen an die mindestens eine Verbindungsplatte andrücken.
Die Komponenten innerhalb der Zellanordnung werden hierdurch miteinander verpresst. Dabei üben die Druckplatten jeweils eine Anpresskraft auf die Batteriezellen aus. Die Druckplatte kann erfindungsgemäß die Anpresskraft an dem Batterieanfangsbereich beziehungsweise an dem Batterieendbereich direkt auf die Batteriezellen ausüben. So kann die Druckplatte unmittelbar an positiven oder an negativen Endanschlüssen der Batteriezellen anliegen. Die Druckplatte kann die Anpresskraft an dem Batterieanfangsbereich beziehungsweise an dem Batterieendbereich alternativ jedoch auch indirekt auf die Batteriezellen ausüben. So kann zwischen der Druckplatte und den Batteriezellen erfindungsgemäß eine zusätzliche Schicht vorgesehen sein. Diese zusätzliche Schicht kann elektrisch nichtleitend und/oder elastisch ausgeführt sein.
Erfindungsgemäß können die Druckplatten flächig ausgebildet sein, es sind jedoch auch abweichende Bauformen möglich. Die Zugelemente sind jeweils mit den Druckplatten verbunden. Dabei sind die Zugelemente solchermaßen zwischen den Druckplatten verspannt, dass sie eine Zugkraft auf die Druckplatten ausüben. Bedingt durch die Zugkraft können die Druckplatten wiederum die bereits beschriebene Anpresskraft auf die Zellanordnung ausüben. Die Anpresskraft wird über alle Batterieabschnitte der Zellanordnung hinweg innerhalb der Batterie übertragen. Dadurch werden die Batteriezellen besonders gut mit der mindestens einen Verbindungsplatte innerhalb der Zellanordnung kontaktiert, denn durch eine hohe Anpresskraft kann eine Fläche zwischen zwei einander elektrisch und/oder thermisch kontaktierenden Elementen vergrößert werden.
Die Zugelemente können als Stangen, als Rohre oder als sonstige länglich ausgebildete Elemente ausgebildet sein. Vorzugsweise sind die Stangen aus einem Metall, ganz besonders bevorzugt aus Stahl ausgeführt. Die Zugelemente können alternativ jedoch auch aus einem besonders stabilen Kunststoff oder aus einem Verbundmaterial ausgeführt sein.
Es ist vorteilhaft, wenn die Druckplatten als Metallplatten ausgebildet sind. Metallplatten sind ausreichend stabil, sodass über sie eine Zugkraft von den Zugelementen auf die Zellanordnung übertragen werden kann. Die Metallplatten können dabei in Abhängigkeit von einer vorgesehenen Zugkraft unterschiedlich dick ausgeführt sein. Wird eine hohe Zugkraft vorgesehen, so muss die Metallplatte besonders dick ausgeführt sein. Vorzugsweise ist die Metallplatte 3 bis 20 mm dick ausgeführt, ganz besonders bevorzugt ist sie 5 mm dick ausgeführt. Die Metallplatten können erfindungsgemäß aus Kupfer, aus Aluminium oder aus einem sonstigen sehr gut wärmeleitfähigen Material ausgebildet sein. Alternativ ist es möglich, die Druckplatten nicht aus Metall auszuführen. So können die Druckplatten erfindungsgemäß aus einem harten Kunststoff ausgeführt sein.
Bevorzugt sind die Zugelemente durch Zugelementaussparungen in den Druckplatten hindurchgeführt, wobei die Zugelemente in den Zugelementaussparungen verschraubt sind und/oder mit Hilfe von Muttern an den Druckplatten verschraubt sind. Eine Schraubverbindung erlaubt es, eine durch die Zugelemente auf die Druckplatten auszuübende Zugkraft genau einzustellen. Es sind erfindungsgemäß jedoch auch sonstige Festlegungsmittel verwendbar, um die Zugelemente an den Zugelementaussparungen so festzulegen, dass die Zugelemente eine Zugkraft auf die Druckplatten ausüben.
Vorzugsweise ist das Wärmeabfuhrelement thermisch leitfähig mit mindestens einer Druckplatte verbunden. Somit kann auch thermische Energie aus der Zellanordnung über die Wärmeabfuhrelemente an die Druckplatten abgegeben werden. Dabei können die Druckplatten Kühlrippen aufweisen. Durch Kühlrippen wird eine Oberfläche der Druckplatten vergrößert, sodass die Druckplatten Wärme besser abführen können. Somit kann aus den Stirnseiten der Batterie Wärme über die Druckplatten aus der Zellanordnung besonders gut abgeführt werden. Kühlrippen eignen sich besonders dann, wenn die Druckplatten aus einem Metall wie Kupfer oder Aluminium ausgeführt ist.
Die Verbindungsplatte kann erfindungsgemäß als eine Metallplatte ausgebildet sein. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn es sich bei der Metallplatte um eine Kupferplatte oder um eine Aluminiumplatte handelt. Metallplatten weisen eine hervorragende elektrische und thermische Leitfähigkeit auf. Eine Vielzahl von Batteriezellen lässt sich durch eine Metallplatte parallel und in Reihe schalten. Die Kontaktierungsabschnitte auf der Metallplatte müssen keine besondere Ausgestaltung aufweisen. Sie können erfindungsgemäß jedoch als Erhebungen ausgeführt sein oder Erhebungen aufweisen. Die Metallplatte ist vorzugsweise flächig ausgebildet. Das Wärmeabfuhrelement kann mit einer Kante der Verbindungsplatte oder mit einem Abschnitt der Verbindungsplatte thermisch leitend verbunden sein, sodass thermische Energie aus der Verbindungsplatte abgeführt werden kann. Das Wärmeabfuhrelement kann jedoch auch mit einem anderen Bereich der Verbindungsplatte thermisch leitend verbunden sein. Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist die Verbindungsplatte einstückig mit dem Wärmeabfuhrelement ausgeführt. So kann die Verbindungsplatte nicht nur zwischen zwei Batterieabschnitten angeordnet sein, sondern sich auch seitlich über diese Batterieabschnitte hinaus erstrecken, wobei die Verbindungsplatte in dem Bereich, in dem sie sich über die Batterieabschnitte hinaus erstreckt, das Wärmeabfuhrelement bildet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die die Verbindungsplatte als eine Platine ausgebildet, die teilweise aus einem nicht elektrisch leitfähigen Material ausgebildet ist, wobei die Verbindungsplatte auf einer ersten Seite und auf einer zweiten Seite jeweils mindestens einen elektrisch und thermisch leitfähigen Kontaktierungsabschnitt aufweist, und wobei jeder Kontaktierungsabschnitt mit jedem anderen Kontaktierungsabschnitt elektrisch und thermisch leitfähig verbunden ist. Eine solche Platine erlaubt es, eine elektrische und thermische Verbindung der Batteriezellen herzustellen.
Erfindungsgemäß ist in dem nicht elektrisch leitfähigen Material der Platine ein Kern aus einem elektrisch und thermisch leitfähigen Material flächig angeordnet, wobei auf dem Kern abgewandten Seiten des nicht elektrisch leitfähigen Materials jeweils der mindestens eine Kontaktierungsabschnitt angeordnet ist, und wobei mindestens ein elektrisch und thermisch leitfähiges Durchführungselement sich durch den Kern und durch das auf dem Kern beidseitig angeordnete nicht elektrisch leitfähige Material erstreckt, wobei das Durchführungselement gegenüber dem Kern elektrisch isoliert ist und elektrisch leitfähig mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt auf der ersten Seite und mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt auf der zweiten Seite verbunden ist, sodass eine elektrische und thermische leitfähige Verbindung der Kontaktierungsabschnitte auf der ersten Seite mit den Kontaktierungsabschnitten auf der zweiten Seite durch das Durchführungselement hergestellt wird und ein Wärmestrom durch den Kern aufgenommen und aus der Platine abgeführt werden kann.
Erfindungsgemäß kann der Kern aus einer Kante der Platine herausgeführt sein oder an dieser freiliegen und thermisch leitfähig mit dem Wärmeabfuhrelement verbunden sein. Somit kann durch das Wärmeabfuhrelement thermische Energie aus der Platine und damit aus der Zellanordnung abgeführt werden. Alternativ ist der Kern aus einer Kante der Platine herausgeführt und in einem herausgeführten Abschnitt als das Wärmeabfuhrelement ausgebildet. Der Kern ist somit einstückig mit dem Wärmeabfuhrelement ausgeführt und dazu geeignet, thermische Energie aus der Zellanordnung an eine Wärmesenke abzuführen. Erfindungsgemäß ist es jedoch auch möglich, dass ein Wärmeabfuhrelement mit einem sonstigen thermisch leitfähigen Abschnitt der Platine verbunden ist. So kann das Wärmeabfuhrelement erfindungsgemäß mit einem Kontaktierungsabschnitt auf der ersten Seite oder auf der zweiten Seite der Platine thermisch leitfähig verbunden sein.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sind auf der ersten Seite der Platine mindestens zwei Kontaktierungsabschnitte und ein elektrisch und thermisch leitfähiger Verbindungsabschnitt angeordnet, der die Kontaktierungsabschnitte auf der ersten Seite elektrisch und thermisch leitfähig miteinander verbindet, wobei jedem Kontaktierungsabschnitt auf der ersten Seite eine elektrische Sicherung zugeordnet ist, wobei der Verbindungsabschnitt mit jedem Kontaktierungsabschnitt über eine diesem Kontaktierungsabschnitt zugeordnete elektrische Sicherung verbunden ist, und wobei der Verbindungsabschnitt mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt auf der zweiten Seite durch das nichtleitende Material der Platine hindurch elektrisch leitfähig über ein elektrisch leitfähiges Durchführungselement verbunden ist, sodass jeder Kontaktierungsabschnitt auf der ersten Seite gegenüber jedem anderen Kontaktierungsabschnitt auf der ersten Seite der Platine und gegenüber jedem Kontaktierungsabschnitt auf der zweiten Seite der Platine durch mindestens eine elektrische Sicherung gesichert ist. Somit lassen sich die Batteriezellen gegeneinander mittels der Platine elektrisch absichern. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn ein Innenwiderstand einer Batteriezelle aufgrund eines Fehlers in der Batteriezelle zusammenbricht, sodass ein zu hoher Strom durch diese Batteriezelle fließt. In diesem Fall löst ein elektrischer Widerstand aus, der einem Kontaktierungsabschnitt der Platine zugeordnet ist, der mit einem positiven oder an einem negativen Endanschluss der Platine wird diese Batteriezelle elektrisch und thermisch leitfähig verbunden ist. Dadurch wird diese fehlerhafte Batteriezelle von der Zellanordnung elektrisch isoliert.
Die Erfindung betrifft ferner eine Verbindungsplatte zur Verbindung von Batteriezellen für die vorangehend beschriebene Batterie mit einer Platine, die ein nicht elektrisch leitfähiges Material aufweist, wobei die Verbindungsplatte auf einer ersten Seite und einer zweiten Seite jeweils mindestens einen elektrisch leitfähigen Kontaktierungsabschnitt aufweist, und wobei jeder Kontaktierungsabschnitt mit jedem anderen Kontaktierungsabschnitt elektrisch und thermisch leitfähig verbunden ist, wobei die Platine erfindungsgemäß einen flächig ausgebildeten Kern aus einem elektrisch und thermisch leitfähigen Material aufweist, auf dem ein nicht elektrisch leitfähiges Material flächig angeordnet ist, wobei auf dem Kern abgewandten Seiten des nicht elektrisch leitfähigen Materials jeweils der mindestens eine Kontaktierungsabschnitt angeordnet ist, und wobei mindestens ein elektrisch und thermisch leitfähiges Durchführungselement sich durch den Kern und durch das auf dem Kern beidseitig angeordnete nicht elektrisch leitfähige Material erstreckt, wobei das Durchführungselement gegenüber dem Kern elektrisch isoliert ist und elektrisch leitfähig mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt auf der ersten Seite und mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt auf der zweiten Seite verbunden ist. Die Platine ermöglicht es, dass eine elektrische und thermische Verbindung der Kontaktierungsabschnitte auf der ersten Seite mit den Kontaktierungsabschnitten auf der zweiten Seite durch das Durchführungselement hergestellt wird und wie vorangehend beschrieben ein Wärmestrom durch den Kern aufgenommen, somit aus der Platine und damit auch aus der Zellanordnung abgeführt werden kann.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Dabei zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer Zellanordnung einer Batterie mit Wärmeabfuhrelementen,
2 eine schematische Darstellung eines Abschnitts der Zellanordnung der Batterie gemäß 1 in einer Schnittansicht,
3 eine schematische Darstellung einer als Platine ausgeführten Verbindungsplatte in einer Ansicht auf eine erste Seite der Verbindungsplatte,
4 eine schematische Darstellung der Verbindungsplatte gemäß 3 in einer Ansicht auf eine zweite Seite der Verbindungsplatte,
5 eine schematische Darstellung eines Querschnitts einer als Platine ausgeführten Verbindungsplatte mit einer Durchführungsaussparung,
6 eine schematische Darstellung eines Querschnitts einer als Platine ausgeführten Verbindungsplatte mit einem elastischen Material und
7 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Batterie mit einem Gehäuse.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Zellanordnung 1 einer Batterie 2 mit Wärmeabfuhrelementen 3. In der Zellanordnung 2 sind mehrere Batteriezellen 4 jeweils in einem Batterieabschnitt 5 nebeneinander angeordnet. Die in einem Batterieabschnitt 5 angeordneten Batteriezellen 4 sind miteinander parallel verschaltet. Eine parallele Verschaltung der Batteriezellen 4 wird durch Verbindungsplatten 6 ermöglicht. Dafür sind Endanschlüsse der Batteriezellen 4 elektrisch und thermisch leitfähig mit den Verbindungsplatten 6 verbunden. Die Verbindungsplatten 6 sind jeweils zwischen zwei Batterieabschnitten 5 angeordnet. Jeder Batterieabschnitt 5 weist eine Höhe von sieben Batteriezellen 4 auf. Batteriezellen 4 benachbarter Batterieabschnitte 5 werden durch die zwischen ihnen angeordneten Verbindungsplatten 6 in Reihe geschaltet. Die Batteriezellen 4 in der Zellanordnung 1 sind somit sowohl parallel als seriell miteinander verschaltet.
Ein Batterieanfangsbereich 7 und ein Batterieendbereich 8 werden durch positive Endanschlüsse beziehungsweise durch negative Endanschlüsse von Batteriezellen 4 in der Batterie 2 gebildet. Der Batterieanfangsbereich 7 und der Batterieendbereich 8 sind mit äußeren Verbindungsplatten 6 verbunden. Die äußeren Verbindungsplatten 6 verbinden die Endanschlüsse der Batteriezellen 4 elektrisch und thermisch leitfähig. Auf einer dem Batterieanfangsbereich 7 beziehungsweise dem Batterieendbereich 8 abgewandten Seite der äußeren Verbindungsplatten 6 ist jeweils eine Druckplatte 9 angeordnet. Die Druckplatte 9 ist aus Kupfer ausgeführt. Somit ist sie besonders gut wärmeleitfähig. Die Druckplatte 9 ist von den äußeren Verbindungsplatten 6 elektrisch isoliert, sodass sie beim Betrieb der Batterie 2 keinen elektrischen Strom führt.
Die Druckplatten 9 sind durch Zugelemente 10 miteinander verbunden. Die Zugelemente 10 sind dabei solchermaßen mit den Druckplatten 9 verschraubt, dass sie eine Zugkraft auf die Druckplatten 9 ausüben. Dadurch wird die Zellanordnung 1 zusammengedrückt. Insbesondere werden die Batteriezellen 4 an die Verbindungsplatten 6 gedrückt. Hierdurch wird zwischen den Endanschlüssen der Batteriezellen 4 und den Verbindungsplatten 6 eine Kontaktfläche vergrößert, sodass ein elektrischer und ein thermischer Strom besser zwischen den Batteriezellen 4 und den Verbindungsplatten 6 fließen und damit auch besser über die gesamte Zellanordnung 1 verteilt werden können. Dies trägt dazu bei, dass lokale thermische Hotspots innerhalb der Batterie 2 vermieden werden. Ferner ist aufgrund der erfindungsgemäßen, durch die Zugelemente 10 und die Druckplatten 9 verpressten Zellanordnung 1 die erfindungsgemäße Batterie 2 besonders widerstandsfähig gegenüber mechanischen Belastungen.
Um zu gewährleisten, dass die Batteriezellen 4 sicher innerhalb der Zellanordnung 1 gehalten werden, sind die Batteriezellen 4 durch mehrere Positionierungsplatten 11 umschlossen. Die Positionierungsplatten 11 umschließen die Batteriezellen 4 in den Batterieabschnitten 5 formschlüssig. Da an den Verbindungsplatten 6 eine exakte Kontaktierung der Endanschlüsse der Batteriezellen 4 mit den Verbindungsplatten 6 notwendig ist, sind die Positionierungsplatten 11 vorliegend in der Nähe der Verbindungsplatten 6 angeordnet.
Bei den Verbindungsplatten 6 handelt es sich um Platinen. Die Platinen weisen einen Kern 12 auf, der aus den Platinen seitlich herausgeführt ist. Außerhalb der Platine bildet der Kern 12 ein Wärmeabfuhrelement 13. Über das Wärmeabfuhrelement 3 kann Wärme aus der Zellanordnung 1 abgeführt werden. Das Wärmeabfuhrelement 3 weist einen ersten flächigen Abschnitt 13 auf, der in einer Ebene der Verbindungsplatte 6 liegt, sowie einen zweiten flächigen Abschnitt 14, der in einer weiteren Ebene liegt, die in einem rechten Winkel zu der Ebene der Verbindungsplatte 6 ausgerichtet ist. Der zweite flächige Abschnitt 14 ist dazu geeignet, mit einem Gehäuse (nicht gezeigt) oder mit einer Wärmesenke (nicht gezeigt) wärmeleitfähig verbunden zu werden, sodass ein Wärmestrom aus der Verbindungsplatte 6 auf das Gehäuse beziehungsweise auf die Wärmesenke abgeführt werden kann.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Abschnitts der Zellanordnung 1 der Batterie 2 gemäß 1 in einer Schnittansicht. Dabei sind die Batteriezellen 5 in ersten Zellebenen 15 und zweiten Zellebenen 16 angeordnet. Die Batteriezellen 4 grenzen hierbei unmittelbar aneinander an. Die zweiten Zellebenen 16 weisen jeweils eine Batteriezelle 4 weniger auf als die ersten Zellebenen 15. Hierdurch ergeben sich äußere Durchtrittsabschnitte 17. Durch die äußeren Durchtrittsabschnitte 17 lassen sich Zugelemente 10 hindurchführen. Die äußeren Durchtrittsabschnitte 17 ermöglichen es, möglichst viele Batteriezellen 4 auf einer möglichst geringen Querschnittsfläche einer Zellanordnung 1 anzuordnen. So muss für die Durchführung eines Zugelements 10 in einem Randbereich eines Batterieabschnitts 5 nicht eine gesamte Batteriezelle 4 entfernt werden. Stattdessen wird lediglich aus einer zweiten Zellebene 16 eine Batteriezelle 4 entfernt. Durch die Entfernung der einen Batteriezelle 4 aus der zweiten Zellebene 16 entstehen zwei äußere Durchtrittsabschnitte 17. Durch jeden äußeren Durchtrittsabschnitt 17 können ein oder mehrere Zugelemente 10 hindurchgeführt werden. Vorliegend ist durch jeden äußeren Durchtrittsabschnitt 17 ein Zugelement 10 hindurchgeführt. Um eine gleichmäßige Stabilisierung der Zellanordnung 1 zu erreichen, ist vorliegend jedoch auch ein innerer Durchtrittsabschnitt 18 vorgesehen, in dem keine Batteriezelle 4 angeordnet ist. Durch den inneren Durchtrittsabschnitt 18 ist ein Zugelement 10 hindurchgeführt.
Die Batteriezellen 4 sind in dem Batterieabschnitt 5 von einer Positionierungsplatte 11 umschlossen. In der Positionierungsplatte 11 sind Zugelementaussparungen 19 vorgesehen, durch die die Zugelemente 10 in den äußeren Durchtrittsabschnitten 17 und in dem inneren Durchtrittsabschnitt 18 hindurchgeführt sind.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer als Platine ausgeführten Verbindungsplatte 6 in einer Ansicht auf eine erste Seite 20 der Verbindungsplatte 6. Es handelt sich vorliegend um eine Verbindungsplatte 6 für eine Zellanordnung 1 mit in ersten Zellebenen 15 und in zweiten Zellebenen 16 versetzt angeordneten Batteriezellen 4. Die Verbindungsplatte 6 ist hierbei für Zellanordnungen 1 mit sieben ersten und zweiten Zellebenen 15 und 16 geeignet, wobei in den ersten und zweiten Zellebenen 15 und 16 jeweils acht beziehungsweise sieben Batteriezellen 4 angeordnet sind. Die Verbindungsplatte 6 weist Zugelementaussparungen 19 auf, durch die Zugelemente 10 hindurchgeführt werden können.
Die Verbindungsplatte 6 ist teilweise aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material ausgebildet. Auf das nicht elektrisch leitfähige Material ist auf der ersten Seite der Verbindungsplatte 6 Kupfer als ein elektrisch und thermisch leitfähiges Material flächig aufgebracht. Das elektrisch und thermisch leitfähige Material aus Kupfer weist dabei mehrere Kontaktierungsabschnitte 21 auf. Diese sind zur Kontaktierung mit den Endanschlüssen der Batteriezellen 4 geeignet. Zu diesem Zweck sind die Kontaktierungsabschnitte 21 erhaben ausgeführt. Die Kontaktierungsabschnitte 21 sind durch Isolierungsabschnitte 22 aus einem nicht elektrisch leitfähigen Material von einem Verbindungsabschnitt 23 getrennt. Der Verbindungsabschnitt 23 ist flächig ausgebildet. Er verbindet die Kontaktierungsabschnitte 21 miteinander elektrisch und thermisch leitfähig. Durch jeden Isolierungsabschnitt 22 ist eine elektrisch und thermisch leitfähige Leiterbahn 24 hindurchgeführt, die als eine Sicherung dimensioniert ist. Hierdurch werden die Kontaktierungsabschnitte 21 gegenüber einander elektrisch gesichert.
Um jeden Isolierungsabschnitt 22 und damit auch um jeden Kontaktierungsabschnitt 21 sind mehrere Durchführungsaussparungen 25 kreisförmig angeordnet. In jeder Durchführungsaussparung 25 ist ein Durchführungselement (nicht gezeigt) angeordnet, das auf der Durchführungsaussparung 25 aufgebracht ist. Das Durchführungselement ist aus Kupfer ausgeführt und verbindet den Verbindungsabschnitt 23 der ersten Seite 20 der Verbindungsplatte 6 mit einer zweiten Seite (nicht gezeigt) der Verbindungsplatte 6 elektrisch und thermisch leitfähig. Ein aus einer Batteriezelle 4 in einen Kontaktierungsabschnitt 21 fließender Strom kann somit durch die Leiterbahn 24 und den Verbindungsabschnitt zu der zweiten Seite der Verbindungsplatte 6 geführt werden.
In der Verbindungsplatte 6 befindet sich ein Kern 12 aus Kupfer, der sich teilweise seitlich in Bereiche außerhalb der Verbindungsplatte 6 erstreckt. In diesen Bereichen außerhalb der Verbindungsplatte bildet der Kern 12 ein Wärmeabfuhrelement 3. Vorliegend sind vier Wärmeabfuhrelemente 3 mit jeweils einem ersten flächigen Abschnitt 13 dargestellt. An jedem Wärmeabfuhrelement 3 befindet sich auch ein zweiter flächiger Abschnitt 14, der jedoch aufgrund der gezeigten Perspektive nicht sichtbar ist. Auf der zweiten Seite der Verbindungsplatte 6 sind die zuvor beschriebenen Zugelementaussparungen 19 dargestellt, durch die Zugelemente 10 hindurchgeführt werden können.
4 zeigt eine schematische Darstellung der Verbindungsplatte 6 gemäß 3 in einer Ansicht auf eine zweite Seite 26 der Verbindungsplatte 6. Auf der zweiten Seite 26 der Verbindungsplatte 6 befindet sich eine als ein Verbindungs- und Kontaktierungsbereich 27 ausgebildete Kupferschicht. In dem Verbindungs- und Kontaktierungsbereich 27 sind Kontaktierungsabschnitte 21 angeordnet, die zur Kontaktierung mit Endanschlüssen von Batteriezellen 4 geeignet sind. Um jeden Kontaktierungsabschnitt 21 sind mehrere Durchführungsaussparungen 25 kreisförmig angeordnet. Die Durchführungsaussparungen 25 sind in der Verbindungsplatte 6 wie vorangehend beschrieben ausgebildet.
Vorliegend sind ferner die vier Wärmeabfuhrelemente 3 mit jeweils einem ersten flächigen Abschnitt 13 zu dargestellt. Auch auf der zweiten Seite der Verbindungsplatte 6 sind die Zugelementaussparungen 19 zu sichtbar, durch die Zugelemente 10 hindurchgeführt werden können.
5 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts einer als Platine ausgeführten Verbindungsplatte 6 mit einer Durchführungsaussparung. Die Verbindungsplatte 6 ist hier lediglich abschnittsweise dargestellt. Die Verbindungsplatte 6 weist ein elektrisch nicht leitfähiges Substratmaterial 28 auf. Das Substratmaterial 28 umschließt einen Kern 12 aus Kupfer. Auf einer ersten Seite 20 der Verbindungsplatte 6 bildet eine Kupferschicht einen Verbindungsabschnitt 23. Auf einer zweiten Seite 26 der Verbindungsplatte 6 bildet eine Kupferschicht einen Verbindungs- und Kontaktierungsbereich 27. Eine Durchführungsaussparung 25 ist durch die Verbindungsplatte 6 hindurchgeführt. Sie durchläuft dabei den Verbindungsabschnitt 23 und den Verbindungs- und Kontaktierungsbereich 27. Auf den Rand der Durchführungsaussparung 25 ist ein Durchführungselement 29 aus Kupfer flächig in einer dünnen Schicht aufgebracht. Das Durchführungselement 29 wird dabei durch das Substratmaterial 28 von dem Kern 12 elektrisch isoliert. Ein thermischer Strom kann jedoch das Substratmaterial 28 durchfließen und durch den Kern 12 aus der Verbindungsplatte 6 abgeführt werden.
6 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts einer als Platine ausgeführten Verbindungsplatte 6 mit einem elastischen Material 30. Die Verbindungsplatte 6 ist lediglich abschnittsweise dargestellt. Die Verbindungsplatte 6 weist ein nicht elektrisch leitfähiges Substratmaterial 28 auf, in dem ein Kern 12 angeordnet ist. Auf einer ersten Seite 20 der Verbindungsplatte 6 bildet eine Kupferschicht einen Verbindungsabschnitt 23. Auf einer zweiten Seite 26 der Verbindungsplatte 6 bildet eine Kupferschicht einen Verbindungs- und Kontaktierungsbereich 27. In dem Verbindungsabschnitt 9 und in dem Verbindungs- und Kontaktierungsbereich 16 sind jeweils erhaben ausgebildete Kontaktierungsabschnitte 21 angeordnet. Dabei ist um den Kontaktierungsabschnitt 21 auf der ersten Seite 20 der Verbindungsplatte 6 ein nicht elektrisch leitfähiger Isolierungsabschnitt 22 angeordnet. Ferner ist das elastische Material 30 innerhalb der Verbindungsplatte 6 zwischen den Kontaktierungsabschnitten 21 angeordnet. Wird eine Anpresskraft auf den Kontaktierungsabschnitt 21 ausgeübt, so werden sowohl der Kontaktierungsabschnitt 21 als auch das elastische Material 30 deformiert. Dies trägt zur Stabilität der Verbindungsplatte 6 bei und erlaubt ein besonders starkes Verpressen der Zellanordnung 1 mittels der Zugelemente 10.
7 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Batterie 2 mit einem Gehäuse 31. Das Gehäuse 31 ist aus Eisen ausgeführt und umschließt eine erfindungsgemäße Zellanordnung 1 mit Verbindungsplatten 6. Dabei sind innerhalb des Gehäuses 31 Wärmeabfuhrelemente 3 mit dem Gehäuse 31 verbunden, sodass ein thermischer Strom aus der Zellanordnung 1 auf das Gehäuse 31 abgeführt werden kann. Das Gehäuse 31 ist fest mit einer Halteplatte 32 verbunden, die als Wärmesenke dient. Das Gehäuse 31 wird an zwei Stirnseiten durch Druckplatten 9 verschlossen. Die Druckplatten 9 weisen Kühlrippen 33 auf, sodass die Druckplatten 9 dazu beitragen, die Zellanordnung 1 innerhalb des Gehäuses 31 zu kühlen. Nicht gezeigte Zugelemente 10 sind durch die Druckplatten 9 hindurchgeführt und mittels Muttern 34 mit den Druckplatten 9 verschraubt.
Bezugszeichenliste

1.: Zellanordnung
2.: Batterie
3.: Wärmeabfuhrelement
4.: Batteriezelle
5.: Batterieabschnitt
6.: Verbindungsplatte
7.: Batterieanfangsbereich
8.: Batterieendbereich
9.: Druckplatte
10.: Zugelement
11.: Positionierungsplatte
12.: Kern
13.: Erster flächiger Abschnitt des Wärmeabfuhrelements
14.: Zweiter flächiger Abschnitt des Wärmeabfuhrelements
15.: Erste Zellebene
16.: Zweite Zellebene
17.: Äußerer Durchtrittsabschnitt
18.: Innerer Durchtrittsabschnitt
19.: Zugelementaussparung
20.: Erste Seite der Verbindungsplatte
21.: Kontaktierungsabschnitt
22.: Isolierungsabschnitt
23.: Verbindungsabschnitt
24.: Leiterbahn
25.: Durchführungsaussparung
26.: Zweite Seite der Verbindungsplatte
27.: Verbindungs- und Kontaktierungsbereich
28.: Substratmaterial
29.: Durchführungselement
30.: Elastisches Material
31.: Gehäuse
32.: Halteplatte
33.: Kühlrippen
34.: Mutter

Claims

Batterie (2) mit einer Zellanordnung (1), wobei die Zellanordnung (1) mehrere Batteriezellen (4) aufweist, wobei die Zellanordnung (1) mindestens zwei Batterieabschnitte (5) aufweist und jeder Batterieabschnitt (5) aus mehreren Batteriezellen (4) besteht, wobei die Batteriezellen (4) der Batterieabschnitte (5) so ausgerichtet sind, dass Endanschlüsse der Batteriezellen (4) des jeweiligen Batterieabschnitts (5) in einer gemeinsamen ersten Kontaktierungsebene liegen und dass Endanschlüsse der Batteriezellen (4) des jeweiligen Batterieabschnitts (5) in einer gemeinsamen zweiten Kontaktierungsebene liegen, wobei die Batterieabschnitte (5) benachbart zueinander angeordnet sind, wobei jeweils eine erste Kontaktierungsebene eines Batterieabschnitts (5) einer zweiten Kontaktierungsebene eines benachbart angeordneten Batterieabschnitts (5) zugewandt ist und wobei die Kontaktierungsebenen parallel zueinander ausgerichtet sind, wobei zwischen mindestens zwei aufeinanderfolgenden Batterieabschnitten (5) eine zumindest teilweise elektrisch und thermisch leitfähige Verbindungsplatte (6) mit einer ersten Seite (20) und einer zweiten Seite (26) angeordnet ist, die auf der ersten Seite (20) und auf der zweiten Seite (26) jeweils mindestens einen elektrisch und thermisch leitfähigen Kontaktierungsabschnitt (21) aufweist, wobei der ersten Seite (20) dieser Verbindungsplatte (6) zugewandte Endanschlüsse elektrisch und thermisch leitfähig mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt (21) dieser ersten Seite (20) verbunden sind und wobei der zweiten Seite (26) dieser Verbindungsplatte (6) zugewandte Endanschlüsse elektrisch und thermisch leitfähig mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt (21) dieser zweiten Seite (26) verbunden sind, und wobei Kontaktierungsabschnitte (21) der Verbindungsplatte (6) miteinander elektrisch und thermisch leitfähig über die Verbindungsplatte verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Verbindungsplatte (6) über ein thermisch leitfähiges Wärmeabfuhrelement (3) thermisch leitfähig mit einer Wärmesenke verbunden ist.
Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Batteriezelle (4) einen positiven und einen negativen Endanschluss aufweist und die Batteriezellen (4) der Batterieabschnitte (5) so ausgerichtet sind, dass sämtliche positiven Endanschlüsse der Batteriezellen (4) des jeweiligen Batterieabschnitts (5) in der ersten Kontaktierungsebene liegen und dass sämtliche negativen Endanschlüsse der Batteriezellen (4) des jeweiligen Batterieabschnitts (5) in der zweiten Kontaktierungsebene liegen, wobei die mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt (21) der ersten Seite (20) verbundenen Endanschlüsse untereinander über die Verbindungsplatte (6) elektrisch und thermisch leitfähig miteinander verbunden sind, wobei die mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt (21) der zweiten Seite (26) verbundenen Endanschlüsse untereinander über die Verbindungsplatte (6) elektrisch und thermisch leitfähig miteinander verbunden sind, und wobei die mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt (21) der ersten Seite (20) verbundenen Endanschlüsse elektrisch und thermisch leitfähig mit den mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt (21) der zweiten Seite (26) verbundenen Endanschlüssen über die Verbindungsplatte (7) verbunden sind, sodass die Batteriezellen (4) in einer elektrischen und thermischen Reihen- und Parallelschaltung elektrisch und thermisch leitfähig miteinander verbunden sind.
Batterie (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das thermisch leitfähige Wärmeabfuhrelement (3) einen ersten flächigen Abschnitt (13) aufweist, der in einer Ebene der Verbindungsplatte (6) liegt, und dass das thermisch leitfähige Wärmeabfuhrelement (3) einen zweiten flächigen Abschnitt (14) aufweist, der in einer weiteren Ebene liegt, die in einem rechten Winkel zu der Ebene der Verbindungsplatte (6) ausgerichtet ist, und wobei der zweite flächige Abschnitt (14) mit der Wärmesenke thermisch leitfähig verbunden ist.
Batterie (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeabfuhrelement (3) aus einem Metall ausgeführt ist.
Batterie (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellanordnung (1) von einem thermisch leitfähigen Gehäuse (31) zumindest teilweise umschlossen ist und dass das thermisch leitfähige Wärmeabfuhrelement (3) mit dem Gehäuse (31) thermisch leitfähig verbunden ist, sodass ein Wärmestrom aus der Zellanordnung (1) auf das Gehäuse (31) abgeführt werden kann.
Batterie (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das thermisch leitfähige Wärmeabfuhrelement (3) durch das Gehäuse (31) hindurch mit einer Wärmesenke außerhalb des Gehäuses (31) verbunden ist, sodass ein Wärmestrom aus der Zellanordnung (1) auf das Gehäuse (31) abgeführt werden kann.
Batterie (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezellen (4) so angeordnet sind, dass erste Endanschlüsse einer Kontaktierungsebene eines ersten Batterieabschnitts (5) unmittelbar gegenüberliegend zu zweiten Endanschlüssen einer Kontaktierungsebene eines zweiten Batterieabschnitts (5) angeordnet sind, sodass sämtliche Batteriezellen (4) eines Batterieabschnitts (5) fluchtend mit den Batteriezellen (4) eines benachbarten Batterieabschnitts (5) angeordnet sind.
Batterie (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass positive Endanschlüsse eines Batterieabschnitts (5) unmittelbar an negativen Endanschlüssen eines benachbarten Batterieabschnitts (5) elektrisch und thermisch leitfähig anliegen.
Batterie (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die in den beiden äußeren Kontaktierungsebenen der Batterie (2) liegenden Endanschlüsse ein Batterieanfangsbereich (7) und ein Batterieendbereich (8) definiert werden, wobei an dem Batterieanfangsbereich (7) und dem Batterieendbereich (8) jeweils eine Druckplatte (9) angeordnet ist, wobei die Druckplatten (9) über Zugelemente (10) miteinander verbunden sind und dadurch die an der mindestens einen Verbindungsplatte (6) anliegenden Batteriezellen (4) an die mindestens eine Verbindungsplatte (6) andrücken.
Batterie (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckplatten (9) als Metallplatten ausgebildet sind.
Batterie (2) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugelemente (10) durch Zugelementaussparungen (19) in den Druckplatten (9) hindurchgeführt sind, wobei die Zugelemente (10) in den Zugelementaussparungen (19) verschraubt sind und/oder durch Muttern an den Druckplatten (9) verschraubt sind.
Batterie (2) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeabfuhrelement (3) thermisch leitfähig mit mindestens einer Druckplatte (9) verbunden ist.
Batterie (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsplatte (6) als eine Metallplatte ausgebildet ist.
Batterie (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsplatte (6) als eine Platine ausgebildet ist, die teilweise aus einem nicht elektrisch leitfähigen Material ausgebildet ist, wobei die Verbindungsplatte (6) auf einer ersten Seite (20) und auf einer zweiten Seite (26) jeweils mindestens einen elektrisch und thermisch leitfähigen Kontaktierungsabschnitt (21) aufweist, und wobei jeder Kontaktierungsabschnitt (21) mit jedem anderen Kontaktierungsabschnitt (21) elektrisch und thermisch leitfähig verbunden ist.
Batterie (2) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in dem nicht elektrisch leitfähigen Material der Platine ein Kern (12) aus einem elektrisch und thermisch leitfähigen Material flächig angeordnet ist, wobei auf dem Kern (12) abgewandten Seiten des nicht elektrisch leitfähigen Materials jeweils der mindestens eine Kontaktierungsabschnitt (21) angeordnet ist, und wobei mindestens ein elektrisch und thermisch leitfähiges Durchführungselement (29) sich durch den Kern (12) und durch das auf dem Kern (12) beidseitig angeordnete nicht elektrisch leitfähige Material erstreckt, wobei das Durchführungselement (29) gegenüber dem Kern (12) elektrisch isoliert ist und elektrisch leitfähig mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt (21) auf der ersten Seite (20) und mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt (21) auf der zweiten Seite (26) verbunden ist, sodass eine elektrisch und thermisch leitfähige Verbindung der Kontaktierungsabschnitte (21) auf der ersten Seite mit den Kontaktierungsabschnitten (21) auf der zweiten Seite (26) durch das Durchführungselement (29) hergestellt wird und ein Wärmestrom durch den Kern (12) aufgenommen und aus der Platine abgeführt werden kann.
Batterie (2) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (12) aus einer Kante der Platine herausgeführt ist oder an dieser freiliegt und thermisch leitfähig mit dem Wärmeabfuhrelement (3) verbunden ist.
Batterie (2) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (12) aus einer Kante der Platine herausgeführt ist und in einem herausgeführten Abschnitt als das Wärmeabfuhrelement (3) ausgebildet ist.
Batterie (2) nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass auf der ersten Seite (20) der Platine mindestens zwei Kontaktierungsabschnitte (21) und ein elektrisch und thermisch leitfähiger Verbindungsabschnitt (23) angeordnet sind, der die Kontaktierungsabschnitte (21) auf der ersten Seite (20) elektrisch und thermisch leitfähig miteinander verbindet, dass jedem Kontaktierungsabschnitt (21) auf der ersten Seite (20) eine elektrische Sicherung zugeordnet ist und dass der Verbindungsabschnitt (23) mit jedem Kontaktierungsabschnitt (21) über eine diesem Kontaktierungsabschnitt (21) zugeordnete elektrische Sicherung verbunden ist, und wobei der Verbindungsabschnitt (23) mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt (21) auf der zweiten Seite (26) durch das nichtleitende Material der Platine hindurch elektrisch leitfähig über ein elektrisch leitfähiges Durchführungselement (29) verbunden ist, sodass jeder Kontaktierungsabschnitt (21) auf der ersten Seite (20) gegenüber jedem anderen Kontaktierungsabschnitt (21) auf der ersten Seite (20) der Platine und gegenüber jedem Kontaktierungsabschnitt (21) auf der zweiten Seite (26) der Platine durch mindestens eine elektrische Sicherung gesichert ist.
Verbindungsplatte (6) zur Verbindung von Batteriezellen (4) für eine Batterie (2) nach einem der Ansprüche 14 bis 18, die als eine Platine ausgebildet ist, die ein nicht elektrisch leitfähiges Material aufweist, wobei die Verbindungsplatte (6) auf einer ersten Seite (20) und einer zweiten Seite (26) jeweils mindestens einen elektrisch leitfähigen Kontaktierungsabschnitt (21) aufweist, und wobei jeder Kontaktierungsabschnitt (21) mit jedem anderen Kontaktierungsabschnitt (21) elektrisch und thermisch leitfähig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine einen flächig ausgebildeten Kern (12) aus einem elektrisch und thermisch leitfähigen Material aufweist, auf dem ein nicht elektrisch leitfähiges Material flächig angeordnet ist, wobei auf einer dem Kern (12) abgewandten Seite des nicht elektrisch leitfähigen Materials jeweils der mindestens eine Kontaktierungsabschnitt (21) angeordnet ist, und wobei mindestens ein elektrisch und thermisch leitfähiges Durchführungselement (29) sich durch den Kern (12) und durch das auf dem Kern (12) beidseitig angeordnete nicht elektrisch leitfähige Material erstreckt, wobei das Durchführungselement (29) gegenüber dem Kern (12) elektrisch isoliert ist und elektrisch leitfähig mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt (21) auf der ersten Seite (20) und mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt (21) auf der zweiten Seite (26) verbunden ist, sodass eine elektrisch und thermisch leitfähige Verbindung der Kontaktierungsabschnitte (21) auf der ersten Seite mit den Kontaktierungsabschnitten (21) auf der zweiten Seite durch das Durchführungselement (29) hergestellt wird und ein Wärmestrom durch den Kern (12) aufgenommen und aus der Platine abgeführt werden kann.