DE102017219176A1

DE102017219176A1 - Battery module for a high-voltage battery of a motor vehicle, high-voltage battery and motor vehicle

Info

Publication number: DE102017219176A1
Application number: DE102017219176.7A
Authority: DE
Inventors: Dragoljub Duricic; Philipp Schlag
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2017-10-26
Filing date: 2017-10-26
Publication date: 2019-05-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul (4) für eine Hochvoltbatterie (2) eines Kraftfahrzeugs (1) aufweisend ein Zellpaket (5) mit zumindest zwei, in einer ersten Raumrichtung (R1) zueinander benachbart angeordneten Batteriezellen (9), wobei die Batteriezellen (9) jeweils ein plattenförmiges Zellgehäuse (10) und jeweils zwei an einer Deckseite (11) des jeweiligen Zellgehäuses (10) herausgeführte und ein Zellanschlusspaar bildende Zellanschlüsse (A1, A2) aufweisen und wobei durch die Deckseiten (11) der Batteriezellen (9) eine Oberseite (12) des Zellpakets (5) gebildet ist, und eine Kühleinrichtung (6) zum Kühlen des Zellpakets (5). Darüber hinaus weist die Kühleinrichtung (6) einen flächigen Kühlkörper (16) auf, welcher an der Oberseite (12) des Zellpakets (5) angeordnet ist und sich in der ersten Raumrichtung (R1) zwischen den Zellanschlüssen (A1, A2) der Zellanschlusspaare über die Deckseiten (11) der zumindest zwei Batteriezellen (9) erstreckend ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft außerdem eine Hochvoltbatterie (2) sowie ein Kraftfahrzeug (1).

The invention relates to a battery module (4) for a high-voltage battery (2) of a motor vehicle (1) comprising a cell packet (5) having at least two battery cells (9) arranged adjacent to one another in a first spatial direction (R1), wherein the battery cells (9) each having a plate-shaped cell housing (10) and two each on a cover side (11) of the respective cell housing (10) led out and a cell terminal pair forming cell terminals (A1, A2) and wherein by the top sides (11) of the battery cells (9) has an upper side ( 12) of the cell stack (5), and a cooling device (6) for cooling the cell stack (5). In addition, the cooling device (6) has a flat heat sink (16) which is arranged on the upper side (12) of the cell stack (5) and in the first spatial direction (R1) between the cell connections (A1, A2) of the cell connection pairs the cover sides (11) of the at least two battery cells (9) is designed to extend. The invention also relates to a high-voltage battery (2) and a motor vehicle (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul für eine Hochvoltbatterie eines Kraftfahrzeugs aufweisend ein Zellpaket mit zumindest zwei, in einer ersten Raumrichtung zueinander benachbart angeordneten Batteriezellen, wobei die Batteriezellen jeweils ein plattenförmiges Zellgehäuse und jeweils zwei an einer Deckseite des jeweiligen Zellgehäuses herausgeführte und ein Zellanschlusspaar bildende Zellanschlüsse aufweisen und wobei durch die Deckseiten der Batteriezellen eine Oberseite des Zellpakets gebildet ist, und eine Kühleinrichtung zum Kühlen des Zellpakets. Die Erfindung betrifft außerdem eine Hochvoltbatterie sowie ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a battery module for a high-voltage battery of a motor vehicle comprising a cell pack having at least two battery cells arranged adjacent to one another in a first spatial direction, wherein the battery cells each have a plate-shaped cell housing and two cell terminals led out on a cover side of the respective cell housing and forming a cell terminal pair, and wherein an upper side of the cell stack is formed by the cover sides of the battery cells, and a cooling device for cooling the cell stack. The invention also relates to a high-voltage battery and a motor vehicle.

Vorliegend richtet sich das Interesse auf Hochvoltbatterien bzw. Hochvoltspeicher für elektrisch antreibbare Kraftfahrzeuge, beispielsweise Elektrofahrzeuge oder Hybridfahrzeuge. Solche Kraftfahrzeuge weisen im Antriebsstrang üblicherweise eine elektrische Maschine bzw. einen Elektromotor zum Antreiben des Kraftfahrzeugs sowie die Hochvoltbatterie auf, welche elektrische Energie für die elektrische Maschine bereitstellt. Hochvoltbatterien umfassen üblicherweise eine Vielzahl von in Batteriemodulen zusammengeschalteten Batteriezellen. Um die im Betrieb der Batteriezellen entstehende Wärme abführen zu können, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, die Batteriezellen zu kühlen, wobei die Kühlung hauptsächlich von unten erfolgt. Zu diesem Zweck können die Batteriemodule auf einem Kühlblech angeordnet werden, das beispielsweise Kühlkanäle aufweist und mit einem Kühlsystem des Kraftfahrzeugs verbunden ist.In the present case, the interest is directed to high-voltage batteries or high-voltage storage for electrically driven motor vehicles, for example electric vehicles or hybrid vehicles. Such motor vehicles usually have in the drive train an electric machine or an electric motor for driving the motor vehicle and the high-voltage battery, which provides electrical energy for the electric machine. High-voltage batteries typically include a plurality of battery cells connected in battery modules. In order to dissipate the heat generated during operation of the battery cells, it is known from the prior art to cool the battery cells, wherein the cooling takes place mainly from below. For this purpose, the battery modules can be arranged on a cooling plate, which has, for example cooling channels and is connected to a cooling system of the motor vehicle.

Daraus ergibt sich der Nachteil, dass eine Höhe des Batteriemoduls und damit eine Höhe der Hochvoltbatterie durch das Kühlblech vergrößert werden, sodass die Hochvoltbatterie einen hohen Platzbedarf im Kraftfahrzeug aufweist. Außerdem können Kühlkanalanschlüsse nur an bestimmten Stellen des Kühlblechs angeordnet werden und müssen aufwändig an dem Batteriemodul vorbeigeführt werden. Aus der DE 10 2013 015 208 A1 ist bekannt, Temperierplatten zwischen den Batteriezellen anzuordnen. Daraus ergibt sich jedoch der Nachteil, dass eine Breite der Batteriemodule und somit eine Breite des Hochvoltspeichers vergrößert werden. Die Hochvoltbatterie weist also auch hier einen hohen Platzbedarf im Kraftfahrzeug auf.This results in the disadvantage that a height of the battery module and thus a height of the high-voltage battery are increased by the heat sink, so that the high-voltage battery has a high space requirement in the motor vehicle. In addition, cooling duct connections can be arranged only at certain locations of the cooling plate and must be passed consuming the battery module. From the DE 10 2013 015 208 A1 is known to arrange tempering plates between the battery cells. However, this has the disadvantage that a width of the battery modules and thus a width of the high-voltage memory are increased. The high-voltage battery thus also has a high space requirement in the motor vehicle.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, wie eine Hochvoltbatterie für ein Kraftfahrzeug mit besonders geringen Abmessungen ausgebildet werden kann und gleichzeitig zuverlässig gekühlt werden kann.It is an object of the present invention to provide a solution, as a high-voltage battery for a motor vehicle with particularly small dimensions can be formed and at the same time can be reliably cooled.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Batteriemodul, eine Hochvoltbatterie sowie ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.This object is achieved by a battery module, a high-voltage battery and a motor vehicle with the features according to the respective independent claims. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims, the description and the figures.

Ein erfindungsgemäßes Batteriemodul für eine Hochvoltbatterie eines Kraftfahrzeugs weist ein Zellpaket mit zumindest zwei, in einer ersten Raumrichtung zueinander benachbart angeordneten Batteriezellen auf. Die Batteriezellen weisen jeweils ein plattenförmiges Zellgehäuse und jeweils zwei an einer Deckseite des jeweiligen Zellgehäuses herausgeführte und ein Zellanschlusspaar bildende Zellanschlüsse auf. Durch die Deckseiten der Batteriezellen ist eine Oberseite des Zellpakets gebildet ist. Außerdem weist das Batteriemodul eine Kühleinrichtung zum Kühlen des Zellpakets auf. Darüber hinaus weist die Kühleinrichtung einen flächigen Kühlkörper auf, welcher an der Oberseite des Zellpakets angeordnet ist und sich in der ersten Raumrichtung zwischen den Zellanschlüssen der Zellanschlusspaare über die Deckseiten der zumindest zwei Batteriezellen erstreckend ausgebildet ist.A battery module according to the invention for a high-voltage battery of a motor vehicle has a cell pack with at least two battery cells arranged adjacent to one another in a first spatial direction. The battery cells each have a plate-shaped cell housing and in each case two cell terminals led out on a cover side of the respective cell housing and forming a cell terminal pair. Through the tops of the battery cells an upper side of the cell stack is formed. In addition, the battery module has a cooling device for cooling the cell packet. In addition, the cooling device has a flat heat sink, which is arranged on the upper side of the cell stack and is designed to extend in the first spatial direction between the cell connections of the cell connection pairs over the cover sides of the at least two battery cells.

Die Hochvoltbatterie, welche mehrere Batteriemodule umfassen kann, kann beispielsweise eine Traktionsbatterie sein, welche elektrische Energie für einen Antrieb eines als Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug ausgebildeten Kraftfahrzeugs bereitstellt. Die Batteriemodule können in einem Batteriegehäuse der Hochvoltbatterie angeordnet sein und dort miteinander verschaltet sein. Die Batteriemodule weisen dabei jeweils ein Zellpaket mit einer vorbestimmten Anzahl an Batteriezellen auf. Die Batteriezellen sind dabei insbesondere prismatische Batteriezellen, welche jeweils das plattenförmige Zellgehäuse aufweisen. Unter einem plattenförmigen Zellgehäuse ist hier insbesondere ein Zellgehäuse in der Form eines flachen Quaders zu verstehen. Die Zellgehäuse weisen jeweils eine Unterseite und die der Unterseite in einer Hochrichtung gegenüberliegende Deckseite auf. Die Deckseiten der Zellgehäuse sind dabei einem Gehäusedeckel des Batteriegehäuses zugewandt und die Unterseiten der Zellgehäuse sind einem Gehäuseboden des Batteriegehäuses zugewandt. Außerdem weisen die Zellgehäuse jeweils eine Mantelwand auf, welche durch eine Frontseite, durch eine der Frontseite in der ersten Raumrichtung gegenüberliegende Rückseite sowie durch zwei in einer zur ersten Raumrichtung senkrecht orientierten zweiten Raumrichtung gegenüberliegende Seitenbereiche gebildet ist. Die erste Raumrichtung entspricht insbesondere eine Tiefenrichtung der Batteriezellen und die zweite Raumrichtung entspricht einer Breitenrichtung der Batteriezellen. Die zumindest zwei Batteriezellen sind unter Ausbildung des Zellpakets in der ersten Raumrichtung angrenzend aneinander angeordnet. Die Zellpakete von mehreren, in der zweiten Raumrichtung nebeneinander angeordneten Batteriemodule können einen Zellblock ausbilden.The high-voltage battery, which may comprise a plurality of battery modules, may for example be a traction battery, which provides electrical energy for driving a motor vehicle designed as an electric vehicle or hybrid vehicle. The battery modules can be arranged in a battery housing of the high-voltage battery and be interconnected there. The battery modules each have a cell packet with a predetermined number of battery cells. The battery cells are in particular prismatic battery cells, which each have the plate-shaped cell housing. Under a plate-shaped cell case is to be understood in particular a cell housing in the form of a flat cuboid. The cell housings each have an underside and the underside in a vertical direction opposite cover page. The cover sides of the cell housing are facing a housing cover of the battery case and the undersides of the cell housing facing a housing bottom of the battery case. In addition, the cell housings each have a jacket wall, which is formed by a front side, by a front side in the first spatial direction opposite back and by two in a direction perpendicular to the first spatial direction of the second spatial direction opposite side regions. The first spatial direction corresponds in particular to a depth direction of the battery cells, and the second spatial direction corresponds to a width direction of the battery cells. The at least two battery cells are arranged adjacent to each other to form the cell stack in the first spatial direction. The cell packets of several, in the second spatial direction adjacent battery modules can form a cell block.

An den Deckseiten der Zellgehäuse der Batteriezellen ist jeweils ein Zellanschlusspaar angeordnet. Jedes Zellanschlusspaar weist dabei einen ersten Zellanschluss, beispielsweise einen Pluspol der Batteriezelle, sowie einen zweiten Zellanschluss, beispielsweise einen Minuspol der Batteriezelle, auf. An den Zellanschlüssen kann eine jeweilige Zellspannung der Batteriezellen abgegriffen werden. Außerdem können die Batteriezellen über die Zellanschlüsse miteinander verschalt werden. Die Zellanschlüsse bzw. Terminals ragen dabei insbesondere über die Deckseiten der Zellgehäuse hinaus und sind in der zweiten Raumrichtung beabstandet zueinander angeordnet. Zum Ausbilden des Zellpakets werden zumindest zwei Batteriezellen in der ersten Raumrichtung bzw. Tiefenrichtung hintereinander angeordnet bzw. aufgereiht. Dazu ist beispielsweise die Rückseite eines Zellgehäuses einer ersten Batteriezelle angrenzend an eine Frontseite eines Zellgehäuses einer hinter der ersten Batteriezelle angeordneten zweiten Batteriezelle angeordnet, usw. Die zueinander beabstandeten Zellanschlüsse der Zellanschlusspaare sind in dem Zellpaket derart angeordnet, dass sie sich in der ersten Raumrichtung in zwei Spalten über die Oberseite des Zellpakets erstrecken. Dadurch wird zwischen den Zellanschlüssen der Zellanschlusspaare ein streifenförmiger Oberseitenbereich der Oberseite des Zellpakets gebildet, welcher sich entlang der ersten Raumrichtung erstreckt. Somit ergibt sich ein streifenförmiger Freiraum, welcher entlang der zweiten Raumrichtung durch die Zellanschlüsse der Zellanschlusspaare begrenzt ist und nach unten hin durch den streifenförmigen Oberseitenbereich des Zellpakets begrenzt ist. Nach oben hin kann der streifenförmige Freiraum beispielsweise durch den Gehäusedeckel des Batteriegehäuses begrenzt werden.On the cover sides of the cell housing of the battery cells, a respective cell connection pair is arranged. Each cell connection pair has a first cell connection, for example a positive pole of the battery cell, and a second cell connection, for example a negative pole of the battery cell. At the cell terminals, a respective cell voltage of the battery cells can be tapped. In addition, the battery cells can be interconnected via the cell connections. The cell terminals or terminals protrude in particular beyond the cover sides of the cell housing and are spaced apart in the second spatial direction. To form the cell stack, at least two battery cells in the first spatial direction or depth direction are arranged one after the other or lined up. For this purpose, for example, the back side of a cell housing of a first battery cell is arranged adjacent to a front side of a cell housing of a second battery cell arranged behind the first battery cell, etc. The cell terminals of the cell connection pairs spaced from one another are arranged in the cell packet in such a way that they are in two in the first spatial direction Extending columns across the top of the cell stack. As a result, a strip-shaped upper side region of the upper side of the cell stack is formed between the cell terminals of the cell connection pairs, which extends along the first spatial direction. This results in a strip-shaped free space, which is delimited along the second spatial direction by the cell connections of the cell connection pairs and is bounded at the bottom by the strip-shaped upper side region of the cell packet. At the top, the strip-shaped free space can be limited, for example, by the housing cover of the battery housing.

In diesem streifenförmigen Freiraum wird der zumindest eine Kühlkörper der Kühleinrichtung angeordnet. Der Kühlkörper kann beispielsweise ein passiver Kühlkörper sein, welcher als eine Kühlplatte bzw. ein Kühlblech ausgebildet sein kann. Der passive Kühlkörper kann zum Kühlen des Zellpakets beispielsweise in thermischem Kontakt mit dem gekühlten Batteriegehäuse der Hochvoltbatterie stehen. Der Kühlkörper kann beispielsweise aus Aluminium oder Keramik gefertigt sein. Der Kühlkörper kann sich entlang der ersten Raumrichtung beispielsweise über eine gesamte Tiefe des Zellpakets erstrecken. Der Kühlkörper kann eine, beispielsweise rechteckförmige, Unterseite sowie eine der Unterseite gegenüberliegende, beispielsweise rechteckförmige, Oberseite aufweisen. Die Oberseite des Kühlkörpers ist einem Umgebungsbereich des Batteriemoduls, insbesondere dem Gehäusedeckel des Batteriegehäuses, zugewandt. Die Unterseite des Kühlkörpers ist insbesondere vollflächig anliegend an der Oberseite des Zellpakets angeordnet. Der Kühlkörper ist dadurch mit dem Zellpaket thermisch gekoppelt. Auch kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Kühlkörper und der Oberseite des Zellpakets zusätzlich ein thermisches Koppelelement, beispielweise eine Wärmeleitpaste, angeordnet ist. Außerdem kann der Kühlkörper auf der Oberseite des Zellpakets befestigt sein. Beispielsweise kann der Kühlkörper auf die Oberseite des Zellpakets, insbesondere mit einem thermisch leitfähigen Kleber, aufgeklebt sein. An der Unterseite des Zellpakets, welche einem Boden des Batteriegehäuses zugewandt ist, ist insbesondere keine weitere Kühleinrichtung, beispielsweise eine weitere Kühlplatte, angeordnet.In this strip-shaped space of at least one heat sink of the cooling device is arranged. The heat sink may be, for example, a passive heat sink, which may be formed as a cooling plate or a cooling plate. For example, the passive heat sink may be in thermal contact with the cooled battery housing of the high-voltage battery for cooling the cell stack. The heat sink may be made of aluminum or ceramic, for example. The heat sink may extend along the first spatial direction, for example, over an entire depth of the cell stack. The heat sink may have a, for example rectangular, underside and one of the underside opposite, for example, rectangular, top. The upper side of the heat sink faces an ambient region of the battery module, in particular the housing cover of the battery housing. The underside of the heat sink is arranged, in particular, over its entire surface against the top of the cell stack. The heat sink is thereby thermally coupled to the cell pack. It can also be provided that a thermal coupling element, for example a thermal compound, is additionally arranged between the heat sink and the upper side of the cell stack. In addition, the heat sink may be mounted on top of the cell stack. For example, the heat sink may be glued to the top of the cell stack, in particular with a thermally conductive adhesive. On the underside of the cell stack, which faces a bottom of the battery housing, in particular no further cooling device, for example a further cooling plate, is arranged.

Durch das Anordnen des Kühlkörpers auf der Oberseite des Zellpakets und die Nutzung des ohnehin zur Verfügung stehenden Freiraums zwischen den Terminals zur Kühlung des Zellpakets ergibt sich der Vorteil, dass das Batteriemodul eine besonders kompakte Form und geringe Höhe aufweist. Somit kann auch das Batteriegehäuse der Hochvoltbatterie mit besonders geringen Maßen, insbesondere einer besonders geringen Höhe, ausgebildet werden und ein Platzbedarf für die Hochvoltbatterie kann verringert werden.By arranging the heat sink on the top of the cell stack and the use of the already available free space between the terminals for cooling the cell stack, there is the advantage that the battery module has a particularly compact shape and low height. Thus, the battery housing of the high-voltage battery with particularly small dimensions, in particular a particularly low height, are formed and a space requirement for the high-voltage battery can be reduced.

Insbesondere ist der flächige Kühlkörper mit einer Dicke ausgebildet, welche höchstens einer Höhe der über die Deckseiten hinausragenden Zellanschlüsse entspricht. Der Kühlkörper überragt die Zellanschlüsse also nicht bzw. ist nicht gegenüber den Zellanschlüssen erhöht. Insbesondere ist eine Oberseite des in dem streifenförmigen Oberseitenbereich des Zellpakets angeordneten Kühlkörpers bündig abschließend mit den Zellanschlüssen ausgebildet. In diesem Fall kann eine Höhe des Batteriegehäuses sogar reduziert werden, da der ohnehin zwischen den Zellanschlüssen und dem Deckel des Batteriegehäuses vorhandene Freiraum voll ausgenutzt wird und auf eine Kühlplatte auf der Unterseite des Zellpakets verzichtet wird. Es wird also keine zusätzliche Höhe des Zellpakets durch den Kühlkörper aufgebaut.In particular, the two-dimensional heat sink is formed with a thickness which corresponds at most to a height of the cell terminals projecting beyond the cover sides. The heat sink therefore does not protrude beyond the cell connections or is not elevated in relation to the cell connections. In particular, an upper side of the heat sink arranged in the strip-shaped upper side region of the cell stack is formed flush with the cell connections. In this case, a height of the battery case can even be reduced because the space already present between the cell connections and the cover of the battery case is fully utilized and a cooling plate on the underside of the cell packet is dispensed with. Thus, no additional height of the cell stack is built up by the heat sink.

Es erweist sich als vorteilhaft, wenn der flächige Kühlkörper einen ersten streifenförmigen Kühlkörperbereich aufweist, welcher sich zwischen den Zellanschlüssen der Zellanschlusspaare in der ersten Raumrichtung erstreckend ausgebildet ist, und zumindest einen zweiten streifenförmigen Kühlkörperbereich aufweist, welcher ausgehend von dem ersten Kühlkörperbereich sich entlang einer zweiten Raumrichtung zwischen den Zellanschlüssen der zueinander benachbart angeordneten Batteriezellen erstreckend ausgebildet ist. Der erste streifenförmige Kühlkörperbereich kann sich entlang der ersten Raumrichtung beispielsweise über eine gesamte Tiefe des Zellpakets erstrecken. Angrenzend an Seitenränder des ersten streifenförmigen Kühlkörperbereiches, welche sich entlang der ersten Raumrichtung erstrecken, können die zweiten Kühlkörperbereiche angeordnet sein. Die zweiten Kühlkörperbereiche, welche sich entlang der zweiten Raumrichtung, also entlang der Breitenrichtung des Zellpakets, erstrecken, befinden sich zwischen den Zellanschlüssen benachbarter Batteriezellen. Dadurch können sämtliche freien Bereiche auf der Oberseite des Zellpakets für den Kühlkörper genutzt werden und der Kühlkörper kann mit einer besonders großen Oberfläche ausgebildet werden. Dadurch kann das Zellpaket im Betrieb der Hochvoltbatterie besonders zuverlässig gekühlt werden.It proves to be advantageous if the planar heat sink has a first strip-shaped heat sink area, which is formed extending between the cell terminals of the cell terminal pairs in the first spatial direction, and has at least a second strip-shaped heat sink region, which starting from the first heat sink region along a second spatial direction is formed extending between the cell terminals of the battery cells arranged adjacent to each other. The first strip-shaped heat sink region can extend along the first spatial direction, for example over an entire depth of the cell packet. Adjacent to side edges of the first strip-shaped Heatsink area, which extend along the first spatial direction, the second heat sink regions may be arranged. The second heat sink regions, which extend along the second spatial direction, that is to say along the width direction of the cell stack, are located between the cell terminals of adjacent battery cells. As a result, all free areas on the top of the cell stack can be used for the heat sink and the heat sink can be formed with a particularly large surface area. As a result, the cell pack can be cooled particularly reliably during operation of the high-voltage battery.

Bevorzugt weist der flächige Kühlkörper zumindest einen Kühlkanal zum Leiten eines Kühlmittels entlang der Oberseite des Zellpakets sowie Kühlmittelanschlüsse zum Einleiten des Kühlmittels in den zumindest einen Kühlkanal und zum Entnehmen des Kühlmittels aus dem zumindest einen Kühlkanal auf, wobei die Kühlmittelanschlüsse insbesondere an einer Oberseite des Kühlkörpers angeordnet sind. Der Kühlkörper ist in diesem Fall als ein aktiver Kühlkörper ausgebildet, welcher das Batteriemodul durch Leiten des Kühlmittels entlang der Oberseite des Zellpakets kühlen kann. Das Kühlmittel bzw. Kühlmedium kann beispielsweise eine Kühlflüssigkeit sein. Die Kühlmittelanschlüsse können dabei als ein Zuflussstutzen zum Einleiten des Kühlmediums in den Kühlkanal sowie als ein Abflussstutzen zum Entnehmen des Kühlmediums aus dem Kühlkanal ausgebildet sein. Die Kühlmittelanschlüsse sind vorzugsweise an der Oberseite des Kühlkörpers angeordnet. Alternativ dazu können die Kühlmittelanschlüsse auch in Seitenbereichen des Kühlkörpers angeordnet sein, also seitlich am Kühlkörper abstehen. Dadurch, dass der Kühlkörper auf der Oberseite des Zellpakets angeordnet ist, können die Kühlmittelanschlüsse flexibel und leicht zugänglich angeordnet werden. Es kann also in vorteilhafter Weise auf teure Kühlmittelanschlüsse und auf eine aufwendige Platzierung der Kühlmittelanschlüsse, wie es bei an der Unterseite von Zellpaketen angeordneten Kühlkörpern notwendig ist, verzichtet werden.The planar heat sink preferably has at least one cooling channel for conducting a coolant along the top side of the cell stack and coolant connections for introducing the coolant into the at least one cooling channel and for removing the coolant from the at least one cooling channel, wherein the coolant connections are arranged in particular on an upper side of the cooling body are. The heat sink is formed in this case as an active heat sink, which can cool the battery module by passing the coolant along the top of the cell stack. The coolant or cooling medium can be, for example, a coolant. The coolant connections can be designed as an inlet connection for introducing the cooling medium into the cooling channel and as an outlet connection for removing the cooling medium from the cooling channel. The coolant connections are preferably arranged on the upper side of the heat sink. Alternatively, the coolant connections can also be arranged in side regions of the heat sink, that is, protrude laterally on the heat sink. The fact that the heat sink is arranged on top of the cell stack, the coolant connections can be arranged flexibly and easily accessible. It can therefore advantageously be dispensed with expensive coolant connections and a complex placement of the coolant connections, as is necessary in arranged at the bottom of cell packs heat sinks.

Dabei kann vorgesehen sein, dass der zumindest eine Kühlkanal zwischen zwei beabstandet zueinander angeordneten Kühlplatten des Kühlkörpers ausgebildet ist, wobei eine erste Kühlplatte an der Oberseite des Zellpakets angeordnet ist und eine zweite Kühlplatte in einer dritten Raumrichtung über der ersten Kühlplatte angeordnet ist. Die dritte Raumrichtung entspricht einer Hochrichtung. Zwischen den in Hochrichtung parallel zueinander angeordneten Kühlplatten kann sich der Kühlkanal befinden. Der Kühlkanal kann das Kühlmittel beispielsweise entlang eines vorbestimmten Weges zwischen den Kühlplatten bzw. Kühlblechen von dem Zuflussstutzen zu dem Abflussstutzen führen. Der Kühlkanal kann beispielsweise mäanderförmig ausgebildet sein und durch Strangpressen gefertigt werden. Durch das Leiten des Kühlmediums entlang eines möglichst langen Weges entlang der Oberseite des Zellpakets kann eine zuverlässige und effiziente Kühlung erreicht werden.It can be provided that the at least one cooling channel between two spaced-apart cooling plates of the heat sink is formed, wherein a first cooling plate is arranged at the top of the cell stack and a second cooling plate is arranged in a third spatial direction over the first cooling plate. The third spatial direction corresponds to a vertical direction. The cooling channel can be located between the cooling plates arranged parallel to one another in the vertical direction. The cooling channel may guide the coolant, for example, along a predetermined path between the cooling plates or cooling plates from the inlet connection to the outlet connection. The cooling channel may for example be meander-shaped and manufactured by extrusion. By directing the cooling medium along the longest possible path along the top of the cell stack, a reliable and efficient cooling can be achieved.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Deckseiten der Zellgehäuse zwischen den Zellanschlüssen der jeweiligen Zellanschlusspaare jeweils ein Entgasungselement zum Entlassen eines Heißgases aus der jeweiligen Batteriezelle auf, wobei der Kühlkörper eine Leiteinrichtung zum Leiten des aus den Entgasungselementen austretenden Heißgases in einen Umgebungsbereich des Batteriemoduls aufweist. Über die Entgasungselemente bzw. Entlüftungselemente kann ein in der Batteriezelle im Schadensfall, beispielsweise bei einem zellinternen Kurzschluss, entstehendes Heißgas aus der Batteriezelle abgeführt werden. Dazu wird das Entgasungselement beispielsweise ab einem bestimmten Innendruck innerhalb der Batteriezelle aktiviert, sodass das in der Batteriezelle entstandene Heißgas aus der Batteriezelle entweichen kann. Ein solches Entgasungselement kann beispielsweise ein Ventil, welches im aktivierten Zustand geöffnet ist, oder eine Berst-Membran, welche im aktivierten Zustand gebrochen ist, sein. Die Entgasungselemente sind dabei insbesondere mittig zwischen den Zellanschlüssen der Zellanschlusspaare angeordnet. Die Entgasungselemente erstrecken sich dabei entlang einer weiteren Spalte in der ersten Raumrichtung über die Oberseite des Zellpakets. Außerdem weist der Kühlkörper die Leiteinrichtung auf, über welche das aus dem jeweiligen Entgasungselement entweichende Heißgas abgeleitet werden kann. Die Leiteinrichtung kann das Heißgas in den Umgebungsbereich des Batteriemoduls, beispielsweise in einen Innenraum des Batteriegehäuses, leiten. Der Kühlkörper blockiert bzw. verschließt die Entgasungselemente also nicht. Somit kann in vorteilhafter Weise gewährleistet werden, dass das Heißgas ohne Zerstörung des Kühlkörpers entweichen kann.According to a development of the invention, the cover sides of the cell housings between the cell terminals of the respective cell terminal pairs each have a degassing element for discharging a hot gas from the respective battery cell, the heat sink having a guide for directing the exiting from the degassing hot gas into an environmental region of the battery module. Via the degassing elements or venting elements, a hot gas emerging in the battery cell in the event of damage, for example in the event of a cell-internal short circuit, can be removed from the battery cell. For this purpose, the degassing element is activated, for example, from a certain internal pressure within the battery cell, so that the resulting in the battery cell hot gas can escape from the battery cell. Such a degassing element can be, for example, a valve which is open in the activated state, or a bursting membrane which is broken in the activated state. The degassing elements are arranged in particular centrally between the cell terminals of the cell connection pairs. The degassing elements extend along another column in the first spatial direction over the top of the cell stack. In addition, the heat sink on the guide over which the escaping from the respective degassing hot gas can be derived. The guide can direct the hot gas into the surrounding area of the battery module, for example into an interior of the battery housing. The heat sink does not block or close the degassing elements. Thus, it can be ensured in an advantageous manner that the hot gas can escape without destroying the heat sink.

Gemäß einer ersten Ausführungsform der Leiteinrichtung ist diese als Durchlassöffnungen für das Heißgas in dem Kühlkörper ausgebildet, wobei der Kühlkörper für jedes Entgasungselement eine mit dem jeweiligen Entgasungselement überlappende Durchlassöffnung aufweist. Eine Durchlassöffnung erstreckt sich dabei von der Unterseite des Kühlkörpers bis zur Oberseite des Kühlkörpers. Die Durchlassöffnungen sind im Strömungspfad des Heißgases über den jeweiligen Entgasungselementen angeordnet. Die Durchlassöffnungen sind also fluchtend zu den Entgasungselementen angeordnet und können dabei eine mit den Entgasungselementen korrespondierende Form und Größe aufweisen. Die Durchlassöffnungen sind somit entlang der ersten Raumrichtung über den Kühlkörper, beispielsweise in dem ersten streifenförmigen Kühlkörperbereich, verteilt angeordnet. Das aus einem Entgasungselement austretende Heißgas wird also in der dritten Raumrichtung durch die zugeordnete Durchlassöffnung hindurch in den Umgebungsbereich geleitet.According to a first embodiment of the guide, this is designed as passage openings for the hot gas in the heat sink, wherein the heat sink for each degassing element has a with the respective degassing element overlapping passage opening. A passage opening extends from the bottom of the heat sink to the top of the heat sink. The passage openings are arranged in the flow path of the hot gas above the respective degassing elements. The passage openings are therefore arranged in alignment with the degassing elements and can have a shape and size corresponding to the degassing elements. The passage openings are thus along the first spatial direction via the heat sink, for example in the first strip-shaped heat sink region, arranged distributed. The emerging from a degassing hot gas is thus passed in the third spatial direction through the associated passage opening into the surrounding area.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Leiteinrichtung ist diese als eine sich entlang der ersten Raumrichtung zumindest über die zumindest zwei Entgasungselemente erstreckende Durchlassöffnung für das Heißgas in dem Kühlkörper ausgebildet. Die separaten Durchlassöffnungen der ersten Ausführungsform sind also hier durch die streifenförmige, durchgehende Durchlassöffnung ersetzt. Ein solcher Kühlkörper kann besonders einfach und ohne großen Aufwand gefertigt werden. Beispielsweise kann sich die streifenförmige Durchlassöffnung entlang der ersten Raumrichtung über eine gesamte Länge des Kühlkörpers erstrecken, sodass der Kühlkörper in zwei separate Kühlkörperteile geteilt wird. Jeder Kühlkörperteil kann dabei einen Kühlkanal zum Leiten des Kühlmediums sowie die Kühlmittelanschlüsse aufweisen. Der erste Kühlkörperteil kann dabei ausgehend von einer ersten Spalte mit Zellanschlüssen bis zu den Entgasungselementen hin angeordnet sein. Der zweite Kühlkörperteil kann in der zweiten Raumrichtung beabstandet zum ersten Kühlkörperteil von den Entgasungselementen bis hin zu einer zweiten Spalte mit Zellanschlüssen angeordnet sein.According to a second embodiment of the guide device, this is designed as a passage opening for the hot gas in the heat sink extending along the first spatial direction, at least over the at least two degassing elements. The separate passage openings of the first embodiment are therefore replaced here by the strip-shaped, continuous passage opening. Such a heat sink can be made particularly simple and without much effort. For example, the strip-shaped passage opening may extend along the first spatial direction over an entire length of the heat sink, so that the heat sink is divided into two separate heat sink parts. Each heat sink part can have a cooling channel for conducting the cooling medium and the coolant connections. The first heat sink part can be arranged starting from a first column with cell connections up to the degassing elements. The second heat sink part can be arranged in the second spatial direction at a distance from the first heat sink part from the degassing elements to a second column with cell connections.

Gemäß einer dritten Ausführungsform der Leiteinrichtung ist diese als eine sich entlang der ersten Raumrichtung über die zumindest zwei Entgasungselemente erstreckende, nutförmige Aussparung an einer der Oberseite des Zellpakets zugewandten Unterseite des Kühlkörpers ausgebildet, wobei die nutförmige Aussparung dazu ausgelegt ist, das Heißgas entlang der ersten Raumrichtung zu einem Randbereich des Kühlkörpers zu leiten. Beispielsweise kann die erste Kühlplatte des Kühlkörpers zum Ausbilden der nutförmigen Aussparung eine Prägung aufweisen, durch welche ein Kanal bzw. Tunnel zwischen der Oberseite des Zellpakets und der Unterseite der ersten Kühlplatte gebildet ist. Die nutförmige Aussparung dient somit als ein Tunnel, welcher das Heißgas von dem aktivierten Entgasungselement entlang der ersten Raumrichtung bis hin zu einem Rand des Kühlkörpers leitet. Dort kann das Heißgas in den Umgebungsbereich, beispielsweise in den Innenraum des Batteriegehäuses, entweichen.According to a third embodiment of the guide device, this is designed as a groove-shaped recess extending along the first spatial direction over the at least two degassing elements on an underside of the heat sink facing the top side of the cell stack, wherein the groove-shaped recess is designed to supply the hot gas along the first spatial direction to conduct to an edge region of the heat sink. For example, the first cooling plate of the heat sink for forming the groove-shaped recess may have an embossment, through which a tunnel or tunnel between the top of the cell stack and the underside of the first cooling plate is formed. The groove-shaped recess thus serves as a tunnel, which guides the hot gas from the activated degassing element along the first spatial direction to an edge of the heat sink. There, the hot gas in the surrounding area, for example, in the interior of the battery case, escape.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Entgasungselemente benachbart zu einem der Zellanschlüsse der jeweiligen Zellanschlusspaare angeordnet und der Kühlkörper ist zwischen den Entgasungselementen und dem jeweils anderen der Zellanschlüsse der jeweiligen Zellanschlusspaare verlaufend ausgebildet. Hier sind die Entgasungselemente also nicht mehr mittig zwischen den Zellanschlüssen der Zellanschlusspaare angeordnet, sondern seitlich in Richtung eines der Zellanschlüsse der Zellanschlusspaare versetzt. Der Kühlkörper wird dabei so angeordnet, dass er sich zwischen den Zellanschlüssen und den Entgasungselementen befindet. Beispielsweise können die Zellanschlüsse eines Zellanschlusspaares, beispielsweise zur Unterscheidung der Zellanschlüsse, unterschiedliche Breiten aufweisen. Der erste Zellanschluss kann beispielsweise eine erste Breite aufweisen und der zweite Zellanschluss kann eine im Vergleich zur ersten Breite größere zweite Breite aufweisen. Das jeweilige Entgasungselement kann dabei jeweils benachbart zu dem ersten Zellanschluss mit der ersten Breite angeordnet sein. Somit kann der Kühlkörper besonders einfach, beispielsweise ohne Durchlassöffnungen, gefertigt werden.According to a further embodiment of the invention, the degassing elements are arranged adjacent to one of the cell terminals of the respective cell terminal pairs, and the heat sink is designed to extend between the degassing elements and the respective other of the cell terminals of the respective cell terminal pairs. Here, the degassing elements are therefore no longer arranged centrally between the cell terminals of the cell connection pairs, but laterally offset in the direction of one of the cell terminals of the cell connection pairs. The heat sink is arranged so that it is located between the cell terminals and the degassing. By way of example, the cell connections of a cell connection pair, for example for distinguishing the cell connections, can have different widths. The first cell terminal may, for example, have a first width and the second cell terminal may have a larger second width compared to the first width. The respective degassing element can in each case be arranged adjacent to the first cell connection with the first width. Thus, the heat sink can be made particularly simple, for example, without passage openings.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Kühlkörper zum Kühlen der Zellanschlüsse sich in einer zweiten Raumrichtung über die Zellanschlüsse erstreckend ausgebildet. Der Kühlkörper erstreckt sich somit nicht nur zwischen den Zellanschlüssen sondern überlappt bzw. überdeckt die Zellanschlüsse, sodass diese ebenfalls zuverlässig gekühlt werden können. Der Kühlkörper kann beispielsweise einem Höhenprofil des Zellpakets folgen. Beispielsweise kann sich der Bereich des Kühlkörpers, welcher sich zwischen den Zellanschlüssen der Zellanschlusspaare befindet, anliegend an der Oberseite des Zellpakets ausgebildet sein. Die sich entlang der ersten Raumrichtung erstreckende Seitenbereiche des Kühlkörpers können derart auf- und umgebogen sein, dass sie über die Zellanschlüsse führen und mit diesen überlappen. Die Zellanschlüsse sind also von dem Kühlkörper bedeckt. Der Kühlkörper ist insbesondere einteilig ausgebildet. Hier ist es besonders vorteilhaft, wenn der Kühlkörper aus einem elektrisch isolierenden, thermisch gut leitfähigen Material, beispielsweise Keramik, gebildet ist. Wenn der Kühlkörper aus einem elektrischen leitfähigen Material, beispielsweise Aluminium, gebildet ist, kann zumindest im Bereich zwischen den Zellanschlüssen und der Unterseite des Kühlkörpers ein elektrisch isolierendes, insbesondere thermisch leitfähiges Material angeordnet sein.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the cooling body for cooling the cell terminals is formed extending in a second spatial direction via the cell terminals. The heat sink thus not only extends between the cell terminals but overlaps or covers the cell terminals, so that they can also be reliably cooled. The heat sink can follow, for example, a height profile of the cell packet. For example, the region of the heat sink, which is located between the cell terminals of the cell terminal pairs, may be formed adjacent to the top of the cell stack. The side regions of the heat sink that extend along the first spatial direction can be bent up and down in such a way that they lead over the cell connections and overlap them. The cell connections are thus covered by the heat sink. The heat sink is in particular formed in one piece. Here, it is particularly advantageous if the heat sink is formed from an electrically insulating, thermally highly conductive material, such as ceramic. If the heat sink is formed from an electrically conductive material, for example aluminum, an electrically insulating, in particular thermally conductive, material can be arranged at least in the region between the cell connections and the underside of the heat sink.

Vorzugsweise weist der Kühlkörper an einer mit den Zellanschlüssen überlappenden Unterseite zumindest ein Zellverbindungselement zum Kontaktieren der Zellanschlüsse der Batteriezellen auf. Mittels der Zellverbindungselemente können die Batteriezellen also parallel oder seriell verschaltet werden. Die Zellverbindungselemente bzw. Zellverbinder, welche Komponenten eines Zellkontaktiersystems sind, können außerdem Spannungsabgriffe zum Abgreifen einer Zellspannung und/oder Temperatursensoren zur Erfassung einer Zelltemperatur aufweisen. Die Zellverbindungselemente sind dabei bereits an der Unterseite des Kühlkörpers vormontiert, sodass beim Zusammenfügen des Kühlkörpers mit dem Zellpaket gleichzeitig die Batteriezellen entsprechend verschaltet bzw. kontaktiert werden. Im Falle eines Kühlkörpers aus elektrisch leitfähigem Material ist außerdem ein elektrisch isolierendes Material zwischen den Zellverbindern und der Unterseite des Kühlkörpers angeordnet. Zum Kontaktieren können die Zellverbindungselemente auf die Zellanschlüsse gepresst, geklebt, geschweißt oder geschraubt werden, sodass dadurch auch gleichzeitig der Kühlkörper an der Oberseite des Zellpakets befestigt wird. Somit kann in vorteilhafter Weise das Batteriemodul in besonders wenigen Fertigungsschritten hergestellt werden.The heat sink preferably has at least one cell connection element for contacting the cell terminals of the battery cells at an underside which overlaps the cell connections. By means of the cell connection elements, the battery cells can thus be connected in parallel or in series. The cell connectors, which are components of a cell contacting system, may also include voltage taps for tapping a cell voltage and / or temperature sensors for detecting a cell temperature. The cell connection elements are already at the bottom of the heat sink preassembled, so that at the same time the battery cells are interconnected or contacted when joining the heat sink with the cell pack. In the case of a heat sink of electrically conductive material also an electrically insulating material between the cell connectors and the underside of the heat sink is arranged. For contacting, the cell connection elements can be pressed, glued, welded or screwed onto the cell connections, thereby simultaneously fixing the heat sink to the top of the cell packet. Thus, the battery module can be produced in a particularly few manufacturing steps in an advantageous manner.

Die Erfindung betrifft außerdem eine Hochvoltbatterie für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem erfindungsgemäßen Batteriemodul oder einer vorteilhaften Ausführungsform davon und mit einem Batteriegehäuse, in welchem das zumindest eine Batteriemodul angeordnet ist. Die Hochvoltbatterie ist insbesondere eine Traktionsbatterie, welche elektrische Energie für einen Antrieb des Kraftfahrzeugs bereitstellen kann.The invention also relates to a high-voltage battery for a motor vehicle with at least one battery module according to the invention or an advantageous embodiment thereof and with a battery housing in which the at least one battery module is arranged. The high-voltage battery is in particular a traction battery, which can provide electrical energy for driving the motor vehicle.

Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Hochvoltbatterie. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als ein Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug ausgebildet.A motor vehicle according to the invention comprises a high-voltage battery according to the invention. The motor vehicle is designed in particular as an electric vehicle or hybrid vehicle.

Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Batteriemodul vorgestellten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Hochvoltbatterie sowie für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.The embodiments presented with reference to the battery module according to the invention and their advantages apply correspondingly to the high-voltage battery according to the invention and to the motor vehicle according to the invention.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.Further features of the invention will become apparent from the claims, the figures and the description of the figures. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or in isolation.

Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.The invention will now be explained in more detail with reference to a preferred embodiment and with reference to the drawings.

Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs;
2 eine schematische Perspektivansicht eines Zellblocks aufweisend mehrere Zellpakete
3a, 3b schematische Darstellungen einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls;
4a, 4b schematische Darstellungen einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls;
5a, 5b schematische Darstellungen einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls; und
6a, 6b schematische Darstellungen einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls.

Show it:

1 a schematic representation of an embodiment of a motor vehicle according to the invention;
2 a schematic perspective view of a cell block comprising a plurality of cell packets
3a . 3b schematic representations of a first embodiment of a battery module according to the invention;
4a . 4b schematic representations of a second embodiment of a battery module according to the invention;
5a . 5b schematic representations of a third embodiment of a battery module according to the invention; and
6a . 6b schematic representations of a fourth embodiment of a battery module according to the invention.

In den Figuren sind gleiche sowie funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical and functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Kraftfahrzeug 1 ist insbesondere als ein Hybridfahrzeug oder Elektrofahrzeug ausgebildet. Das Kraftfahrzeug 1 weist eine Hochvoltbatterie 2 auf, welche dazu ausgelegt ist, elektrische Energie für eine elektrische Maschine 3 des Kraftfahrzeugs 1 bereitzustellen. Die Hochvoltbatterie 2 kann dabei mehrere Batteriemodule 4 aufweisen. Die Batteriemodule 4 umfassen dabei jeweils ein Zellpaket 5 und eine Kühleinrichtung 6 und sind in einem Batteriegehäuse 7 der Hochvoltbatterie 2 angeordnet. Mittels der Kühleinrichtung 6 kann das jeweilige Zellpaket 5 im Betrieb der Hochvoltbatterie 2 gekühlt werden. 1 shows a motor vehicle 1 according to the present invention. The car 1 is designed in particular as a hybrid vehicle or electric vehicle. The car 1 has a high-voltage battery 2 which is designed to generate electrical energy for an electric machine 3 of the motor vehicle 1 provide. The high-voltage battery 2 can use several battery modules 4 respectively. The battery modules 4 each include a cell packet 5 and a cooling device 6 and are in a battery case 7 the high-voltage battery 2 arranged. By means of the cooling device 6 can the respective cell package 5 during operation of the high-voltage battery 2 be cooled.

In 2 sind mehrere Zellpakete 5 gezeigt, welche hier einen Zellblock 8 bilden. Jedes Zellpaket 5 weist dabei eine Vielzahl von in einer ersten Raumrichtung R1 (Tiefenrichtung) hintereinander angeordneten Batteriezellen 9 auf. Die Zellpakete 5 sind dabei in einer zweiten Raumrichtung R2 (Breitenrichtung) unter Ausbildung des Zellblocks 8 nebeneinander angeordnet. Die Batteriezellen 9 sind insbesondere prismatische Batteriezellen, welche ein plattenförmiges Zellgehäuse 10 aufweisen. Jedes Zellgehäuse 10 weist dabei eine Deckseite 11 auf, wobei die Deckseiten 11 der hintereinander angeordneten Batteriezellen 9 eines Zellpakets 5 eine rechteckförmige Oberseite 12 des jeweiligen Zellpakets 5 ausbilden. An den Deckseiten 11 sind jeweilige Zellanschlüsse A1, A2 herausgeführt, wobei die Zellanschlüsse A1, A2 einer Batteriezelle 9 ein Zellanschlusspaar bilden. Die Zellanschlüsse A1, A2 ragen dabei über die Deckseiten 11 heraus. Außerdem weist jede Batteriezelle 9 an der Deckseite 11 des jeweiligen Zellgehäuses 10 ein Entgasungselement 13 auf, welches dazu ausgelegt ist, im Schadensfall ein in der Batteriezelle 9 entstehendes Heißgas aus der Batteriezelle 9 bzw. aus dem Speichergehäuse 10 der Batteriezelle 9 zu leiten. Das Entgasungselement 13 kann beispielsweise eine Berst-Membran oder ein Ventil sein.In 2 are several cell packets 5 shown which one cell block here 8th form. Every cell packet 5 has a plurality of in a first spatial direction R1 (Depth direction) successively arranged battery cells 9 on. The cell packets 5 are doing in a second spatial direction R2 (Width direction) to form the cell block 8th arranged side by side. The battery cells 9 In particular, prismatic battery cells which are a plate-shaped cell housing 10 respectively. Every cell case 10 has a cover page 11 on, with the topsides 11 the battery cells arranged one behind the other 9 a cell packet 5 a rectangular top 12 of the respective cell packet 5 form. On the cover pages 11 are respective cell connections A1 . A2 led out, with cell connections A1 . A2 a battery cell 9 form a cell connection pair. The cell connections A1 . A2 protrude over the covers 11 out. In addition, each battery cell 9 on the cover side 11 of the respective cell housing 10 a degassing element 13 on, which is designed to, in case of damage, a in the battery cell 9 emerging hot gas from the battery cell 9 or from the storage enclosure 10 the battery cell 9 to lead. The degassing element 13 For example, it may be a bursting membrane or a valve.

3a und 3b zeigen ein Batteriemodul 4 mit einer ersten Ausführungsform der Kühleinrichtung 6. In 3a ist das Batteriemodul 4 in einer Draufsicht gezeigt. In 3b ist das Batteriemodul 4 in einer Querschnittansicht mit Blick auf eine Frontseite 14 des Speichergehäuses 10 einer der Batteriezellen 9 gezeigt. Die Batteriezellen 9 sind hier mittels Zellverbindungselementen 15 in Reihe geschaltet. Über die Zellverbindungselemente 15 wird jeweils ein erster Zellanschluss A1 einer ersten Batteriezelle 9 mit einem zweiten Zellanschluss A2 einer zweiten Batteriezelle 9 elektrisch verbunden. Die Kühleinrichtung 6 weist einen flächigen Kühlkörper 16 auf, welcher zwischen den Zellanschlüssen A1, A2 verlaufend und sich in der ersten Raumrichtung R1 über die Oberseite 12 des Zellpakets 5 erstreckend ausgebildet ist. Der Kühlkörper 16 ist insbesondere quaderförmig ausgebildet und weist hier eine rechteckförmige Oberseite 17 und eine rechteckförmige Unterseite 18 auf. Eine sich in der ersten Raumrichtung R1 erstreckende Länge L des Kühlkörpers 16 entspricht hier einer sich in der ersten Raumrichtung R1 erstreckenden Tiefe T des Zellpakets 5. Der Kühlkörper 16 erstreckt sich hier also über die gesamte Tiefe T des Zellpakets 5. Eine Breite B des Kühlkörpers 16 entspricht hier in etwa einem Abstand zwischen den Zellanschlüssen A1, A2 eines Zellanschlusspaares. 3a and 3b show a battery module 4 with a first embodiment of the cooling device 6 , In 3a is the battery module 4 shown in a plan view. In 3b is the battery module 4 in a cross-sectional view overlooking a front side 14 of the storage enclosure 10 one of the battery cells 9 shown. The battery cells 9 are here by means of cell connection elements 15 connected in series. About the cell connection elements 15 each becomes a first cell connection A1 a first battery cell 9 with a second cell connection A2 a second battery cell 9 electrically connected. The cooling device 6 has a flat heat sink 16 on which between the cell connections A1 . A2 running and in the first spatial direction R1 over the top 12 of the cell packet 5 is formed extending. The heat sink 16 is in particular cuboid and here has a rectangular top 17 and a rectangular bottom 18 on. One in the first spatial direction R1 extending length L of the heat sink 16 here corresponds to one in the first spatial direction R1 extending depth T of the cell packet 5 , The heat sink 16 extends here over the entire depth T of the cell packet 5 , A width B of the heat sink 16 here corresponds approximately to a distance between the cell terminals A1 . A2 a cell connection pair.

Der Kühlkörper 16 kann beispielsweise zumindest einen hier nicht gezeigten Kühlkanal aufweisen, welcher zwischen der Oberseite 17 und der Unterseite 18 des Kühlkörpers 16 ausgebildet ist. Dazu können die Oberseite 17 und die Unterseite 18 durch zwei in einer dritten Raumrichtung R3 (Hochrichtung) beabstandet zueinander angeordnete Kühlplatten bzw. Kühlbleche ausgebildet sein. Der Kühlkanal kann ein Kühlmittel entlang der Oberseite 12 des Zellpakets 5 leiten. Außerdem können an der Oberseite 17 des Kühlkörpers 16 hier nicht gezeigte Kühlmittelanschlüsse zum Einleiten des Kühlmittels in den Kühlkanal und zum Entnehmen des Kühlmittels aus dem Kühlkanal angeordnet sein. Darüber hinaus weist der Kühlkörper 16 eine Leiteinrichtung 19 auf, welche dazu ausgelegt ist, das aus einem Entgasungselement 13 austretende Heißgas in einen Umgebungsbereich 20 des Batteriemoduls 4, beispielsweise in einen Innenraum des Batteriegehäuses 7, zu leiten. Die Leiteinrichtung 19 ist hier durch Durchlassöffnungen 21 gebildet. Dazu ist in dem Kühlkörper 16 für jedes Entgasungselement 13 eine Durchlassöffnung 21 ausgebildet, welche in der dritten Raumrichtung R3 fluchtend über dem zugeordneten Entgasungselement 13 angeordnet ist. Heißgas kann somit aus dem Entgasungselement 13 durch die zugeordnete Durchlassöffnung 21 hindurch in den Umgebungsbereich 20 ausströmen.The heat sink 16 For example, it may have at least one cooling channel, not shown here, which is between the top 17 and the bottom 18 of the heat sink 16 is trained. This can be the top 17 and the bottom 18 by two in a third spatial direction R3 (High direction) spaced apart cooling plates or cooling plates may be formed. The cooling channel can be a coolant along the top 12 of the cell packet 5 conduct. Also, at the top 17 of the heat sink 16 Coolant connections, not shown here, for introducing the coolant into the cooling channel and for removing the coolant from the cooling channel. In addition, the heat sink points 16 a guide 19 which is designed to that of a degassing element 13 escaping hot gas into a surrounding area 20 of the battery module 4 , For example, in an interior of the battery case 7 to lead. The guide 19 is here through passage openings 21 educated. This is in the heat sink 16 for each degassing element 13 a passage opening 21 formed, which in the third spatial direction R3 in alignment over the associated degassing element 13 is arranged. Hot gas can thus from the degassing 13 through the associated passage opening 21 through into the surrounding area 20 flow out.

4a und 4b zeigen ein Batteriemodul 4 mit einer zweiten Ausführungsform der Kühleinrichtung 6. In 4a ist das Batteriemodul 4 in einer Draufsicht gezeigt. In 4b ist das Batteriemodul 4 in einer Querschnittansicht mit Blick auf eine Frontseite 14 des Speichergehäuses 10 einer der Batteriezellen 9 gezeigt. Hier ist die Leiteinrichtung 19 als eine über den Entgasungselementen 13 verlaufende und sich in der ersten Raumrichtung R1 erstreckende nutförmige Aussparung 22 in der Unterseite 18 des Kühlkörpers 16 ausgebildet. Die nutförmige Aussparung 22 bildet, wie in 4b gezeigt, einen Tunnel, in welchem das aus einem der Entgasungselemente 13 ausströmende Heißgas entlang der ersten Raumrichtung R1 zu einem oberen und/oder unteren Randbereich 23 des Kühlkörpers 16 geleitet werden kann. Über den Randbereich 23 kann das Heißgas dann in den Umgebungsbereich 20 austreten. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Aussparung 22 als eine durchgängige Öffnung ausgebildet ist, sodass der Kühlkörper 16 zweiteilig ausgebildet ist. Ein erster Kühlkörperteil 24 des Kühlkörpers 16 kann sich dann von den linksseitig dargestellten Zellanschlüssen A1, A2 bis zu den Entgasungselementen 13 erstrecken. Ein zweiter Kühlkörperteil 25 des Kühlkörpers 16 kann sich ausgehend von den Entgasungselementen 13 zu den rechtsseitig dargestellten Zellanschlüssen A1, A2 erstrecken. Im Falle der als Öffnung ausgebildeten Aussparung 22 werden die Entgasungselemente 13 also nicht durch den Kühlkörper 16 überdeckt. 4a and 4b show a battery module 4 with a second embodiment of the cooling device 6 , In 4a is the battery module 4 shown in a plan view. In 4b is the battery module 4 in a cross-sectional view overlooking a front side 14 of the storage enclosure 10 one of the battery cells 9 shown. Here is the guide 19 as one above the degassing elements 13 running and in the first spatial direction R1 extending groove-shaped recess 22 in the bottom 18 of the heat sink 16 educated. The groove-shaped recess 22 forms, as in 4b shown a tunnel in which the one of the degassing elements 13 escaping hot gas along the first spatial direction R1 to an upper and / or lower edge area 23 of the heat sink 16 can be directed. Over the edge area 23 The hot gas can then enter the surrounding area 20 escape. It can also be provided that the recess 22 is formed as a continuous opening, so that the heat sink 16 is formed in two parts. A first heat sink part 24 of the heat sink 16 can then be from the cell connections shown on the left side A1 . A2 up to the degassing elements 13 extend. A second heat sink part 25 of the heat sink 16 can be based on the degassing elements 13 to the cell connections on the right side A1 . A2 extend. In the case of the opening formed as an opening 22 become the degassing elements 13 not through the heat sink 16 covered.

Außerdem weist der Kühlkörper 16 hier sich entlang der zweiten Raumrichtung R2 erstreckende streifenförmige Kühlkörperbereiche 26 auf, welche zwischen den Zellanschlüssen A1, A2 von zwei benachbarten Batteriezellen 9 angeordnet sind.In addition, the heat sink points 16 here along the second spatial direction R2 extending strip-shaped heat sink areas 26 on which between the cell connections A1 . A2 from two adjacent battery cells 9 are arranged.

5a und 5b zeigen ein Batteriemodul 4 mit einer dritten Ausführungsform der Kühleinrichtung 6. In 5a ist das Batteriemodul 4 in einer Draufsicht gezeigt. In 5b ist das Batteriemodul 4 in einer Querschnittansicht mit Blick auf eine Frontseite 14 des Speichergehäuses 10 einer der Batteriezellen 9 gezeigt. Gemäß dieser Ausführungsform sind die Entgasungselemente 13 entlang der zweiten Raumrichtung R2 seitlich versetzt angeordnet. Die Zellanschlüsse A1, A2 weisen hier zur Unterscheidbarkeit der Zellanschlüsse A1, A2 unterschiedliche Breiten b1, b2 auf. Die ersten Zellanschlüsse A1 sind beispielsweise mit einer ersten Breite b1 ausgebildet und die Zellanschlüsse A2 sind mit einer im Vergleich zur ersten Breite b1 größeren zweiten Breite b2 ausgebildet. Die Batteriezellen 9 sind hier in Reihe geschaltet, sodass in einer Spalte jeweils ein erster Zellanschluss A1 einer Batteriezelle 9 über das Zellverbindungselement 15 mit einem zweiten Zellanschluss A2 einer benachbarten Batteriezelle 9 elektrisch verbunden ist. Die Entgasungselemente 13 sind dabei benachbart zu dem Zellanschluss A1 mit der geringeren Breite b1 angeordnet. Der Kühlkörper 16 erstreckt sich dabei in der zweiten Raumrichtung R2 jeweils zwischen einem der Zellanschlüsse A1, A2 und einem Entgasungselement 13. Die Breite B des Kühlkörpers 16 entspricht hier also einem Abstand zwischen dem Entgasungselement 13 und dem zweiten Zellanschluss A2 einer Batteriezelle 9. 5a and 5b show a battery module 4 with a third embodiment of the cooling device 6 , In 5a is the battery module 4 shown in a plan view. In 5b is the battery module 4 in a cross-sectional view overlooking a front side 14 of the storage enclosure 10 one of the battery cells 9 shown. According to this embodiment, the degassing elements 13 along the second spatial direction R2 laterally offset. The cell connections A1 . A2 point here to the distinctness of cell connections A1 . A2 different widths b1 . b2 on. The first cell connections A1 are for example with a first width b1 trained and the cell connections A2 are with one compared to the first width b1 larger second width b2 educated. The battery cells 9 are connected in series, so that in each case a first cell connection in a column A1 a battery cell 9 via the cell connector 15 with a second cell connection A2 an adjacent battery cell 9 electrically connected. The degassing elements 13 are adjacent to the cell connection A1 with the smaller width b1 arranged. The heat sink 16 extends in the second spatial direction R2 each between one of the cell connections A1 . A2 and a degassing element 13 , The width B of the heat sink 16 Here corresponds to a distance between the degassing element 13 and the second cell terminal A2 a battery cell 9 ,

6a und 6b zeigen ein Batteriemodul 4 mit einer vierten Ausführungsform der Kühleinrichtung 6. In 6a ist das Batteriemodul 4 in einer Draufsicht gezeigt. In 6b ist das Batteriemodul 4 in einer Querschnittansicht mit Blick auf eine Frontseite 14 des Speichergehäuses 10 einer der Batteriezellen 9 gezeigt. Gemäß dieser Ausführungsform ist der Kühlkörper 16 über die Zellanschlüsse A1, A2 erstreckend ausgebildet. Anders ausgedrückt ist der Kühlkörper 16 in der dritten Raumrichtung R3 über den Zellanschlüssen A1, A2 angeordnet. Beispielsweise können Seitenbereiche 27 des Kühlkörpers 16, welche sich entlang der ersten Raumrichtung R1 über die Oberseite 12 des Zellpakets 5 erstrecken, aufgebogen sein und somit überlappend mit den Zellanschlüssen A1, A2 ausgebildet sein. Ein Höhenprofil des Kühlkörpers 16 folgt also einem Höhenprofil des Zellpakets 5. An der Unterseite 18 weist der Kühlkörper 16 im Seitenbereich 27, welcher mit den Zellanschlüssen A1, A2 überlappt, bereits die Zellverbindungselemente 15 auf. Die Zellverbindungselemente 15 sind also insbesondere an dem Kühlkörper 16 vormontiert, sodass der Kühlkörper 16 beim Aufsetzen auf die Oberseite 12 des Zellpakets 5 die Batteriezellen 9 verschaltet. Zwischen der Unterseite 18 im Seitenbereich 27 und dem Zellverbindungselement 15 ist ein elektrisch isolierendes Material angeordnet oder der Kühlkörper ist aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise Keramik, ausgebildet. 6a and 6b show a battery module 4 with a fourth embodiment of the cooling device 6 , In 6a is the battery module 4 shown in a plan view. In 6b is the battery module 4 in a cross-sectional view overlooking a front side 14 of the storage enclosure 10 one of the battery cells 9 shown. According to this embodiment, the heat sink is 16 via the cell connections A1 . A2 formed extending. In other words, the heat sink 16 in the third spatial direction R3 over the cell connections A1 . A2 arranged. For example, page ranges 27 of the heat sink 16 which extend along the first spatial direction R1 over the top 12 of the cell packet 5 extend, be bent and thus overlapping with the cell terminals A1 . A2 be educated. A height profile of the heat sink 16 So follows a height profile of the cell packet 5 , On the bottom 18 has the heat sink 16 in the page area 27 , which with the cell connections A1 . A2 overlaps, already the cell connectors 15 on. The cell connecting elements 15 So are in particular on the heat sink 16 preassembled so that the heat sink 16 when putting on the top 12 of the cell packet 5 the battery cells 9 connected. Between the bottom 18 in the page area 27 and the cell connector 15 an electrically insulating material is arranged or the heat sink is made of an electrically insulating material, such as ceramic.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Kraftfahrzeugmotor vehicle
22: HochvoltbatterieHigh-voltage battery
33: elektrische Maschineelectric machine
44: Batteriemodulbattery module
55: Zellpaketcell package
66: Kühleinrichtungcooling device
77: Batteriegehäusebattery case
88th: Zellblockcell block
99: Batteriezellebattery cell
1010: Zellgehäusecell case
1111: Deckseitecover page
1212: Oberseite des ZellpaketsTop of the cell pack
1313: Entgasungselementdegassing
1414: Frontseitefront
1515: ZellverbindungselementenZell fasteners
1616: Kühlkörperheatsink
1717: Oberseite des KühlkörpersTop of the heat sink
1818: Unterseite des KühlkörpersBottom of the heat sink
1919: Leiteinrichtungguide
2020: Umgebungsbereichsurrounding area
2121: DurchlassöffnungenPassage openings
2222: nutförmige Aussparunggroove-shaped recess
2323: Randbereichborder area
2424: erstes Kühlkörperteilfirst heat sink part
2525: zweites Kühlkörperteilsecond heat sink part
2626: streifenförmige Kühlkörperbereichestrip-shaped heat sink areas
2727: Seitenbereichpage range
R1, R2, R3R1, R2, R3: Raumrichtungenspatial directions
A1, A2A1, A2: Zellanschlüssecell connections
LL: Längelength
TT: Tiefedepth
BB: Breitewidth
b1, b2b1, b2: Breite der ZellanschlüsseWidth of cell connections

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102013015208 A1 [0003]

Claims

Battery module (4) for a high-voltage battery (2) of a motor vehicle (1) comprising - a cell stack (5) with at least two, in a first spatial direction (R1) adjacent to each other arranged battery cells (9), wherein the battery cells (9) each have a plate-shaped Cell housing (10) and in each case two on a cover side (11) of the respective cell housing (10) led out and a cell terminal pair forming cell terminals (A1, A2) and wherein the top sides (11) of the battery cells (9) has an upper side (12) of Cell unit (5) is formed, and - a cooling device (6) for cooling the cell stack (5), characterized in that the cooling device (6) has a flat heat sink (16) which at the top (12) of the cell stack (5 ) is arranged and in the first spatial direction (R1) between the cell terminals (A1, A2) of the cell terminal pairs over the top sides (11) of the at least two battery cells (9) is formed extending.

Battery module (4) after Claim 1 , characterized in that the two-dimensional heat sink (16) is formed with a thickness which corresponds at most to a height of the cell connections (A1, A2) projecting beyond the cover sides (11).

Battery module (4) after Claim 1 or 2 , characterized in that the planar heat sink (16) has a first strip-shaped heat sink region, which is formed extending between the cell terminals (A1, A2) of the cell connection pairs in the first spatial direction (R1), and at least one second strip-shaped heat sink region (26) which is formed starting from the first heat sink region along a second spatial direction (R2) extending between the cell terminals (A1, A2) of the adjacent battery cells (9).

Battery module (4) according to any one of the preceding claims, characterized in that the flat heat sink (16) at least one cooling channel for conducting a coolant along the top (12) of the cell stack (5) and coolant connections for introducing the coolant into the at least one cooling channel and for removing the coolant from the at least one cooling channel, wherein the coolant connections are arranged in particular on an upper side (17) of the cooling body (16).

Battery module (4) after Claim 4 , characterized in that the at least one cooling channel is formed between two cooling plates of the heat sink (16) arranged at a distance from one another, a first cooling plate being arranged on the upper side (12) of the cell stack (5) and a second cooling plate being arranged in a third spatial direction (R3 ) is disposed above the first cooling plate.

Battery module (4) according to one of the preceding claims, characterized in that the cover sides (11) of the cell housing (10) between the cell terminals (A1, A2) of the respective cell terminal pairs each have a degassing element (13) for discharging a hot gas from the respective battery cell ( 9), wherein the cooling body (16) has a guide device (19) for guiding the hot gas emerging from the degassing elements (13) into an ambient region (20) of the battery module (4).

Battery module (4) after Claim 6 , characterized in that the guide device (19) as passage openings (21) for the hot gas in the cooling body (16) is formed, wherein the cooling body (16) for each degassing element (13) with the respective degassing element (13) overlapping passage opening ( 21).

Battery module (4) after Claim 6 , characterized in that the guide device (19) as a along the first spatial direction (R1) at least over the at least two degassing (13) extending passage opening for the hot gas in the heat sink (16) is formed.

Battery module (4) after Claim 6 , characterized in that the guide device (19) as a along the first spatial direction (R1) over the at least two degassing (13) extending, groove-shaped recess (22) on one of the top (12) of the cell stack (5) facing bottom ( 18) of the heat sink (16) is formed, wherein the groove-shaped recess (22) is adapted to guide the hot gas along the first spatial direction (R1) to an edge region (23) of the heat sink (16).

Battery module (4) according to one of Claims 1 to 5 , characterized in that the cover sides (11) of the cell housing (10) between the cell terminals (A1, A2) of the respective cell terminal pairs each have a degassing element (13) for conducting a hot gas from the respective battery cell (9), wherein the degassing (13 ) are arranged adjacent to one of the cell terminals (A1) of the respective cell terminal pairs and the heat sink (16) between the degassing (13) and the respective other of the cell terminals (A2) of the respective cell terminal pairs is designed to extend.

Battery module (4) according to any one of the preceding claims, characterized in that the cooling body (16) for cooling the cell terminals (A1, A2) in a second spatial direction (R2) is formed extending over the cell connections (A1, A2).

Battery module (4) after Claim 11 , characterized in that the cooling body (16) has at least one cell connection element (15) for contacting the cell connections (A1, A2) of the battery cells (9) on a lower side (18) overlapping with the cell connections (A1, A2).

High-voltage battery (2) for a motor vehicle (1) with at least one battery module (4) according to one of the preceding claims and with a battery housing (7) in which the at least one battery module (4) is arranged.

Motor vehicle (1) with a high-voltage battery (2) according to Claim 13 ,