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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriesystem nach dem unabhängigen Patentanspruch 1 sowie ein Kraftfahrzeug nach dem unabhängigen Patentanspruch 10.
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Stand der Technik
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In heutigen Elektrofahrzeugen bzw. Hybridfahrzeugen werden zunehmend Hochenergie- bzw. Hochleistungsbatterien betrieben. Um ausreichend Leistung bereit zu stellen und die Lebensdauer der Batteriezellen zu maximieren, müssen dabei die Batterien in einem engen Temperaturbereich konditioniert werden.
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Hierzu kann insbesondere eine Fluidkühlung zum Einsatz kommen, bei der Temperaturunterschiede zwischen den einzelnen Batteriezellen dadurch ausgeglichen werden, dass diese vom Kühlmittel umströmt werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Es wird ein Batteriesystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10 vorgeschlagen.
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Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Batteriesystem beschrieben worden sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
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Es wird ein Batteriesystem, aufweisend eine Vielzahl von Batteriezellen und ein Gehäuse vorgeschlagen. Dabei weist das Gehäuse einen Deckel, einen Boden sowie Seitenwände, welche einen Hohlraum bilden, in welchem die Batteriezellen zumindest tlw. angeordnet sind, auf. Dabei sind wenigstens in dem Deckel Ausnehmungen zur abdichtenden Aufnahme jeweils einer Batteriezelle ausgebildet. In dem Gehäuse ist sowohl ein Kühlmitteleinlass als auch ein Kühlmittelauslass zur Durchleitung eines Kühlmittels durch den Teil des Hohlraums vorgesehen, welcher nicht von den Batteriezellen ausgefüllt ist, wobei das Kühlmittel über eine Kühlvorrichtung des Batteriesystems bereitgestellt ist, welche außerhalb des Gehäuses angeordnet ist und welche fluidkommunizierend mit dem Kühlmitteleinlass und mit dem Kühlmittelauslass verbunden ist. Dies bietet den Vorteil, dass die Dichtigkeit des Batteriesystems verbessert ist und die elektrischen Kontakte leicht zugänglich sind.
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Mit anderen Worten weist das Batteriesystem zumindest zwei Batteriezellen auf, welche zumindest tlw. in dem Gehäuse angeordnet sind. Dabei können insbesondere die Pole der Batteriezelle aus dem Gehäuse herausragen. Das Gehäuse ist derart ausgebildet, sodass, wenn Batteriezellen darin aufgenommen sind, ein abgeschlossener Hohlraum gebildet wird. Dazu weist das Gehäuse erfindungsgemäß sowohl einen Deckel, als auch einen Boden sowie Seitenwände auf. Dabei sind die Bezeichnungen Deckel, Boden sowie Seitenwände prinzipiell austauschbar, sodass im Prinzip jede Seite des Gehäuses bspw. als Deckel angesehen werden könnte. Darüber hinaus kann auch vorgesehen sein, dass lediglich eine Seitenwand vorgesehen ist, sodass das Gehäuse bspw. eine zylindrische Form aufweist. Die Ausnehmungen des Deckels sind derart gestaltet, dass die in das Gehäuse eingefügten Batteriezellen kontaktiert werden können und zugleich der Hohlraum innerhalb des Gehäuses fluiddicht von der Umgebung abgeschlossen ist. Insbesondere kann die Verbindung zwischen Batteriezellen und Gehäuse stoffschlüssig ausgebildet sein. Dies bietet den Vorteil, dass die Verbindung besonders dicht und mechanisch stabil ist.
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Es kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse zumindest tlw. einen leitenden Werkstoff, insbesondere Metall, aufweist. Dies bietet den Vorteil, dass auch das Gehäuse selbst zur Kontaktierung genutzt werden kann und dass die mechanische Stabilität des Gehäuses verbessert ist. Es kann vorgesehen sein, dass die Batteriezellen mit einem leitenden Teil des Gehäuses, insbesondere durch Laser- und/oder Ultraschall- und/oder Widerstandsschweißen, insbesondere am Deckel, bevorzugt in der Nähe der Ausnehmungen und/oder am Boden, verbunden sind. Dies bietet den Vorteil, dass zumindest ein Pol der Batterie über das Gehäuse kontaktiert werden kann. Die Verwendung eines Schweißprozesses bietet den Vorteil, dass eine leitende, stoffschlüssige Verbindung herstellbar ist.
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Es ist des Weiteren bei einem erfindungsgemäßen Batteriesystem denkbar, dass in dem Teil des Hohlraums, welcher nicht von den Batteriezellen ausgefüllt ist, zumindest bereichsweise ein Füllmaterial angeordnet ist. Dies bietet den Vorteil, dass die Stabilität des Batteriesystems erhöht ist. Wenn Batteriezellen in das Gehäuse eingebracht werden, wird ein Teil des Hohlraums durch diese ausgefüllt. Dadurch verbleibt ein weiterer Teil innerhalb des Gehäuses, welcher nicht von den Batteriezellen ausgefüllt ist. Dieser kann zumindest bereichsweise durch ein Füllmaterial ausgefüllt werden.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Füllmaterial eine geringere Dichte auf als das Kühlmittel aufweist. Dadurch, dass das Füllmaterial eine geringere Dichte als das Kühlmittel aufweist, ist das Gewicht des Batteriesystems reduziert.
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Das Kühlmittel, welches den Teil des Hohlraums, welcher nicht von den Batteriezellen ausgefüllt ist, durchströmt, kann eine nichtleitende Kühlflüssigkeit sein, und insbesondere eine spezifische elektrische Leitfähigkeit von weniger als 10-3 S/cm aufweisen. Bei dem Kühlmittel kann es sich grundsätzlich sowohl um Flüssigkeiten als auch Gase handeln. Die Verwendung von Gasen bietet den Vorteil, dass diese besonders leicht sind. Die Verwendung von Flüssigkeiten bietet hingegen den Vorteil, dass diese besonders effektiv die Wärme regulieren können. Ebenfalls ist die Verwendung von Flüssigkeit/Gasgemischen denkbar, die beide Vorteile zumindest tlw. vereinen können. Die Verwendung von elektrisch nichtleitenden Kühlmitteln bietet den Vorteil, dass Kurzschlüsse vermieden werden können.
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Im Rahmen der Erfindung kann vorgesehen sein, dass in einem dem Boden zugewandten Bereich das Füllmaterial angeordnet ist. Dies bietet den Vorteil, dass die aufgenommenen Batteriezellen stabilisiert werden und die Herstellung des Batteriesystems vereinfacht wird, da das Füllmaterial in das Gehäuse gegeben werden kann und sich dort von selbst am Boden verteilt.
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Es kann ebenfalls vorgesehen sein, dass das Füllmaterial unterschiedliche Dichten aufweist, wobei eine höhere Dichte derart am Füllmaterial verteilt sein kann, dass das Füllmaterial die Batteriezellen innerhalb des Gehäuses mechanisch stabilisieren kann. Dies bietet den Vorteil, dass gleichzeitig Gewicht durch eine geringere Dichte des Füllmaterial eingespart und dennoch eine Haltefunktion für die Batteriezellen gegeben sein kann.
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Es ist des Weiteren bei einem erfindungsgemäßen Batteriesystem denkbar, dass innerhalb des Gehäuses zumindest zwei mit Füllmaterial gefüllte Bereiche vorgesehen sind, welche voneinander beabstandet angeordnet sind. Dies bietet den Vorteil, dass das Füllmaterial so an die thermischen Gegebenheiten im Batteriesystem angepasst werden kann, dass eine Homogenisierung der Temperatur der Batteriezellen ermöglicht wird. So kann das Füllmaterial an den Stellen angeordnet sein, an denen eine geringe Anforderung an die Ableitung der Wärme besteht. Dadurch werden die sich weniger erwärmenden Bereiche entsprechend weniger gekühlt, sodass sich insgesamt eine Homogenisierung der Temperatur in den Batteriezellen ergibt. Es kann vorgesehen sein, dass die zwei mit Füllmaterial gefüllten Bereiche sich einander innerhalb des Gehäuses gegenüber liegen, was den Vorteil bietet, dass die mechanische Stabilität des Batteriesystems weiter verbessert wird. Auch die Menge an Kühlflüssigkeit wird damit minimiert und damit auch das Gewicht.
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Im Rahmen der Erfindung kann vorgesehen sein, dass im Füllmaterial zumindest ein Durchflusskanal, insbesondere auf Höhe des Kühlmitteleinlasses und/oder des Kühlmittelauslasses, angeordnet ist, durch den das Kühlmittel strömen kann. Dies bietet den Vorteil, dass das Kühlmittel leichter sowohl in den Hohlraum einströmen als auch aus diesem wieder hinaus strömen kann. Dadurch ist die Kühlfunktion des Batteriesystems insgesamt verbessert. Ein Durchflusskanal kann prinzipiell die Durchströmung des gesamten Hohlraums verbessern, wobei eine Anordnung des Durchflusskanals in Höhe des Kühlmitteleinlasses und/oder den Kühlmittelauslasses diese durch die dort auftretenden erhöhten Geschwindigkeiten besonders verbessert. Falls das Füllmaterial nicht durchströmbar ist und dieses direkt am Kühlmitteleinlass und/oder -auslass angeordnet ist, besteht in der Anordnung des Durchflusskanals sowohl am Einals auch am Auslass eine Möglichkeit, den Hohlraum insgesamt durchströmbar zu machen. Besonders vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass der Durchflusskanal derartig im Füllmaterial angeordnet ist, dass dieser fluchtend zum Kühlmitteleinlass und/oder Kühlmittelauslass verläuft. Dies bietet den Vorteil, dass die Strömung besonders effektiv durch den Durchflusskanal und den Ein- bzw. Auslass geleitet werden kann.
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Im Rahmen der Erfindung kann ebenfalls vorgesehen sein, dass das Füllmaterial eine Struktur aufweist, die vom Kühlmittel durchströmbar ist. Dies bietet den Vorteil, dass durch das Einbringen des Füllmaterials keine Orte innerhalb des Hohlraums entstehen, welche durch das Kühlmittel nicht mehr erreicht werden und damit gekühlt werden können. Dies kann z. B. dadurch erreicht werden, dass das Füllmaterial selbst zumindest tlw. beweglich innerhalb des Hohlraums angeordnet ist. Alternativ oder in Ergänzung dazu kann auch vorgesehen sein, dass das Füllmaterial entsprechende Ausnehmungen aufweist, durch die das Kühlmittel strömen kann.
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Vorteilhaft kann bei einem erfindungsgemäßen Batteriesystem vorgesehen sein, dass das Füllmaterial eine schaumartige Struktur und/oder ein Schüttgut aufweist. Dabei bietet die Verwendung eines Schaumes den Vorteil, dass dieser gezielt geformt werden kann und somit eine Beeinflussung der Strömung als auch eine Halterung der Batteriezellen erreicht werden kann. Die Verwendung eines Schüttgutes bietet den Vorteil, dass diese besonders einfach einzufügen ist und sich auch nach der Herstellung des Batteriesystems weiter innerhalb des Hohlraums bewegen kann. Insbesondere kann es sich bei dem Schaum um einen Polyurethan- oder Polystyrolschaum handeln, welche chemisch gut mit den meisten Kühlmitteln kombiniert werden können. Alternativ oder in Ergänzung dazu kann auch ein Elastomerschaum vorgesehen sein, welcher den Vorteil bietet, dass dieser elastisch auf Verformungen, bspw. der Batteriezellen, reagieren kann, ohne dass das Batteriesystem dabei beschädigt wird.
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Es kann vorgesehen sein, dass das Füllmaterial an den Stellen im Hohlraum positioniert ist, an denen bei einer Durchströmung des Hohlraums mit einem Kühlmittel nur eine geringe oder gar keine Strömungsgeschwindigkeit erwartet wird. Diese Bereiche, welche auch als Totwassergebiete bezeichnet werden können, können bspw. durch Simulation der Fluidströmung bei der Konzeption des Batteriesystems ermittelt werden. Dies bietet den Vorteil, dass eine gleichmäßige Strömung des Kühlmittels innerhalb des Batteriesystems gewährleistet und die Kühlung der Batteriezellen verbessert werden kann. Dabei kann ebenfalls vorgesehen sein, dass das Füllmaterial in den ermittelten Totwassergebieten nicht durchströmbar ist. Dadurch kann Gewicht eingespart werden, ohne die Kühlfunktion merklich zu verschlechtern.
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Es kann ebenfalls vorgesehen sein, dass das Füllmaterial derart angeordnet ist, dass in den ermittelten Totwassergebieten die Strömungsgeschwindigkeit erhöht wird. Dadurch wird die Kühlung an diesen Stellen verbessert.
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Vorteilhaft kann bei einem erfindungsgemäßen Batteriesystem auch vorgesehen sein, dass der Hohlraum komplett mit kugelförmigen Materialien gefüllt wird, welche insbesondere als Hohlglas oder Schaumkugeln ausgebildet sind. Dies bietet den Vorteil, dass besonders viel Gewicht eingespart werden kann, wobei eine Strömung durch den Hohlraum weiterhin gewährleistet wird.
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Im Rahmen der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse eine Wandstärke von 0,1 bis 5 mm, bevorzugt von 0,1 bis 1 mm und besonders bevorzugt vom 0,1 bis 0,6 mm aufweist. Eine Wandstärke zwischen 0,1 und 5 mm bietet den Vorteil, dass ein derartiges Gehäuse eine besonders hohe mechanische Stabilität aufweist. Eine Wandstärke zwischen 0,1 und 1 mm weist eine gute Wärme- bzw. elektrische Leitfähigkeit bei gleichzeitig reduziertem Gewicht auf. Eine Wandstärke zwischen 0,1 und 0,6 mm weist ein besonders geringes Gewicht auf. Mit Wandstärke ist dabei die Dicke einer der Seiten des Gehäuses, also Deckel, Boden und/oder Seitenwände, gemeint.
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Selbstverständlich kann auch vorgesehen sein, dass das Gehäuse unterschiedliche Wandstärken aufweist. So können bspw. der Deckel und der Boden eine höhere Wandstärke aufweisen als die Seitenwände. Dies bietet den Vorteil, dass insbesondere am Deckel genügend Wandmaterial vorhanden ist, um bspw. eine Schweißverbindung zwischen den Batteriezellen und der Wand herzustellen.
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Bei einem erfindungsgemäßen Batteriesystem kann vornehmlich auch vorgesehen sein, dass das Gehäuse an mind. einer Seite als Wellblech ausgeführt ist. Bei der Ausführung zumindest einer Seite als Wellblech kann der Vorteil erreicht werden, dass auch bei einer geringen Wandstärke eine mechanische Stabilität des Batteriesystems gewährleistet werden kann. Es kann ebenfalls vorgesehen sein, dass lediglich die Seitenwände als Wellblech ausgeführt sind. Dies bietet den Vorteil, dass einerseits die Stabilität des Gehäuses erhöht ist, jedoch sowohl am Deckel als auch am Boden eine ebene Fläche erreicht werden kann, sodass das Batteriesystem besonders leicht stapelbar ist.
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Es ist des Weiteren bei einem erfindungsgemäßen Batteriesystem denkbar, dass das Gehäuse an mind. einer Seite Versteifungselemente aufweist, welche insbesondere als Sicken ausgebildet sind. Dies bietet den Vorteil, dass das Gehäuse in seiner mechanischen Stabilität verbessert wird. Insbesondere die Verwendung von Sicken bietet den Vorteil, dass diese leicht und kostengünstig herstellbar sind, und dabei die mechanische Stabilität der Seiten des Gehäuses verbessern. Es kann ebenfalls vorgesehen sein, dass die Versteifungselemente innerhalb des Gehäuses angeordnet sind und aus einem Material bestehen, welches eine geringere Dichte als das Kühlmittel aufweist. Dies bietet den Vorteil, dass das Gewicht des Batteriesystems weiter reduziert wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Kraftfahrzeug, aufweisend ein Batteriesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, beansprucht. Ein Kraftfahrzeug, welches ein erfindungsgemäßes Batteriesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist, bietet den Vorteil, dass das Gewicht eines Kraftfahrzeuges gegenüber einem Kraftfahrzeug welches ein anderes Batteriesystem verwendet, reduziert ist. Hierdurch kann nicht nur das Kühlmittel selbst, sondern auch Kraftstoff bzw. Energie, insbesondere elektrische Energie, gespart werden.
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den nachfolgenden Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein. Dabei ist zu beachten, dass die Figuren nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Batteriesystems,
- 2 eine 3-dimensionale schematische Ansicht des Gehäuses des Batteriesystems mit Batteriezellen,
- 3 eine Schnittansicht einer Batteriezelle an einem Deckel,
- 4 drei verschiedene Ausführungsbeispiele für die Anordnung von Füllmaterial im Gehäuse,
- 5 eine schematische Ansicht eines Teils des Gehäuses,
- 6 ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug, welches ein erfindungsgemäßes Batteriesystem aufweist.
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In den nachfolgenden Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale, auch von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen, die identischen Bezugszeichen verwendet.
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Die 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Batteriesystem, welches eine Vielzahl von Batteriezellen 200 aufweist, welche in einem Gehäuse 100 angeordnet sind. Dabei weist das Gehäuse sowohl einen Deckel 110 als auch einen Boden 120 auf, welcher durch Seitenwände 130 verbunden sind und einen Hohlraum 140 ausbilden. Die Batteriezellen 200 befinden sich zumindest tlw. innerhalb des Gehäuses 100, wobei ein anderer Teil der Batteriezellen, insbesondere ein Pol, aus dem Gehäuse 100 herausragen kann. Dadurch, dass sich ein Teil der Batteriezellen 200 in dem Hohlraum 140 befindet, ergibt sich ein weiterer Teil des Hohlraums 141, welcher nicht von den Batteriezellen 200 ausgefüllt ist. Erfindungsgemäß ist in diesem Teil des Hohlraums 141 zumindest bereichsweise ein Füllmaterial 150 angeordnet. Des Weiteren weist das Batteriesystem 1000 einen Kühlmitteleinlass 161 und einen Kühlmittelauslass 162 am Gehäuse 100 zur Durchleitung eines Kühlmittels 163 durch den Teil den Hohlraums 141 auf, welcher nicht von den Batteriezellen 200 ausgefüllt ist. Das Kühlmittel 163 wird dabei von einer Kühlvorrichtung 160 bereitgestellt, welche außerhalb des Gehäuses 100 angeordnet ist, und fluidkommunizierend mit dem Kühlmitteleinlass 161 oder mit dem Kühlmittelauslass 162 verbunden ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Füllmaterial 150 eine geringere Dichte als das Kühlmittel 163 aufweist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass das Gewicht des Batteriesystems reduziert ist.
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Bei dem Kühlmittel kann es sich insbesondere um ein Hydrofluorether oder deionisiertes bzw. demineralisiertes Wasser handeln, was den Vorteil bietet, dass diese Flüssigkeiten elektrisch nicht leitfähig sind und Kurzschlüsse vermieden werden können. In der 1 ist weiter gezeigt, dass der Deckel 110 des Gehäuses 100 Ausnehmungen 111 aufweist, welche zur abdichtenden Aufnahme jeweils einer Batteriezelle 200 ausgebildet sind. Dies wird im Zusammenhang mit der 3 weiter verdeutlicht.
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In der 2 ist eine weitere schematische Ansicht des Gehäuses 100 mit Batteriezellen 200 dargestellt. Einfachheitshalber wurde hier auf eine Darstellung der Kühlvorrichtung 160 verzichtet. Wie in der 2 zu erkennen ist, können die Ausnehmungen 111 des Deckels 110 eine Dichtung 112 aufweisen. Diese dichtet die Batteriezellen 200 gegen den Deckel 110 des Gehäuses 100 ab. Somit wird sichergestellt, dass kein Kühlmittel 163 aus dem Gehäuse 100 entweichen kann. Zum Abdichten kann vorgesehen sein, dass die Dichtung 112 zwischen den Batteriezellen 200 und dem Deckel 110 durch Schweißen, insbesondere Laser- und/oder Ultra- und/oder Widerstandschweißen, hergestellt wird. Dies bietet den Vorteil, dass eine elektrisch leitfähige und zugleich einstückige Verbindung zwischen den Batteriezellen 200 und dem Gehäuse 100 hergestellt wird. Alternativ oder in Ergänzung hierzu ist auch möglich, dass die Verbindung zwischen der Batteriezelle 200 und dem Deckel 110 durch eine Lötung, insbesondere Laserlötung, hergestellt wird. Dies bietet den Vorteil, dass eine elektrisch leitfähige Verbindung hergestellt werden kann. Ebenfalls kann vorgesehen sein, dass die Dichtung 112 einen Dichtring, insbesondere aus Kupfer, aufweist, welcher zwischen die Batteriezellen 200 und dem Deckel 110 des Gehäuses 100 gepresst wird. Auch hierdurch lässt sich der Vorteil herstellen, dass eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen den Batteriezellen 200 und dem Gehäuse 100 hergestellt wird. Gemäß der 2 ist es ebenfalls denkbar, dass auch am Boden 120 entsprechende Dichtungen 112 vorgesehen sind. Dies bietet den Vorteil, dass eine elektrische Verbindung zwischen den Batteriezellen 200 auch dann weiterhin gewährleistet ist, wenn eine Verbindung am Deckel 110 oder am Boden 120 gelöst wird.
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In der 2 ist ebenfalls dargestellt, dass in einem dem Boden 120 zugewandten Bereich das Füllmaterial 150 angeordnet ist. Dies bietet den Vorteil, dass die Batteriezellen 200 sicher im Gehäuse 100 gehalten werden. Dies reduziert zugleich das Risiko, dass sich die Verbindung zwischen den Batteriezellen 200 und dem Gehäuse 100 lösen kann.
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In der 3 ist ein Ausführungsbeispiel des Batteriesystems 1000 gezeigt, bei dem die Batteriezelle 200 mit einer Dichtung 112 mit dem Gehäusedeckel 110 des Gehäuses 100 an einer Ausnehmung 111 des Deckels 110 verbunden ist. Dabei stellt die Dichtung 112 eine elektrische Verbindung zwischen einem der Pole der Batteriezellen 200 und dem Gehäusedeckel 110 dar, wobei unerheblich ist, ob es sich dabei um einem Plus- oder Minuspol der Batteriezellen 200 handelt. Wie der 3 zu entnehmen ist, kann ebenfalls vorgesehen sein, dass der Pol, welcher nicht mit dem Gehäuse 100 über eine Dichtung 112 verbunden ist, über die Ausnehmung 111 des Deckels 110 über einen elektrischen Anschluss kontaktierbar ist. Es ist bspw. denkbar, dass eine weitere Batteriezelle 200 mit einer entsprechenden Ausbuchtung mit den Batteriezellen 200 über die Ausnehmung 111 mit den Batteriezellen 200 kontaktierbar ist. Dies bietet den Vorteil, dass so einfach ein Batteriesystem 1000 mit einer erhöhten Spannung herstellbar ist.
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In der 4 sind drei Ausführungsbeispiele eines Batteriesystems 1000 gezeigt, wobei das Füllmaterial 150 an unterschiedlichen Stellen innerhalb des Hohlraums 140 des Gehäuses 100 angeordnet ist. Im linken Teil der 4 ist noch einmal dargestellt, wie das Füllmaterial 150 in einem dem Boden 120 zugewandten Bereich angeordnet ist. Alternativ oder in Ergänzung dazu kann auch - wie im mittleren Teil der 4 dargestellt - ein zweiter Bereich vorgesehen sein, welcher mit Füllmaterial 150 gefüllt und von einem weiteren mit Füllmaterial 150 gefüllten Bereich beabstandet angeordnet ist. Dies bietet den Vorteil, dass die Batteriezellen 200 innerhalb des Gehäuses 100 noch besser stabilisiert und gleichzeitig die Flussrichtung des Kühlmittels 163 durch den Hohlraum 140 gerichtet werden kann.
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Für eine sichere Einleitung bzw. einen Auslass des Kühlmittels 163 kann im Füllmaterial 150 - wie im mittleren und rechten Teil der 4 dargestellt - zumindest ein Durchflusskanal 153 vorgesehen sein, durch den das Kühlmittel 163 strömen kann. Dieser kann insbesondere auf Höhe des Kühlmitteleinlasses 161 und/oder des Kühlmittelauslasses 162 angeordnet sein.
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Wie im rechten Teil der 4 dargestellt ist, können weitere Durchflusskanäle 153 im Füllmaterial 150 vorgesehen sein, welche insbesondere zueinander und/oder zum Kühlmitteleinlass 161 und/oder zum Kühlmittelauslass 162 fluchtend verlaufen können. Dies bietet den Vorteil, dass die Strömungsrichtung innerhalb des Hohlraums 140 gezielt beeinflusst und damit die Kühlung der Batteriezellen 200 verbessert werden kann.
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Ebenfalls kann vorgesehen sein, dass das Füllmaterial eine Struktur aufweist, die vom Kühlmittel durchströmbar ist. Dabei kann es sich insbesondere um kugelförmige Materialien, wie z. B. Hohlglas oder Schaumkugeln, handeln. Dies bietet den Vorteil, dass ein derartiges Füllmaterial 150 besonders einfach in das Gehäuse 100 eingebracht werden kann und ggf. auf Durchflusskanäle 153 verzichtet werden kann.
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In der 5 ist ein Teil des Gehäuses 100 mit einer Batteriezelle 200 dargestellt, bei dem die Seitenwände 130 in das Gehäuse 100 als Wellblech ausgeführt sind. Darüber hinaus weisen die Seitenteile 130 des Gehäuses 100 Verstärkungselemente 101 auf, welche - wie in der 5 dargestellt - als Sicken 102 ausgebildet sein können. Dies bietet den Vorteil, dass auch bei einer geringen Wandstärke, bspw. zwischen 0,1 bis 0,6 mm, eine ausreichende mechanische Stabilität des Batteriesystems 1000 gewährleistet wird. Das Verstärkungselement 101 kann auch durch eine vergrößerte Wandstärke in einem speziellen Bereich einer Wand des Gehäuses 100 vorgesehen sein. Dies bietet den Vorteil, dass nicht insgesamt die Wandstärke des Gehäuses 100 erhöht werden muss, und trotzdem an mechanisch besonders beanspruchten Stellen eine mechanische Stabilität des Gehäuses 100 gewährleistet ist.
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Die 6 zeigt schließlich ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges 2000, in dem ein erfindungsgemäßes Batteriesystem 1000 aufgenommen ist.
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Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
