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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Batteriemoduleinheit aufweisend eine Batteriezelle nach Gattung des unabhängigen Anspruchs.
Ferner betrifft die Erfindung auch ein Batteriemodul mit einer solchen Batteriemoduleinheit.
Weiterhin ist auch die Verwendung eines solchen Batteriemoduls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
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Aus der
DE 10 2010 013 034 A1 ist eine Batterie bekannt, wobei die Batterie aus einem Zellenstapel aus einer Vielzahl von im Wesentlichen flach ausgebildeten Batterieeinzelzellen und einem Batteriegehäuse ausgebildet ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird eine Batteriemoduleinheit aufweisend eine Batteriezelle zur Verfügung gestellt. Dabei weist die Batteriemoduleinheit ein Rahmenelement ausgebildet zu einer Aufnahme der Batteriezelle auf, wobei das Rahmenelement ein erstes Aufnahmeelement ausgebildet zu einer Aufnahme der Batteriezelle aufweist, und weiterhin das Rahmenelement ein zweites Aufnahmeelement ausgebildet zu einer Aufnahme einer weiteren Batteriezelle aufweist. Das erste Aufnahmeelement des Rahmenelements nimmt die Batteriezelle stoffschlüssig in der Art auf, dass zwischen dem Rahmenelement und der Batteriezelle ein von einem Fluid durchströmbarer, erster Strömungsraum ausgebildet ist. Ferner kann das zweite Aufnahmeelement des Rahmenelements die weitere Batteriezelle in der Art aufnehmen, dass zwischen dem Rahmenelement und der weiteren Batteriezelle ein von einem zweiten Fluid durchströmbarer, zweiter Strömungsraum ausbildbar ist.
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Der Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass mittels der Batteriezelle sowie dem Rahmenelement auf einfache Weise eine Batteriemoduleinheit ausgebildet werden kann. Aufgrund der Verwendung eines Rahmenelements kann insbesondere Bauraum und/oder Kosten, insbesondere bei der Herstellung, eingespart werden. Hierdurch kann ferner insbesondere auf einfache Weise ein erster Strömungsraum und/oder ein zweiter Strömungsraum zur Temperierung und/oder zur Ausgasung der Batteriezellen ausgebildet werden. Mittels des ersten Strömungsraums und/oder des zweiten Strömungsraums kann die Batteriezelle temperiert, insbesondere gekühlt und/oder erwärmt, werden und/oder kann eine Ausgasung der Batteriezelle abgeleitet werden. Die optimale Betriebstemperatur von Li-lonen-Batteriesystemen beträgt insbesondere ca. +5°C bis +35°C. Ab einer Betriebstemperatur von ca. +40°C kann die Lebensdauer von Batteriezellen geringer werden. Mittels des von einem Temperierfluid durchströmbaren ersten Strömungsraums und/oder zweiten Strömungsraums kann die Batteriezelle in einem entsprechenden Temperaturfenster gehalten werden. Hierdurch kann insbesondere die Lebensdauer der Batteriezelle bzw. der Batteriezellen und/oder die Leistungsfähigkeit der Batteriezelle bzw. der Batteriezellen über die Lebensdauer erhöht und/oder optimiert werden. Ferner kann durch die Ausbildung eines Strömungsraums mittels eines Rahmenelements und einer Batteriezelle Platz bzw. Bauraum eingespart werden.
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In einer Weiterentwicklung ist das erste Aufnahmeelement des Rahmenelements als eine Vertiefung des Rahmenelements ausgebildet und/oder das zweite Aufnahmeelement des Rahmenelements als eine Vertiefung des Rahmenelements ausgebildet. Hierdurch kann vorteilhafterweise auf einfache Art ein erster Strömungsraum zwischen dem Rahmenelement und der ersten Batteriezelle ausgebildet werden und/oder ein zweiter Strömungsraum zwischen dem Rahmenelement und der zweiten Batteriezelle ausgebildet werden. Der erste Strömungsraum und/oder der zweite Strömungsraum können insbesondere von einem Temperierfluid durchströmbar ausgebildet sein, wodurch die Batteriezellen temperiert, insbesondere gekühlt und/oder erwärmt, werden können. Mittels der Temperierung kann insbesondere die Lebensdauer der Batteriezellen und/oder die Leistungsfähigkeit der Batteriezellen über die Lebensdauer erhöht und/oder optimiert werden.
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Vorzugsweise kann der von einem Fluid durchströmbare, erste Strömungsraum von Gas durchströmbar ausgebildet sein, wobei das Rahmenelement eine Öffnung zu einer Umgebung der Batteriemoduleinheit hin in der Art aufweist, dass Gas von dem ersten Strömungsraum zu der Umgebung der Batteriemoduleinheit hin strömen kann. Hierdurch kann insbesondere eine Ausgasung einer Batteriezelle ausgeglichen bzw. kompensiert werden. Mit anderen Worten kann Gas bzw. können Ausgasungen einer Batteriezelle mittels der Öffnung zu der Umgebung der Batteriemoduleinheit aus dem ersten Strömungsraum herausgeleitet werden. Gas bzw. Ausgasungen können beispielsweise durch eine Reaktion der Komponenten in einer Batteriezelle, zum Beispiel einer elektrochemischen Komponente, entstehen.
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In einer beispielhaften Ausgestaltung kann an dem Rahmenelement an der dem ersten Strömungsraum abgewandten Seite des Rahmenelements ein Dichtungselement angeordnet sein. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass beispielsweise ein zumindest teilweise geschlossener bzw. ein zuverlässig abgedichteter zweiter Strömungsraum ausgebildet sein kann. Beispielsweise ist in einer weiteren Ausführung eine weitere Batteriezelle an bzw. auf dem Dichtungselement anordenbar oder kann in einer weiteren Ausführung eine weitere Batteriezelle an bzw. auf dem Dichtungselement angeordnet werden. Folglich kann mittels des Dichtungselements insbesondere eine dichte Verbindung zwischen der weiteren Batteriezelle und dem Rahmenelement ausgebildet werden. Ferner kann hierdurch reduziert bzw. verhindert werden, dass Verschmutzungen, beispielsweise Staub oder Partikel, in den zweiten Strömungsraum eindringen können.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform nimmt das erste Aufnahmeelement des Rahmenelements die Batteriezelle stoffschlüssig in der Art auf, dass die Batteriezelle umlaufend gesiegelt und/oder geschweißt an dem ersten Aufnahmeelement des Rahmenelements angeordnet ist. Hierdurch kann die erste Batteriezelle einfach und/oder mechanisch zuverlässig an dem ersten Aufnahmeelement aufgenommen werden. Ferner kann hierdurch sichergestellt werden, dass ein zumindest teilweise geschlossener bzw. ein zuverlässig abgedichteter Strömungsraum ausgebildet ist. Mittels des Versiegelns bzw. mittels des Verschweißens kann insbesondere eine stoffschlüssige und insbesondere eine stoffschlüssig dichte Verbindung zwischen der Batteriezelle und dem Aufnahmeelement ausgebildet werden. Ferner kann hierdurch reduziert bzw. verhindert werden, dass Verschmutzungen, beispielsweise Staub oder Partikel, in den Strömungsraum eindringen können.
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Weiterhin kann die Batteriezelle eine flexibel ausgebildete Hülle und elektrochemische Komponenten aufweist, wobei elektrochemische Komponenten innerhalb der flexibel ausgebildeten Hülle aufgenommen sind und wobei insbesondere die Hülle der Batteriezelle stoffschlüssig an dem ersten Aufnahmeelement des Rahmenelements angeordnet und/oder verschweißt ist. Hierdurch kann die Funktionalität einer Batteriezelle sichergestellt werden, wobei insbesondere die elektrochemischen Komponenten zur Abgabe von Leistung bzw. von Energie ausgebildet sind. Ferner kann mittels der flexibel ausgebildeten Hülle eine einfache Anordnung der Batteriezellen in einem Batteriemodul gewährleistet werden. Weiterhin kann die Batteriezelle insbesondere einfach und/oder mechanisch zuverlässig an dem Aufnahmeelement aufgenommen werden, wobei hierdurch sichergestellt werden kann, dass ein zumindest teilweise geschlossener bzw. ein zuverlässig abgedichteter erster Strömungsraum ausgebildet ist. Mittels des Versiegelns bzw. mittels des Verschweißens kann insbesondere eine stoffschlüssige und insbesondere eine stoffschlüssig dichte Verbindung zwischen der Batteriezelle und dem Aufnahmeelement ausgebildet werden. Ferner kann hierdurch reduziert bzw. verhindert werden, dass Verschmutzungen, beispielsweise Staub oder Partikel, in den ersten Strömungsraum eindringen können.
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In einer beispielhaften Ausführungsform kann die flexibel ausgebildete Hülle aus zwei miteinander verbunden und/oder verschweißten Hülleneinheiten ausgebildet sein, wobei die flexibel ausgebildete Hülle eine erste Hülleneinheit und eine zweite Hülleneinheit aufweist. Ferner kann die erste Hülleneinheit größer als die zweite Hülleneinheit ausgebildet sein, sodass die erste Hülleneinheit im Gegensatz zu der zweiten Hülleneinheit in der Art überlappend ausgebildet ist, dass die erste Hülleneinheit der Batteriezelle, insbesondere mit dem überlappenden Bereich, stoffschlüssig an dem ersten Aufnahmeelement des Rahmenelements angeordnet und/oder geschweißt ist. Hierdurch kann insbesondere gewährleistet werden, dass elektrochemische Komponenten sicher aufgenommen werden können. Ferner kann eine einfache Herstellung bzw. eine einfache Weiterverarbeitung der Batteriezellen gewährleistet werden. Weiterhin kann hierdurch sichergestellt werden, dass ein zumindest teilweise geschlossener bzw. ein zuverlässig abgedichteter erster Strömungsraum ausgebildet ist. Mittels des Versiegelns bzw. mittels des Verschweißens kann insbesondere eine stoffschlüssige und insbesondere eine stoffschlüssig dichte Verbindung zwischen der Batteriezelle und dem Aufnahmeelement ausgebildet werden. Ferner kann hierdurch reduziert bzw. verhindert werden, dass Verschmutzungen, beispielsweise Staub oder Partikel, in den ersten Strömungsraum eindringen können.
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Ferner kann die Batteriemoduleinheit ein Ausgleichselement aufweisen, wobei das Ausgleichselement zwischen der Batteriezelle und dem Rahmenelement angeordnet ist. Mit anderen Worten kann das Ausgleichselement in dem ersten Strömungsraum angeordnet sein. Hierdurch kann insbesondere gewährleistet werden, dass eine Ausdehnung der Batteriezelle mittels des Ausgleichselements kompensiert werden kann. Mit anderen Worten kann das Ausgleichelement eine Ausdehnung und/oder eine Schwellung der Batteriezelle ausgleichen, insbesondere kompensieren. Batteriezellen können sich beispielsweise während des Vorgangs des Ladens und/oder des Entladens ausdehnen und/oder anschwellen. Das Ausgleichselement kann beispielsweise als ein Schaum ausgebildet sein.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführung kann die Batteriezelle einen flexibel ausgebildeten Spannungsabgriff aufweisen, wobei der flexibel ausgebildete Spannungsabgriff von einer dem ersten Strömungsraum abgewandten Seite des Rahmenelements zugänglich angeordnet sind. Hierdurch kann insbesondere gewährleistet werden, dass Spannung zuverlässig von den Batteriezellen abgegriffen werden kann. Mittels des flexiblen Spannungsabgriffs kann insbesondere eine variable bzw. flexible Anordnung der Batteriezelle in einer Batteriemoduleinheit, in einer Weiterentwicklung auch in einem Batteriemodul, ermöglicht werden. Ferner kann beispielsweise eine parallele oder eine serielle Verschaltung mehrerer Batteriezellen ermöglicht werden.
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Weiterhin wird erfindungsgemäß einem Batteriemodul aufweisend zumindest zwei Batteriemoduleinheiten vorgeschlagen. Eine erste Batteriemoduleinheit und eine zweite Batteriemoduleinheit sind in der Art angeordnet, dass das zweite Aufnahmeelement des Rahmenelements der ersten Batteriemoduleinheit die Batteriezelle der zweiten Batteriemoduleinheit in der Art aufnimmt, dass zwischen dem Rahmenelement der ersten Batteriemoduleinheit und der Batteriezelle der zweiten Batteriemoduleinheit ein von einem Fluid durchströmbarer, zweiter Strömungsraum ausgebildet ist. Hierdurch kann insbesondere gewährleistet werden, dass mit mehreren Batteriemoduleinheiten ein Modulaufbau ausgebildet werden kann, bei dem die Batteriezellen an Rahmenelementen angeordnet werden können. Mehrere Rahmenelemente können hier insbesondere aneinander angeordnet werden. Hierdurch können insbesondere eine variable Anzahl an Batteriezellen und Rahmenelementen in einem Batteriemodul angeordnet werden. Mit anderen Worten ist die Anzahl der Rahmenelemente und somit der Batteriezellen in einem Batteriemodul vorzugsweise variabel. Somit kann eine einfache Skalierbarkeit des Batteriemoduls mittels der Rahmenelemente ermöglicht werden. Hierdurch kann insbesondere eine Kostenreduktion ermöglicht werden, da trotz unterschiedlicher Anzahl von Batteriezellen in unterschiedlichen Batteriemodulen gleiche Bauteile verwendet werden können, insbesondere das Rahmenelement und/oder die Batteriezellen. Durch die Verwendung gleicher Rahmenelemente können insbesondere Kosten und/oder Aufwand bei der Herstellung reduziert werden. Ferner kann insbesondere durch die Verwendung eines variablen Moduls das Batteriepackvolumen entsprechend ausgenutzt werden.
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Hierdurch kann ferner insbesondere auf einfache Weise ein erster Strömungsraum und ein zweiter Strömungsraum zur Temperierung und/oder zur Ausgasung der Batteriezellen ausgebildet werden. Mittels des ersten Strömungsraums und/oder des zweiten Strömungsraums kann die Batteriezelle temperiert, insbesondere gekühlt und/oder erwärmt, werden und/oder kann eine Ausgasung der Batteriezelle abgeleitet werden. Die optimale Betriebstemperatur von Li-lonen-Batteriesystemen beträgt insbesondere ca. +5°C bis +35°C. Ab einer Betriebstemperatur von ca. +40°C kann die Lebensdauer von Batteriezellen geringer werden. Mittels des von einem Temperierfluid durchströmbaren ersten Strömungsraums und/oder zweiten Strömungsraums kann die Batteriezelle in einem entsprechenden Temperaturfenster gehalten werden. Hierdurch kann insbesondere die Lebensdauer der Batteriezelle bzw. der Batteriezellen und/oder die Leistungsfähigkeit der Batteriezelle bzw. der Batteriezellen über die Lebensdauer erhöht und/oder optimiert werden.
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In einer Weiterentwicklung kann der von einem Fluid durchströmbare, zweite Strömungsraum von Temperierflüssigkeit durchströmbar sein. Weiterhin kann das Rahmenelement der ersten Batteriemoduleinheit eine Einlassöffnung zu einer Umgebung des Batteriemoduls hin insbesondere in der Art aufweisen, dass Temperierflüssigkeit von der Umgebung des Batteriemoduls in den zweiten Strömungsraum hinein strömen kann und/oder dass das Rahmenelement der ersten Batteriemoduleinheit eine Auslassöffnung zu der Umgebung des Batteriemoduls in der Art aufweist, dass Temperierflüssigkeit aus dem zweiten Strömungsraum heraus in die Umgebung des Batteriemoduls strömen kann. Hierdurch kann insbesondere auf einfache Weise ein zweiter Strömungsraum zur Temperierung der Batteriezellen ausgebildet werden. Mittels des zweiten Strömungsraums kann die Batteriezelle temperiert, insbesondere gekühlt und/oder erwärmt, werden. Die optimale Betriebstemperatur von Li-lonen-Batteriesystemen beträgt insbesondere ca. +5°C bis +35°C. Ab einer Betriebstemperatur von ca. +40°C kann die Lebensdauer von Batteriezellen geringer werden. Mittels des von einem Temperierfluid durchströmbaren zweiten Strömungsraums kann die Batteriezelle in einem entsprechenden Temperaturfenster gehalten werden. Hierdurch kann insbesondere die Lebensdauer der Batteriezelle bzw. der Batteriezellen und/oder die Leistungsfähigkeit der Batteriezelle bzw. der Batteriezellen über die Lebensdauer erhöht und/oder optimiert werden.
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In einer Weiterentwicklung kann zwischen dem Rahmenelement der ersten Batteriemoduleinheit und dem Rahmenelement der zweiten Batteriemoduleinheit ein Dichtungselement angeordnet sein, sodass mittels des Dichtungselements der zweite Strömungsraum gegenüber einer Umgebung des Batteriemoduls abgedichtet ist. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass ein zumindest teilweise geschlossener bzw. ein zuverlässig abgedichteter zweiter Strömungsraum ausgebildet ist. Mittels des Dichtungselements kann insbesondere eine dichte Verbindung zwischen der Batteriezelle und dem Rahmenelement ausgebildet werden. Ferner kann hierdurch reduziert bzw. verhindert werden, dass Verschmutzungen, beispielsweise Staub oder Partikel, in den zweiten Strömungsraum eindringen können.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Batteriezelle der ersten Batteriemoduleinheit einen ersten flexibel ausgebildeten Spannungsabgriff aufweisen und die Batteriezelle der zweiten Batteriemoduleinheit einen zweiten flexibel ausgebildeten Spannungsabgriff aufweisen. Ferner kann der erste, flexibel ausgebildete Spannungsabgriff der ersten Batteriemoduleinheit mit dem zweiten, flexibel ausgebildeten Spannungsabgriff der zweiten Batteriemoduleinheit elektrisch leitend verbunden sein. Hierdurch kann insbesondere gewährleistet werden, dass Spannung zuverlässig von den Batteriezellen abgegriffen werden kann. Mittels des flexiblen Spannungsabgriffs kann insbesondere eine variable bzw. flexible Anordnung einer Batteriezelle in einer Batteriemoduleinheit ermöglicht werden. Ferner kann beispielsweise eine parallele oder eine serielle Verschaltung der Batteriezellen ermöglicht werden.
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In einer beispielhaften Ausführung kann das Batteriemodul zumindest zwei Endplatten aufweisen, wobei an einer Endplatte zumindest jeweils eine Batteriemoduleinheit angeordnet ist. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass die Batteriezellen vor externen Einwirkungen, beispielsweise Schlägen, Vibrationen und/oder Verschmutzung, wie beispielsweise Partikel, Flüssigkeit oder Staub, geschützt werden können.
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Ferner wird die Verwendung eines Batteriemoduls vorgeschlagen, wobei die Batteriezellen bei einer Temperatur zwischen 5°C und 35°C betrieben werden, bevorzugt unterhalb einer Temperatur von 40°C.
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Figurenliste
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in den nachfolgenden Beschreibungen näher erläutert. Für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente werden gleiche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung der Elemente verzichtet wird. Es zeigen:
- 1 in einer Schnittansicht eine schematische Darstellung eines Batteriemoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 2 in einer perspektivischen Ansicht eine schematische Darstellung einer Batteriezelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 3 in einer Schnittdarstellung eine schematische Darstellung einer Batteriemoduleinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 4 in einer perspektivischen Ansicht eine schematische Darstellung einer Batteriemoduleinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 5 in einer Schnittdarstellung eine schematische Darstellung eines Teils eines Batteriemoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 6 in einer Schnittdarstellung eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Batteriemoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 7 in einer perspektivischen Ansicht und in einer Schnittdarstellung eine schematische Darstellung eines Ausschnitts gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 8 in einer perspektivischen Ansicht eine schematische Darstellung eines Batteriemoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Ausführungsformen der Erfindung:
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1 zeigt in einer Schnittansicht eine schematische Darstellung eines Batteriemoduls 20 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Batteriemodul 20 weist ein Batteriemodulgehäuse 22 auf, wobei das Batteriemodulgehäuse 22 ausgebildet ist zu einer Aufnahme einer Mehrzahl an Batteriemoduleinheiten 24. Mit anderen Worten kann eine Mehrzahl an Batteriemoduleinheiten 24 innerhalb des Batteriemodulgehäuses 22 und somit innerhalb des Batteriemoduls 20 angeordnet werden bzw. aufgenommen werden. Eine Batteriemoduleinheit 24 weist insbesondere ein Rahmenelement 26 sowie eine Batteriezelle 28 auf. Zur Verwendung des Batteriemoduls 20 können die Batteriezellen 28 der Batteriemoduleinheiten 24 beispielsweise parallel oder seriell bzw. in Reihe miteinander geschaltet bzw. verschalten werden, wobei die einzelnen Batteriezellen 28 dazu insbesondere mittels Zellverbinder bzw. elektrisch leitend miteinander verschaltet sein können.
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Das Batteriemodul 20 ist ausgebildet zu einer Aufnahme einer Mehrzahl an Batteriemoduleinheiten 24, somit zu einer Aufnahme einer Mehrzahl an Batteriezellen 28 und kann beispielsweise in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Elektrofahrzeug bzw. einem Electric Vehicle (EV) und/oder einem hybriden Fahrzeug bzw. einem Hybridfahrzeug (HEV) verwendet werden. Solche Fahrzeuge verwenden insbesondere energiereiche und leistungsstarke Batteriesysteme, damit die elektrischen Antriebsmaschinen die erwarteten Fahrleistungen abgeben können. Beispielsweise kann eine Batterie ein oder mehrere Batteriepacks umfassen, wobei die Batteriepacks insbesondere mehrere Batteriemodule 20 umfassen, wobei ein Batteriemodul 20 weiterhin mehrere Batteriemoduleinheiten 24 und somit mehrere Zellen 28 bzw. Batteriezellen 28 umfassen kann. Ein Batteriemodulgehäuse 22 eines Batteriemoduls 20 kann insbesondere zu einer Aufnahme einer Mehrzahl an Batteriemoduleinheiten 24 ausgebildet sein. Mit anderen Worten können einzelne Batteriemoduleinheiten 24 zu einem Batteriemodul 20 zusammengeschaltet werden. Batteriemodule 20 werden zu Batteriepacks und weiterhin zu Batterien bzw. Batteriesystemen zusammengeschaltet. Zur Ausnutzung des Bauraums der Vielzahl an verschiedenen Fahrzeugbauräumen können variable Modulgrößen verwendet werden.
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Als elektrische Energie-Speicher (EES) können beispielsweise Batteriepacks mit Li-lonen-Batteriezellen bzw. Li-Polymer-Batteriezellen verwendet werden. Li-lonen- bzw. Li-Polymer-Batteriezellen können sich bedingt durch chemische Wandlungsprozesse, vor allem bei der schnellen Energieabgabe bzw. Energieaufnahme, erwärmen. Je leistungsfähiger das Batteriepack ist, desto größer ist seine Erwärmung. Die optimale Betriebstemperatur von Li-lonen-Batteriesystemen bzw. Li-Polymer-Batteriezellen beträgt ca. +5°C bis +35°C. Ab einer Betriebstemperatur von ca. +40°C kann sich die Lebensdauer der Batteriezellen 28 reduzieren. Um die Lebensdaueranforderung von ca. 8 bis 10 Jahren erreichen zu können, ist deshalb insbesondere eine hinreichende thermische Konditionierung der Batteriezellen 28 erforderlich. Die Batteriezellen 28 sollten vorzugsweise unter den Betriebszuständen der Batteriezellen 28 in einem thermisch unkritischen Zustand unter +40°C gehalten werden. Um einem Alterungsgleichlauf der Batteriezellen 28 zu erreichen, sollte der Temperaturgradient vorzugsweise von Batteriezelle 28 zu Batteriezelle 28 lediglich ca. 5 Grad Kelvin betragen. In einer Weiterentwicklung kann ein Batteriemodul 20 hierfür insbesondere ein Temperier-System umfassen, wodurch die Batteriezellen 28 gekühlt und/oder erwärmt werden können. Das Temperier-System bzw. das Thermomanagementsystem des Batteriemoduls 20 kann insbesondere als eine Flüssigkeitstemperierung mit einem Temperierfluid, insbesondere einem Wasser/Glykol-Gemisch, ausgebildet sein. Das Temperierfluid ist beispielsweise durch ausgebildete Strömungsräume fließbar. Die Versorgung der Strömungsräume kann beispielsweise mittels einer Temperierfluid-Verschlauchung mit entsprechenden weiteren Komponenten in einem Kühlkreislauf realisiert werden.
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2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine schematische Darstellung einer Batteriezelle 28 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Batteriezelle 28 gemäß 2 kann gemäß einer Batteriezelle 28 gemäß 1 in einem Batteriemodul gemäß 1 angeordnet bzw. eingebaut werden. Die Batteriezelle 28 weist in dieser Ausführung eine flexibel ausgebildete Hülle 30, 32 und elektrochemische Komponenten auf. Die elektrochemischen Komponenten sind insbesondere innerhalb der flexibel ausgebildeten Hülle 30, 32 aufgenommen, wobei insbesondere die Hülle der Batteriezelle 28 stoffschlüssig an einem ersten Aufnahmeelement des Rahmenelements anordenbar ist und/oder verschweißbar ist.
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Vorzugsweise ist die flexibel ausgebildete Hülle 30, 32 aus zwei miteinander verbunden und/oder verschweißten Hülleneinheiten 30, 32 ausgebildet. Insbesondere weist die flexibel ausgebildete Hülle eine erste Hülleneinheit 30 und eine zweite Hülleneinheit 32 auf. Eine Hülleneinheit 30, 32 kann insbesondere in Form eines Rechtecks ausgebildet sein, wobei die zwei Hülleneinheiten 30, 32 mittels des Randes des Rechtecks in der Art miteinander verbunden und/oder verschweißten sind, dass innerhalb der beiden Hülleneinheiten 30, 32 die elektrochemischen Komponenten aufgenommen werden können. Die erste Hülleneinheit 30 ist insbesondere mittels des Randbereichs 33 bzw. an dem Randbereich 33 mit der zweiten Hülleneinheit 32, insbesondere mit dem Randbereich der zweiten Hülleneinheit 32, verbunden und/oder verschweißt.
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Die erste Hülleneinheit 30 ist vorzugsweise größer als die zweite Hülleneinheit 32 ausgebildet, sodass die erste Hülleneinheit 30 im Gegensatz zu der zweiten Hülleneinheit 32 in der Art überlappend ausgebildet ist, dass die Hülle 30, 32 insbesondere einen überlappenden Bereich 34 ausbildet. Vorteilhafterweise kann die erste Hülleneinheit 30 im Gegensatz zu der zweiten Hülleneinheit 32 in der Art überlappend ausgebildet sein, dass die erste Hülleneinheit 30 der Batteriezelle 28, insbesondere mit dem überlappenden Bereich 34, stoffschlüssig an dem ersten Aufnahmeelement des Rahmenelements anordenbar ist und/oder an das erste Aufnahmeelement des Rahmenelements schweißbar ist.
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Ferner weist die Batteriezelle 28 einen flexibel ausgebildeten Spannungsabgriff auf. Vorzugsweise weist die Batteriezelle 28 zwei Spannungsabgriffs-Elemente 36, 38 auf, insbesondere ein erstes Spannungsabgriffs-Element 36 und ein zweites Spannungsabgriffs-Element 38. Das erste, flexible Spannungsabgriffs-Element 36 kann insbesondere eine positive Polarität oder eine negative Polarität aufweisen. Mit anderen Worten kann das erste, flexible Spannungsabgriffs-Element 36 als ein positiver Pol oder als ein negativer Pol ausgebildet sein. Das zweite, flexible Spannungsabgriffs-Element 38 kann insbesondere eine positive Polarität oder eine negative Polarität aufweisen. Mit anderen Worten kann das zweite, flexible Spannungsabgriffs-Element 38 als ein positiver Pol oder als ein negativer Pol ausgebildet sein. Das erste, flexible Spannungsabgriffs-Element 36 und das zweite, flexible Spannungsabgriffs-Element 38 sind in dieser Ausführungsform an dem Rand der Batteriezelle 28 angeordnet. Mit anderen Worten ist das erste, flexible Spannungsabgriffs-Element 36 an einer ersten Seite der Batteriezelle 28 angeordnet, wobei das zweite, flexible Spannungsabgriffs-Element 38 an einer der ersten Seite gegenüberliegenden, zweiten Seite der Batteriezelle 28 angeordnet ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung kann das flexible Spannungsabgriffs-Element 36 an einer ersten Seite der Batteriezelle 28 angeordnet, wobei das zweite, flexible Spannungsabgriffs-Element 38 ebenfalls, insbesondere neben dem flexiblen Spannungsabgriffs-Element 36, an der ersten Seite der Batteriezelle 28 angeordnet sein.
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Weiterhin kann der flexibel ausgebildete Spannungsabgriff bzw. die flexibel ausgebildeten Spannungsabgriffe bzw. die flexibel ausgebildeten Spannungsabgriffs-Elemente 36, 38 von einer einem ersten Strömungsraum einer Batteriemoduleinheit abgewandten Seite eines Rahmenelements einer Batteriemoduleinheit zugänglich anordenbar sein.
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3 zeigt in einer Schnittdarstellung eine schematische Darstellung einer Batteriemoduleinheit 24 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Batteriemoduleinheit 24 weist insbesondere ein Rahmenelement 26 sowie eine Batteriezelle 28 auf. Die Batteriemoduleinheit 24 gemäß 3 kann gemäß einer Batteriemoduleinheit 24 gemäß 1 in einem Batteriemodul gemäß 1 angeordnet bzw. eingebaut werden. Die Batteriezelle 28 gemäß 3 kann gemäß der Batteriezelle 28 gemäß 2 ausgebildet sein.
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Das Rahmenelement 26 ist ausgebildet zu einer Aufnahme der Batteriezelle 28. Hierfür weist das Rahmenelement 26 ein erstes Aufnahmeelement 40 ausgebildet zu einer Aufnahme der Batteriezelle 28 auf. Das Rahmenelement 26 weist ein zweites Aufnahmeelement 42 ausgebildet zu einer Aufnahme einer weiteren, hier nicht dargestellten Batteriezelle auf. Das erste Aufnahmeelement 40 des Rahmenelements 26 nimmt die Batteriezelle 28 stoffschlüssig in der Art auf, dass zwischen dem Rahmenelement 26 und der Batteriezelle 28 ein von einem Fluid durchströmbarer, erster Strömungsraum 44 ausgebildet ist. Das zweite Aufnahmeelement 42 des Rahmenelements 26 kann die weitere Batteriezelle in der Art aufnehmen, dass zwischen dem Rahmenelement 26 und der weiteren Batteriezelle ein von einem Fluid durchströmbarer, zweiter Strömungsraum 46 ausbildbar ist. Das erste Aufnahmeelement 40 des Rahmenelements 26 ist insbesondere als eine Vertiefung des Rahmenelements 26 ausgebildet. Das erste Aufnahmeelement 40 des Rahmenelements 26 nimmt die Batteriezelle 28 stoffschlüssig in der Art auf, dass die Batteriezelle 28 umlaufend gesiegelt und/oder geschweißt an dem ersten Aufnahmeelement 40 des Rahmenelements 26 angeordnet ist. Mit anderen Worten ist die Batteriezelle 28 an das erste Aufnahmeelement 40 versiegelt und/oder geschweißt bzw. mit dem ersten Aufnahmeelement 40 versiegelt und/oder verschweißt. Die Batteriezelle 28 kann insbesondere mittels einer geschweißten bzw. einer versiegelten Verbindung 54 an dem ersten Aufnahmeelement 40 des Rahmenelements 26 angeordnet sein. Insbesondere ist die Hülle 30, 32 der Batteriezelle 28 stoffschlüssig an dem ersten Aufnahmeelement 40 des Rahmenelements 26 angeordnet und/oder verschweißt. Insbesondere kann die flexibel ausgebildete Hülle 30, 32 eine erste Hülleneinheit 30 und eine zweite Hülleneinheit 32 aufweisen, wobei die erste Hülleneinheit 30 größer als die zweite Hülleneinheit 32 ausgebildet ist. Hierdurch ist die erste Hülleneinheit 30 im Gegensatz zu der zweiten Hülleneinheit 32 in der Art überlappend ausgebildet, dass die erste Hülleneinheit 30 der Batteriezelle 28, insbesondere mit dem überlappenden Bereich 34, stoffschlüssig an dem ersten Aufnahmeelement 40 des Rahmenelements 26 angeordnet und/oder geschweißt ist.
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Die Hülleneinheiten 30, 32 der Batteriezellen 28 und/oder das Rahmenelement 26 können insbesondere aus Kunststoff ausgebildet sein, insbesondere aus PP Material. In einer vorteilhaften Ausbildung können die Hülleneinheiten 30, 32 der Batteriezelle 28 und das Rahmenelement 26 insbesondere aus demselben Kunststoff ausgebildet sein. Weiterhin kann die Siegelschicht zwischen der Batteriezelle 28 und dem Rahmenelement 26 insbesondere aus Kunststoff ausgebildet sein. Die Hülleneinheiten 30, 32 der Batteriezellen 28 können insbesondere auf den Rahmen geschweißt werden. Die Batteriezelle kann beispielsweise als Beutelzelle ausgebildet sein.
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Der erste Strömungsraum 44 ist ferner mittels des Rahmenelements 26 von den zweiten Strömungsraum 46 getrennt.
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Zusätzlich ist das zweite Aufnahmeelement 42 des Rahmenelements 26 als eine Vertiefung des Rahmenelements 26 ausgebildet. Mit anderen Worten kann das erste Aufnahmeelement 40 und/oder das zweite Aufnahmeelement 42 entsprechend der Form der Batteriezelle in einem gewissen Abstand zu der Batteriezelle angeordnet sein.
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Weiterhin weist das Rahmenelement 26 eine Öffnung 48 zu einer Umgebung 50 der Batteriemoduleinheit 24 hin auf. Ferner ist der von einem Fluid durchströmbare, erste Strömungsraum 44 ist insbesondere von Gas durchströmbar ausgebildet. Das Rahmenelement 26 weist die Öffnung 48 zu der Umgebung 50 der Batteriemoduleinheit 24 hin in der Art auf, dass Gas von dem ersten Strömungsraum 44 zu der Umgebung 50 der Batteriemoduleinheit hin strömen kann. Vorzugsweise weist das Rahmenelement 26 die erste Öffnung 48 sowie eine zweite Öffnung 52 auf. Die zweite Öffnung 52 kann entsprechend der ersten Öffnung 48 ausgebildet sein, wobei mittels der zweiten Öffnung 52 Gas von dem ersten Strömungsraum 44 zu der Umgebung 50 der Batteriemoduleinheit hin strömen kann. Die zweite Öffnung 52 kann auf einer zu der ersten Öffnung 48 gegenüberliegenden Seite in bzw. an dem Rahmenelement 26 ausgebildet sein.
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Weiterhin kann die Batteriemoduleinheit 24 ein Ausgleichselement 56 aufweisen, wobei das Ausgleichselement 56 zwischen der Batteriezelle 28 und dem Rahmenelement 26 angeordnet ist. Das Ausgleichselement 56 kann insbesondere rechteckig oder rund oder balkenförmig oval ausgebildet sein, sodass das Ausgleichselement 56 über die Oberfläche einer Seite der Batteriezelle 28 reicht. Mit anderen Worten wird das Ausgleichselement 56 derart angeordnet, dass eine Seite der Batteriezelle 28 bzw. eine Oberfläche der Seite der Batteriezelle 28 abgedeckt ist und/oder von dem Rahmenelement 26 abgeschirmt ist. Das Ausgleichselement 56 kann insbesondere als Schaum ausgeführt sein. Ferner kann das Ausgleichselement 56 insbesondere kompressibel ausgeführt sein, sodass Volumenänderung der Batteriezelle 28 mittels des Ausgleichselement 56 kompensiert werden können. In einer Weiterentwicklung kann das Ausgleichselement 56 beispielsweise aus Noppen ausgebildet sein, wobei die Noppen insbesondere rechteckig oder rund oder balkenförmig oval ausgebildet sein können.
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Weiterhin kann die Batteriezelle 28 einen flexibel ausgebildeten Spannungsabgriff 36 aufweisen, wobei der flexibel ausgebildete Spannungsabgriff 36 von einer dem ersten Strömungsraum 44 abgewandten Seite des Rahmenelements 26 zugänglich, insbesondere von einer Umgebung 50 der Batteriemoduleinheit 24, angeordnet ist.
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Weiterhin kann die Batteriemoduleinheit 24 zumindest ein Abstandselement 58 aufweisen, wobei das zumindest eine Abstandselement 58 zwischen der weiteren Batteriezelle und dem Rahmenelement 26 angeordnet ist. Dieser vorteilhaften Ausführung sind eine Mehrzahl von Abstandselementen 58 an dem Rahmenelement 26 angeordnet. In einer Weiterentwicklung können die Abstandselemente 58 einstückig mit dem Rahmenelement 26 ausgebildet sein. Vorzugsweise sind die Abstandselemente 58 in der Vertiefung des zweiten Aufnahmeelements 42 des Rahmenelements 26 angeordnet. Mittels der Abstandselemente 58 kann insbesondere ein Abstand zwischen der weiteren Batteriezelle und dem Rahmenelement 26 konstant gehalten werden. Ferner kann mittels der Abstandselemente 58 sichergestellt werden, dass ein konstanter zweiter Strömungsraum 46 existiert. Mit anderen Worten gewährleisten die Abstandselemente 58, dass durch den zweiten Strömungsraum 46 konstant bzw. stetig ein Fluid fließbar ist. Mit anderen Worten kann aufgrund der Abstandselemente 58 ein Fluid konstant bzw. stetig durch den zweiten Strömungsraum 44 fließen. Hierfür sind die Abstandselemente 58 insbesondere inkompressibel ausgeführt. Mit anderen Worten kann das Volumen der Abstandselemente 56 nicht verändert werden. Mit anderen Worten weist das Rahmenelement 26, insbesondere in Richtung des zweiten Strömungsraums Noppen auf, vorzugsweise um einen Anpressdruck auf die Batteriezelle 28 aufrechtzuerhalten und/oder um den zweiten Strömungsraum offen zu halten. Die Batteriezelle 28 kann die Noppen kontaktieren.
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Das Rahmenelement kann insbesondere aus Kunststoff und/oder aus einer Kunststoff-Metallverbindung ausgebildet sein. Mit anderen Worten wird eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der Deckfolie einer Batteriezelle bzw. einer Pouchzelle und einem Rahmenelement, insbesondere einem Kunststoffrahmen oder einem Kunststoff-Metallverbundrahmen, vorgeschlagen. Dadurch entstehen zwei getrennte Strömungsräume außerhalb der Batteriezelle, zum einen der zweite Strömungsraum als ein Fluidraum und zum anderen der erste Strömungsraum als ein Entgasungsraum. Der zweite Strömungsraum bzw. der Fluidraum wird mit Kühlfluid durchströmt und kann zur Temperierung der Batteriezelle ausgebildet sein. Der erste Strömungsraum bzw. der Entgasungsraum lässt eine Entgasung beim Öffnen der Batteriezelle in die Umgebung zu. Somit kann eine Entgasung ins Kühlfluid zu reduziert bzw. verringert bzw. vermieden werden.
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Der Rand der Batteriezellen 28 ist insbesondere umlaufend auf das Rahmenelement 26 gesiegelt, wodurch eine flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen Batteriezelle 28 und dem Rahmenelement 26 ausgebildet ist. Der Siegelvorgang kann mittels erhitztem Formstempel, Erhitzen mittels Heißluft und nachfolgendem Pressstempel oder Ultraschall erfolgen. Infolge der Siegelnaht ergeben sich zwei voneinander getrennte Strömungsräume 44, 46, wobei ein erster Strömungsraum 44 als ein Fluidraum und ein zweiter Strömungsraum 46 als ein Entgasungsraum ausgebildet sein kann.
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4 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine schematische Darstellung einer Batteriemoduleinheit 24 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Batteriemoduleinheit 24 gemäß 4 kann gemäß der Batteriemoduleinheit 24 gemäß 3 ausgebildet sein. Die Batteriemoduleinheit 24 gemäß 4 weist gemäß der Batteriemoduleinheit 24 gemäß 3 ein Rahmenelement 26 sowie eine Batteriezelle 28 auf. Die Batteriemoduleinheit 24 gemäß 4 kann gemäß einer Batteriemoduleinheit 24 gemäß 1 in einem Batteriemodul gemäß 1 angeordnet bzw. eingebaut werden. Die Batteriezelle 28 gemäß 4 kann gemäß der Batteriezelle 28 gemäß 2 ausgebildet sein.
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Im Unterschied zu der Batteriemoduleinheit 24 gemäß 3 weist die Batteriemoduleinheit 24 gemäß 4 eine Einlassöffnung 60 und eine Auslassöffnung 62 auf. Der von einem Fluid durchströmbare, zweite Strömungsraum ist insbesondere von Temperierflüssigkeit durchströmbar, wobei das Rahmenelement 26 der ersten Batteriemoduleinheit 24 die Einlassöffnung 60 zu einer Umgebung 50 des Batteriemoduls 20 hin in der Art aufweist, dass Temperierflüssigkeit von der Umgebung 50 des Batteriemoduls 20 in den zweiten Strömungsraum hinein strömen kann. Ferner weist das Rahmenelement 26 der ersten Batteriemoduleinheit 24 die Auslassöffnung 62 zu der Umgebung 50 des Batteriemoduls 20 in der Art auf, dass Temperierflüssigkeit aus dem zweiten Strömungsraum heraus in die Umgebung 50 des Batteriemoduls 20 strömen kann.
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5 zeigt in einer Schnittdarstellung eine schematische Darstellung eines Teils eines Batteriemoduls 20 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Batteriemodul 20 weist zumindest zwei Batteriemoduleinheiten auf. In dieser vorteilhaften Ausführungsform weist das Batteriemodul 20 eine erste Batteriemoduleinheit 24, eine zweite Batteriemoduleinheit 66 sowie eine dritte Batteriemoduleinheit 68 auf, wobei von der dritten Batteriemoduleinheit 68 lediglich das Rahmenelement 26 dargestellt ist. Die Batteriemoduleinheiten 24, 66, 68 gemäß 5 können gemäß der Batteriemoduleinheit 24 gemäß 3 und/oder gemäß der Batteriemoduleinheit 24 gemäß 4 ausgebildet sein.
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Die erste Batteriemoduleinheit 24 und die zweite Batteriemoduleinheit 66 sind in der Art angeordnet, dass das zweite Aufnahmeelement 42 des Rahmenelements 26 der ersten Batteriemoduleinheit 24 die Batteriezelle 28 der zweiten Batteriemoduleinheit 66 in der Art aufnimmt, dass zwischen dem Rahmenelement 26 der ersten Batteriemoduleinheit 24 und der Batteriezelle 28 der zweiten Batteriemoduleinheit 66 ein von einem Fluid 70 durchströmbarer, zweiter Strömungsraum 46 der ersten Batteriemoduleinheit 24 ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist die zweite Batteriemoduleinheit 66 derart angeordnet, dass die Batteriezelle 28 der zweiten Batteriemoduleinheit 66 insbesondere als weitere Batteriezelle in der Art ausgebildet ist, dass zwischen der weiteren Batteriezelle und somit zwischen der Batteriezelle 28 der zweiten Batteriemoduleinheit 66 der zweite Strömungsraum 46 der ersten Batteriemoduleinheit 24 ausgebildet ist. Hierfür kann die Batteriezelle 28 der zweiten Batteriemoduleinheit 66 insbesondere die Abstandselemente 58 kontaktieren.
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Das Rahmenelement 26 der dritten Batteriemoduleinheit 68 ist derart angeordnet, dass zwischen der Batteriezelle 28 der ersten Batteriemoduleinheit 24 und dem Rahmenelement 26 der dritten Batteriemoduleinheit 68 ein zweiter Strömungsraum 46 der dritten Batteriemoduleinheit 68 zwischen der Batteriezelle 28 der ersten Batteriemoduleinheit 24 und dem Rahmenelement 26 der dritten Batteriemoduleinheit 68 ausgebildet ist.
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Ferner ist an dem Rahmenelement 26 der ersten Batteriemoduleinheit 24 an der dem ersten Strömungsraum 44 der ersten Batteriemoduleinheit 24 abgewandten Seite des Rahmenelements 26 der ersten Batteriemoduleinheit 24 ein Dichtungselement 72 angeordnet. Weiterhin ist an dem Rahmenelement 26 der dritten Batteriemoduleinheit 68 an der dem ersten Strömungsraum 44 der dritten Batteriemoduleinheit 68 abgewandten Seite des Rahmenelements 26 der dritten Batteriemoduleinheit 68 ein Dichtungselement 72 angeordnet. Ferner kann an dem Rahmenelement 26 der zweiten Batteriemoduleinheit 66 an der dem ersten Strömungsraum 44 der zweiten Batteriemoduleinheit 66 abgewandten Seite des Rahmenelements 26 der zweiten Batteriemoduleinheit 66 ein, hier nicht dargestelltes, Dichtungselement 72 angeordnet sein. Mit anderen Worten ist zwischen dem Rahmenelement 26 der ersten Batteriemoduleinheit 24 und dem Rahmenelement 26 der zweiten Batteriemoduleinheit 66 ein Dichtungselement 72 angeordnet, sodass mittels des Dichtungselements 72 der zweite Strömungsraum 46 der ersten Batteriemoduleinheit 24 gegenüber der Umgebung 50 des Batteriemoduls 20 abgedichtet ist. Weiterhin ist zwischen dem Rahmenelement 26 der ersten Batteriemoduleinheit 24 und dem Rahmenelement 26 der dritten Batteriemoduleinheit 68 ein Dichtungselement 72 angeordnet, sodass mittels des Dichtungselements 72 der zweite Strömungsraum 46 der dritten Batteriemoduleinheit 68 gegenüber der Umgebung 50 des Batteriemoduls 20 abgedichtet ist.
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Weiterhin weist die Batteriezelle 28 der ersten Batteriemoduleinheit 24 einen ersten flexibel ausgebildeten Spannungsabgriff 36 auf und die Batteriezelle 28 der zweiten Batteriemoduleinheit 66 einen zweiten flexibel ausgebildeten Spannungsabgriff 38 auf. Der erste, flexibel ausgebildete Spannungsabgriff 36 der ersten Batteriemoduleinheit 24 kann vorzugsweise mit dem zweiten, flexibel ausgebildeten Spannungsabgriff 38 der zweiten Batteriemoduleinheit 66 elektrisch leitend verbunden sein.
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Das Batteriemodul 20 kann insbesondere zur Erzeugung elektrischer Energie verwendet werden, wobei die Batteriezellen bei einer Temperatur zwischen 5°C und 35°C betrieben werden, bevorzugt unterhalb einer Temperatur von 40°C.
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6 zeigt in einer perspektivischen Ansicht und in einer Schnittdarstellung eine schematische Darstellung eines Batteriemoduls 20 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Batteriemodul 20 gemäß 6 kann gemäß dem Batteriemodul 20 gemäß 5 ausgebildet sein. Im Unterschied zu dem Batteriemodul 20 gemäß 5 ist das Batteriemodul 20 gemäß 6 aus einer perspektivischen Ansicht dargestellt.
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7 zeigt in einer Schnittdarstellung eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Batteriemoduls 20 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Batteriemodul 20 gemäß 7 kann gemäß dem Batteriemodul 20 gemäß 5 und/oder gemäß dem Batteriemodul 20 gemäß 6 ausgebildet sein. Im Unterschied zu dem Batteriemodul 20 gemäß 5 und/oder gemäß dem Batteriemodul 20 gemäß 6 zeigt 7 die Anordnung des ersten, flexibel ausgebildete Spannungsabgriff 36 der ersten Batteriemoduleinheit 24 und des zweiten, flexibel ausgebildeten Spannungsabgriff 38 der zweiten Batteriemoduleinheit 60.
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Vorzugsweise sind der erste, flexibel ausgebildete Spannungsabgriff 36 und der zweite, flexibel ausgebildete Spannungsabgriff 38 in einem bestimmten Winkel abgeknickt. Insbesondere ist der erste, flexibel ausgebildete Spannungsabgriff 36 in der Art abgeknickt, dass der erste, flexibel ausgebildete Spannungsabgriff 36 von der Batteriezelle 28 der ersten Batteriemoduleinheit 24 herausragt und anschließend an dem Rahmenelement 26 der ersten Batteriemoduleinheit 24 so anliegt, dass mittels des ersten, flexibel ausgebildeten Spannungsabgriffs 36 ein bestimmter Winkel, insbesondere ein rechter Winkel, entsteht. Hierdurch ist der erste, flexibel ausgebildete Spannungsabgriff 36 insbesondere von der Umgebung 50 des Batteriemoduls 20 bzw. von der Umgebung 50 der ersten Batteriemoduleinheit 24 kontaktierbar.
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Ferner ist der zweite, flexibel ausgebildete Spannungsabgriff 38 in der Art abgeknickt, dass der zweite, flexibel ausgebildete Spannungsabgriff 38 von der Batteriezelle 28 der zweiten Batteriemoduleinheit 66 herausragt und anschließend an dem Rahmenelement 26 der zweiten Batteriemoduleinheit 66 so anliegt, dass mittels des zweiten, flexibel ausgebildeten Spannungsabgriffs 38 ein bestimmter Winkel, insbesondere ein rechter Winkel, entsteht. Hierdurch ist der zweite, flexibel ausgebildete Spannungsabgriff 38 insbesondere von der Umgebung 50 des Batteriemoduls 20 bzw. von der Umgebung 50 der zweiten Batteriemoduleinheit 66 kontaktierbar. Hierdurch kann der erste, flexibel ausgebildete Spannungsabgriff 36 der ersten Batteriemoduleinheit 24 vorzugsweise mit dem zweiten, flexibel ausgebildeten Spannungsabgriff 38 der zweiten Batteriemoduleinheit 66 elektrisch leitend verbunden werden.
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Die Batteriezelle 28 ist insbesondere als eine aus zwei Hülleneinheiten, insbesondere Deckfolien, zusammengeschweißte Hülle ausgebildet. Eine der beiden Folien wird umlaufend größer ausgeführt als die andere Deckfolie. Damit ergibt sich ein umlaufend freier siegelfähiger Rand an der Batteriezelle 28. Der Siegelrand wird insbesondere frei zugänglich, wenn die Terminal-Tabs bzw. die Spannungsabgriffs-Elemente 36, 38 um einen bestimmten Winkel, insbesondere um 90°, umgebogen werden.
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Mit anderen Worten sind die Tabs 36, 38 zum Spannungsabgriff als Verbindung der Batteriezelle 28 nach außen ausgebildet, wobei diese umgeknickt werden und beispielsweise mit dem Rahmen Laser verschweißt verbunden werden.
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8 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine schematische Darstellung eines Batteriemoduls 20 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Batteriemodul 20 gemäß 8 kann gemäß dem Batteriemodul 20 gemäß 5 und/oder gemäß dem Batteriemodul 20 gemäß 6 und/oder gemäß dem Batteriemodul 20 gemäß 6 ausgebildet sein. Im Unterschied dazu zeigt 8 das Batteriemodul 20 in einer Explosionsdarstellung.
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Ferner weist das Batteriemodul 20 gemäß 8 zumindest zwei Endplatten 74, 76 auf, wobei an einer Endplatte 74, 76 zumindest jeweils eine Batteriemoduleinheit anordenbar ist. In dieser vorteilhaften Ausführung weist das Batteriemodul 20 eine erste Endplatte 74 und eine zweite Endplatte 76 auf, wobei die erste Endplatte 74 auf einer ersten Seite des Batteriemoduls 20 angeordnet ist und die zweite Endplatte 76 auf einer der ersten Seite bezüglich der Batteriemoduleinheiten gegenüberliegenden, zweiten Seite des Batteriemoduls 20 angeordnet ist.
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Ferner kann zwischen den Endplatten 74, 76 und einer jeweiligen Batteriemoduleinheit ein Dichtelement 78 angeordnet sein. Ferner kann in einer Endplatte 74 eine Einlassöffnung 80 und/oder eine Auslassöffnung 80 angeordnet werden. Mittels der Einlassöffnung 80 kann ein Fluid, insbesondere ein Temperierfluid, in das Batteriemodul 20 hineinfließen. Mittels der Auslassöffnung 80 kann ein Fluid, insbesondere ein Temperierfluid, aus dem Batteriemodul 20 herausgeleitet werden.
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Das Batteriemodul 20 weist dieser vorteilhaften Ausführung insbesondere zwei Deckel 82, 83 auf. Vorzugsweise ist ein erster Deckel 82 auf einer ersten Seite des Batteriemoduls 20 insbesondere senkrecht zu einer Endplatte 74, 76 angeordnet. Ein zweiter Deckel 83 kann insbesondere auf einer ersten Seite gegenüberliegenden, zweiten Seite des Batteriemoduls 20 insbesondere senkrecht zu einer Endplatte 74, angeordnet sein.
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Ferner kann das Batteriemodul 20 in einer Weiterentwicklung zumindest ein Trägerelement 84, 86 aufweisen. Mittels des Trägerelements 84, 86 können insbesondere die Batteriemoduleinheiten stabilisiert werden. Hierfür können der erste Deckel 82 und der zweite Deckel 83 mittels einer Mehrzahl an Befestigungselementen 88 an dem Trägerelement 84, 86 angeordnet werden. In dieser vorteilhaften Ausführungsform weist das Batteriemodul 20 zwei Trägerelemente 84, 86 auf. Der erste Deckel 82 und der zweite Deckel 83 sind insbesondere mittels einer Mehrzahl an Befestigungselementen 88 an einem ersten Trägerelement 84 und einem zweiten Trägerelement 86 angeordnet. Als Befestigungselementen 88 können beispielsweise Schrauben, Nieten, Nägel, Stifte oder weitere mechanischer Befestigungselemente 88 verwendet werden. Mittels des Verbunds der Deckeln 82, 83 und den Trägerelementen 84, 86 kann insbesondere der Druck, welcher mittels des Temperierfluids aufgebracht wird kompensiert bzw. aufgenommen werden. Ein Trägerelement kann beispielsweise als ein Verbindungsrahmen ausgebildet werden, wobei diese insbesondere die Batteriezellen 28 stabilisiert, sodass diese nicht rutschen bzw. nicht verschieben.
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Weiterhin weisen die Batteriezellen 28 der Batteriemoduleinheiten jeweils zumindest einen flexibel ausgebildeten Spannungsabgriff 36, 38 auf, insbesondere auf einer ersten Seite der Batteriezelle 28. In einer Weiterentwicklung kann eine Batteriezelle 28 ferner einen weiteren, flexibel ausgebildeten Spannungsabgriff aufweisen. Der erste, flexibel ausgebildete Spannungsabgriff 36 der ersten Batteriemoduleinheit 24 kann vorzugsweise mit dem zweiten, flexibel ausgebildeten Spannungsabgriff 38 der zweiten Batteriemoduleinheit 66 elektrisch leitend verbunden sein. Eine solche Verbindung kann beispielsweise über einen Zellverbinder 90 ausgebildet sein. Mit anderen Worten können mittels des Zellverbinders 90 die jeweiligen Spannungsabgriffe, 36, 38 der Batteriezellen 28 verbunden werden. Ein Batteriemodul 20 kann insbesondere mehrere Zellverbinder 90 zum Verbinden der Spannungsabgriffe 36, 38 der jeweiligen Batteriezellen aufweisen. Hierdurch kann insbesondere Spannung aus der Batteriezelle 28 abgegriffen werden. Beispielsweise kann ein Batteriemodul 20 hierdurch in Serie verschaltet werden oder parallel verschaltet werden. Die Batteriezellen 28 können hierfür insbesondere um 180° Grad gedreht zueinander angeordnet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010013034 A1 [0002]
