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Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Vorrichtung nach Gattung des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs, einem System nach Gattung des unabhängigen Systemanspruchs sowie einem Verfahren nach Gattung des unabhängigen Verfahrensanspruchs.
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Stand der Technik
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Heutige Elektrofahrzeuge und Hybridfahrzeuge werden mit Hochenergie- bzw. Hochleistungsbatterien betrieben. Um eine zufriedenstellende Leistungsbereitstellung und Lebensdauer zu erreichen, müssen die Batterien hierbei in einem engen Temperaturbereich betrieben werden. Hierzu müssen die Batteriesysteme mittels effizienter Kühlsysteme entsprechend gekühlt werden. Bei hohen Leistungsanforderungen und/oder hohen Umgebungstemperaturen haben sich hierbei insbesondere Flüssigkeitskühlkonzepte als besonders geeignet herausgestellt. Allerdings stoßen selbst solche Kühlsysteme bei hoher Last an ihre Grenzen und limitieren die Leistungsfähigkeit der Batteriesysteme, indem die Systeme zur Vermeidung von Überhitzung regelmäßig gedrosselt werden müssen.
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Offenbarung der Erfindung
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Gegenstand der Erfindung ist gemäß einem ersten Aspekt eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs, ein System mit den Merkmalen des unabhängigen Systemanspruchs sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen System sowie dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
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Der erfindungsgemäße Batteriezellenverbinder gemäß dem Hauptanspruch dient insbesondere der seriellen Verschaltung von Batteriezellen. Hierbei ist der Vorteil des Batteriezellenverbinders vor allem darin zu sehen, dass durch dessen erfindungsgemäßen Aufbau eine besonders effektive Kühlung von Batteriezellen und damit unter Gewährleistung einer langen Lebensdauer eine hohe Leistungsfähigkeit der Batteriesysteme erreicht werden kann. Ferner wird durch die optimale Kühlung auch eine höhere thermische Sicherheit mit sehr geringen Temperaturunterschieden innerhalb eines Batteriesystems erreicht. Zudem kann mit Hilfe des erfindungsgemäßen Aufbaus ein besonders kompaktes Batteriesystemdesign mit geringeren Übergangswiderständen ermöglicht werden.
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Der erfindungsgemäße Batteriezellenverbinder kann hierbei vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einem Elektro- oder Hybridfahrzeug eingesetzt werden. Ebenso ist ein Einsatz in Lastkraftwagen, Kränen, Gabelstaplern, Schiffen, Flugobjekten oder stationären Systemen denkbar.
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Der erfindungsgemäße Batteriezellenverbinder zur seriellen Verschaltung von Batteriezellen umfasst hierbei ein erstes Verbindungselement zur Herstellung einer Verbindung mit einem ersten Batteriepol einer ersten Batteriezelle sowie ein zweites Verbindungselement zur Herstellung einer Verbindung mit einem zweiten Batteriepol einer zweiten Batteriezelle. Hierbei sind die Verbindungselemente erfindungsgemäß formkorrespondierend zueinander ausgebildet und derart seriell miteinander verschaltbar, dass eine die Batteriezellen umgebende Kontaktfläche maximierbar ist, um eine effektive Kühlung der Batteriezellen zu gewährleisten.
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Der erfindungsgemäße Batteriezellenverbinder ist vorzugsweise zweiteilig gebildet und aus einem ersten und einem zweiten Verbindungselement zusammengesetzt. Hierbei ist der Batteriezellenverbinder vorteilhafterweise zur elektrischen Verbindung von Rundzellen vorgesehen und kann dabei insbesondere zwei übereinander angeordnete Zellen seriell miteinander verschalten. Im Rahmen einer stabilen Anordnung ist der gegenständliche Batteriezellenverbinder hierbei zumindest tlw. aus einem Metallwerkstoff gebildet. Im Hinblick auf eine möglichst verlustarme elektrische Verbindung ist der Batteriezellenverbinder dabei vorzugsweise zumindest tlw. aus einem Kupferwerkstoff, zumindest tlw. aus einem Aluminiumwerkstoff oder zumindest tlw. aus einem Eisenwerkstoff gebildet. Der erste Pol einer Batteriezelle kann hierbei vorzugsweise der Pluspol der betreffenden Batteriezelle sein, wohingegen der zweite Pol der Batteriezelle dann entsprechend als Minuspol ausgestaltet ist. Zumindest sind der erste und der zweite Pol entsprechend unterschiedlich zueinander gepolt, sodass einer der beiden Pole als Pluspol und der andere als Minuspol gebildet ist. Unter einer zueinander formkorrespondierenden Ausbildung ist im Rahmen der Erfindung zu verstehen, dass die Form des ersten Verbindungselementes zumindest tlw. komplementär zur Form des zweiten Verbindungselementes ausgebildet ist und die Form des ersten Verbindungselementes folglich bspw. zumindest tlw. passgenau in die Form des zweiten Verbindungselementes eingeführt werden kann, oder andersherum. Die gegenständlichen Verbindungselemente weisen hierbei vorzugsweise eine zumindest tlw. zylindrische, kegelförmige, quaderförmige, kugelförmige oder pyramidale Form auf und besitzen vorteilhafterweise einen Verbindungsbereich zur Verbindung der Verbindungselemente untereinander sowie einen Befestigungsbereich zur Befestigung der Verbindungselemente an die Pole der Batteriezellen. Im Hinblick auf eine einfache Verbindung der Verbindungselemente kann ein Verbindungselement, insbesondere der Verbindungsbereich des betreffenden Verbindungselementes beispielsweise auch zumindest teilweise trichterförmig ausgebildet sein und eine Einführschräge zur einfachen Einführung des formkorrespondierenden zweiten Verbindungselementes aufweisen. Der Befestigungsbereich der gegenständlichen Verbindungselemente ist hingegen vorzugsweise zumindest teilweise abgeflacht, bzw. plattenförmig ausgebildet, um eine einfache Befestigung der Verbindungselemente an die Pole der Batteriezellen zu gewährleisten.
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Im Rahmen einer stabilen, sicheren und langlebigen Verbindung von Batteriezellen kann erfindungsgemäß vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass Aussparungen zur Gasabführung vorgesehen sind. Die Aussparungen zur Gasabführung können hierbei vorzugsweise in dem zweiten Verbindungselement vorgesehen sein und hierbei vorzugsweise in Form von seitlich in das Verbindungselement eingebrachten Bohrungen oder dergleichen ausgestaltet sein. Anstelle von seitlich eingebrachten Bohrungen kann das Verbindungselement auch stegartige Ausnehmungen verschiedener Größe aufweisen, die vorzugsweise regelmäßig entlang des Verbindungselementes verteilt sind. Alternativ oder kumulativ zu innerhalb des ersten Verbindungselementes angeordneten Aussparungen, können die Aussparungen auch innerhalb des zweiten Verbindungselementes angeordnet sein.
Im Hinblick auf eine einfache und stabile Verbindung von Batteriezellen kann erfindungsgemäß ferner vorgesehen sein, dass die Verbindungselemente kraftschlüssig miteinander verbindbar sind, wobei vorzugsweise Gewinde zur kraftschlüssigen Verbindung vorgesehen sind. Im Rahmen einer kraftschlüssigen Verbindung zwischen den Verbindungselementen kann hierbei insbesondere eine Schraubverbindung vorgesehen sein, wobei das zweite Verbindungselement vorzugsweise ein Innengewinde und das erste Verbindungselement ein zumindest tlw. korrespondierendes Außengewinde umfasst und die Verbindungselemente somit auf einfache Weise miteinander über Schraubverbindungen kraftschlüssig verbunden werden können. Es versteht sich, dass ebenso ein Innengewinde an das zweite Verbindungselement und ein Außengewinde an das erste Verbindungselement angeordnet sein kann.
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Ferner ist es im Hinblick auf eine einfache und stabile Verbindung von Batteriezellen ebenfalls denkbar, dass die Verbindungselemente formschlüssig miteinander verbindbar sind, wobei vorzugsweise Steckverbindungen zur formschlüssigen Verbindung vorgesehen sind. Die Steckverbindungen können hierbei vorzugsweise in Form von Klemmverbindungen gebildet sein, wobei insbesondere das zweite Verbindungselement eine vorzugsweise zentral angeordnete Ausnehmung zur Einführung des ersten Verbindungselementes aufweist, das dann mittels einer in Verbindungsrichtung wirkenden Kraft innerhalb des zweiten Verbindungselementes reversibel verklemmt werden kann. Zur Ausübung einer Klemmkraft kann das erste und/oder zweite Verbindungselement hierbei insbesondere federelastisch gebildet sein. Alternativ oder kumulativ können wahlweise noch kleine vorsprungartige Verklemmelemente, wie Widerhaken oder dergleichen vorgesehen sein, welche die Batteriezellen in verklemmter Form halten. Es versteht sich zudem, dass alternativ auch das erste Verbindungselement eine Ausnehmung zur Einführung des zweiten Verbindungselementes aufweisen kann, sodass dann das zweite Verbindungselement innerhalb des ersten Verbindungselementes reversibel verklemmt werden kann.
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Im Rahmen einer festen und stabilen Verbindung kann des Weiteren vorgesehen sein, dass die Verbindungselemente stoffschlüssig mit den Batteriezellen verbindbar sind, wobei die Verbindungselemente vorzugsweise verschweißt sein können. Hierbei weisen die Verbindungselemente vorzugsweise Befestigungsbereiche auf, die als potenzielle Verbindungsstellen zur stoffschlüssigen Verbindung mit den Polen von Batteriezellen vorgesehen sind. Die Befestigungsbereiche können hierbei vorzugsweise gut zugänglich ausgestaltet, insbesondere zumindest tlw. an die Form eines Batteriepols angepasst sein, sodass bspw. auf einfache Weise eine stoffschlüssige Verbindung zwischen einem Verbindungselement und dem betreffenden Batteriepol herstellbar ist. Alternativ zu einer verschweißten stoffschlüssigen Verbindung sind auch geklebte oder gelötete stoffschlüssige Verbindungen denkbar.
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Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist zudem ein Batteriesystem. Das Batteriesystem umfasst hierbei eine Mehrzahl von Batteriezellen, eine Mehrzahl von voranstehend beschriebenen Batteriezellenverbindern sowie einen Zellträger zur Aufnahme der Batteriezellen. Hierbei zeichnet sich das gegenständliche Batteriesystem dadurch aus, dass die Batteriezellen derart innerhalb des Zellträgers angeordnet und seriell über die Batteriezellenverbinder miteinander verschaltet sind, dass eine die Batteriezellen umgebende Kontaktfläche maximierbar ist, um eine effektive Kühlung der Batteriezellen zu gewährleisten. Hiermit weist das System die gleichen Vorteile auf, wie sie bereits ausführlich in Bezug auf den erfindungsgemäßen Batteriezellenverbinder beschrieben worden sind. Der gegenständlich vorgesehene Zellträger ist hierbei vorzugsweise zumindest tlw. aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material mit einer elektrischen Leitfähigkeit von zumindest weniger als 10-5 S/cm, insbesondere zumindest tlw. aus einem Kunststoff gebildet. Hierbei kann der Zellträger auch wahlweise aus einem Metallwerkstoff gebildet und zur Isolation mit einer entsprechenden Kunststoffbeschichtung versehen sein. Neben einer Mehrzahl von voranstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Batteriezellenverbindern zur seriellen Verbindung von Batteriezellen, kann im Hinblick auf eine Vergrößerung der Ladungskapazität des Batteriesystems auch eine parallele Verschaltung mittels zusätzlicher Verbindungselemente zur parallelen Verschaltung der Batteriezellen vorgesehen sein. Die zusätzlichen Verbindungselemente können hierbei in Form von stegartigen Verbindungsmitteln oder in einem einfachen Fall auch in Form von Kabeln gebildet sein. Hierbei sind die zusätzlichen Verbindungselemente vorzugsweise zumindest tlw. aus einem Metallwerkstoff, insbesondere zumindest tlw. aus einem Kupferwerkstoff, einem Aluminiumwerkstoff oder einem Eisenwerkstoff gebildet.
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Im Hinblick auf ein möglichst leistungsfähiges Batteriesystem kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass ein Kühlkanal zur Kühlung der Batteriezellen in das gegenständliche Batteriesystem integriert ist, wobei der Kühlkanal vorzugsweise zwischen den Batteriezellen und dem Zellträger angeordnet ist und wobei die Batteriezellen insbesondere derart innerhalb des Zellträgers angeordnet sind, dass die Oberfläche des Kühlkanals maximierbar ist. Die erfindungsgemäße Maximierbarkeit der die Batteriezellen umgebenden Kontaktfläche bzw. die Maximierbarkeit der Oberfläche des Kühlkanals basiert hierbei insbesondere auf der speziellen Ausgestaltung und Anordnung der erfindungsgemäßen Batteriezellenverbinder, indem trotz einer stabilen Befestigung der Batteriezellen lediglich ein minimaler Bereich einer äußeren Kontaktfläche der Batteriezellen als Verbindungsfläche genutzt wird. Eine maximale Oberfläche bedeutet hierbei eine maximale Fläche zur Wärmeabführung. Zur Wärmeabführung bzw. als Wärmeübertragungsmedium ist hierbei insbesondere ein flüssiges, vorteilhafterweise nichtleitendes Kühlmittel mit einer spezifischen Leitfähigkeit unter Standardbedingungen von weniger als 10-5 S/cm, wie bspw. destilliertes Wasser, Hydrofluoroether oder dielektrische Flüssigkeiten oder dergleichen, vorgesehen.
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Im Rahmen einer effektiven Kühlung des gegenständlichen Batteriesystems kann vorteilhafterweise ferner vorgesehen sein, dass Dichtmittel zur Abdichtung des Kühlkanals nach außen vorgesehen sind, wobei die Dichtmittel vorzugsweise zumindest tlw. zwischen der Zellträgerwand und den Polen der Batteriezellen angeordnet sind. Die gegenständlichen Dichtmittel können vorzugweise aus einem Kunststoff, insbesondere aus Gummi gebildet sein. Hierbei können die Dichtmittel insbesondere so ausgelegt und an die Zellträgerwand eingepresst sein, dass die Dichtungen unter jeglichen Betriebsbedingungen über die gesamte Lebensdauer dicht bleiben. Zum Anpressen der Dichtungen an die Zellträgerwand können hierbei insbesondere zusätzliche Befestigungselemente wie Schrauben, Nieten oder dergleichen vorgesehen sein.
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Im Hinblick auf eine schnelle Umrüstbarkeit des gegenständlichen Batteriesystems, insbesondere hinsichtlich einer schnellen Befüllung und Entleerung kann erfindungsgemäß vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass der Zellträger Ein- und Austrittsöffnungen zur Einführung und Abführung eines Kühlmittels aufweist. Die Ein- und Austrittsöffnungen können hierbei vorzugweise in Form von Bohrungen ausgestaltet sein und insbesondere jeweils zwischen zwei nebeneinander angeordneten Batteriezellen und/oder Batteriezellverbindern angeordnet sein.
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Im Rahmen eines langlebigen, sicheren und skalierbaren Batteriesystems ist es ebenfalls denkbar, dass ein Kanal zur Gasabführung und zur elektrischen Verschaltung vorgesehen ist. Der Kanal zur Gasabführung verläuft hierbei vorzugsweise zumindest tlw. durch die vorteilhafterweise innerhalb der Verbindungselemente vorgesehenen Aussparungen hindurch und ist dabei innerhalb des Zellträgers angeordnet, sodass durch diesen Kanal auch zusätzliche Verbindungselemente zur parallelen Verschaltung der Batteriezellen verlaufen können. Im Hinblick auf einen einfachen und flexibel zugänglichen Spannungsabgriff des gegenständlichen Batteriesystems können ferner Abgriffe zum Spannungsgriff vorgesehen sein, die vorzugsweise stoffschlüssig mit einem Verbindungselement verbunden und insbesondere an eine Außenseite des Zellträgers angeordnet sind.
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Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist zudem ein Verfahren zur Herstellung eines Batteriesystems. Hierbei weist das Verfahren zur Herstellung eines Batteriesystems den Schritt eines Herstellens einer ersten stoffschlüssigen Verbindung zwischen einem ersten Verbindungselement und einem ersten Pol einer ersten Batteriezelle, den Schritt eines Herstellens einer zweiten stoffschlüssigen Verbindung zwischen einem zweiten Verbindungselement und einem zweiten Pol einer zweiten Batteriezelle sowie den Schritt eines Herstellens einer kraftschlüssigen oder formschlüssigen Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Verbindungselement zur seriellen Verschaltung der ersten und zweiten Batteriezelle auf. Hiermit weist das Verfahren die gleichen Vorteile auf, wie bereits ausführlich in Bezug auf den erfindungsgemäßen Batteriezellenverbinder und das erfindungsgemäße System beschrieben worden sind. Es versteht sich, dass die einzelnen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auch in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden können. Zusätzlich zu den beschriebenen Schritten kann das erfindungsgemäße Verfahren auch den Schritt eines Einsetzens der kraftschlüssig oder formschlüssig mit dem gegenständlichen Batteriezellenverbinder verbundenen Batteriezellen in einen Zellträger umfassen.
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Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist zudem ein Kraftfahrzeug, umfassend einen voranstehend beschriebenen Batteriezellenverbinder, insbesondere umfassend ein voranstehend beschriebenes Batteriesystem.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Batteriezellenverbinders zur seriellen Verschaltung von Batteriezellen gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer Schnittansicht,
- 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Batteriezellenverbinders zur seriellen Verschaltung von Batteriezellen gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer Schnittansicht,
- 3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Batteriesystems, umfassend eine Mehrzahl von Batteriezellen, eine Mehrzahl von Batteriezellenverbindern und einen Zellträger zur Aufnahme der Batteriezellen in einer Draufsicht,
- 4 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Batteriesystems aus 3 gemäß einer Schnittansicht eines Schnittes entlang der Schnittlinie I-I,
- 5 eine weitere schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Batteriesystems aus 4 mit einer Darstellung der Gasverteilung.
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In den Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale identische Bezugszeichen verwendet.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Batteriezellenverbinders 2 zur seriellen Verschaltung von Batteriezellen 4 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer Schnittansicht. Hierbei umfasst der Batteriezellenverbinder 2 ein erstes Verbindungselement 2a zur Herstellung einer Verbindung mit einem ersten Batteriepol 6a einer ersten Batteriezelle 4a und ein zweites Verbindungselement 2b zur Herstellung einer Verbindung mit einem zweiten Batteriepol 6b einer zweiten Batteriezelle 4b, wobei die Verbindungselemente 2a, 2b hierbei formkorrespondierend zueinander ausgebildet und derart seriell miteinander verschaltet sind, dass eine die Batteriezellen 4 umgebende Kontaktfläche 8 maximierbar ist, um eine effektive Kühlung der Batteriezellen 4 zu gewährleisten. Die Verbindungselemente 2a und 2b des vorliegend zweiteilig gebildeten Batteriezellenverbinders 2 sind hierbei kraftschlüssig miteinander verbindbar. Hierzu ist an dem ersten Verbindungselement 2a ein Außengewinde 12a und an dem zweiten Verbindungselement 2b entsprechend ein korrespondierendes Innengewinde 12b angeordnet, sodass eine einfache und stabile Verbindung der Batteriezellen 4a und 4b über eine einfache Schraubverbindung hergestellt werden kann.
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Innerhalb des zweiten Verbindungselementes 2b sind ferner Aussparungen 10 zur Gasabführung vorgesehen. Die Aussparungen 10 dienen hierbei insbesondere der Abführung von im Betrieb eines Batteriesystems 1 entstehenden Batteriegasen und gewährleisten eine stabile und sichere, insbesondere eine langlebige Verbindung von Batteriezellen 4. Die Aussparungen 10 zur Ausgasung können hierbei vorzugsweise in Form von seitlich in das Verbindungselement 2b eingebrachten Bohrungen ausgestaltet sein. Anstelle von seitlich eingebrachten Bohrungen kann das Verbindungselement 2b auch stegartige Ausnehmungen verschiedener Größe aufweisen, die vorzugsweise regelmäßig entlang des Verbindungselementes 2b verteilt sind. Alternativ oder kumulativ zu innerhalb des zweiten Verbindungselementes 2b angeordneten Aussparungen 10, können die Aussparungen auch innerhalb des ersten Verbindungselementes 2a angeordnet sein. An den Befestigungsbereichen 3 sind die Verbindungselemente 2a, 2b vorliegend stoffschlüssig mit den Batteriezellen 4 verbunden. Im Rahmen einer stoffschlüssigen Verbindung können die Verbindungselemente 2a, 2b hierbei insbesondere mit den Batteriezellen 4 verschweißt sein. Die Befestigungsbereiche 3 sind hierbei vorzugsweise gut zugänglich ausgestaltet und insbesondere zumindest tlw. an die Form eines Batteriepols 6a, 6b angepasst, sodass auf einfache Weise eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Verbindungselement 2a, 2b und dem betreffenden Batteriepol 6a, 6b herstellbar ist. Alternativ zu einer verschweißten stoffschlüssigen Verbindung sind auch geklebte oder gelötete stoffschlüssige Verbindungen denkbar.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Batteriezellenverbinders 2 zur seriellen Verschaltung von Batteriezellen 4 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer Schnittansicht. Gemäß diesem zweiten Ausführungsbeispiel sind die Verbindungselemente 2a, 2b nicht kraftschlüssig, sondern formschlüssig miteinander über Steckverbindungen 14 miteinander verbunden. Die Steckverbindungen 14 sind vorliegend in Form von Klemmverbindungen gebildet, wobei das zweite Verbindungselement 2b vorliegend eine zentral angeordnete Ausnehmung zur Einführung des ersten Verbindungselementes 2a aufweist, sodass das erste Verbindungselement 2a dann mittels einer in Verbindungsrichtung wirkenden Kraft innerhalb des zweiten Verbindungselementes 2b reversibel verklemmt wird. Hierbei können wahlweise noch kleine vorsprungartige - hier nicht dargestellte - Verklemmelemente, wie Widerhaken oder dergleichen vorgesehen sein, welche die Batteriezellen 4 in verklemmter Form halten. Es versteht sich zudem, dass alternativ auch das erste Verbindungselement 2a eine Ausnehmung zur Einführung des zweiten Verbindungselementes 2b aufweisen kann, sodass dann das zweite Verbindungselement 2b innerhalb des ersten Verbindungselementes 2a reversibel verklemmt werden kann.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Batteriesystems 1, umfassend eine Mehrzahl von Batteriezellen 4, eine Mehrzahl von Batteriezellenverbindern 2 und einem Zellträger 16 zur Aufnahme der Batteriezellen 4 in einer Draufsicht. In der vorliegend dargestellten Draufsicht sind lediglich die oberhalb der Batteriezellen 4 an einer Oberseite des vorliegenden Zellträgers 16 angeordneten Befestigungselemente 32 zu erkennen, die unmittelbar an die erfindungsgemäßen Batteriezellenverbinder 2 angeordnet sind. Ferner sind vorliegend die Eintrittsöffnungen 24a zur Einführung eines Kühlmittels zu erkennen.
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4 zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Batteriesystems 1 aus 3 gemäß einer Schnittansicht eines Schnittes entlang der Schnittlinie I-I. Gemäß der dargestellten Schnittansicht sind vorliegend jeweils zwei seriell miteinander verschaltete erste und zweite Batteriezellen 4a, 4b innerhalb des Zellträgers 16 angeordnet. Die serielle Verschaltung der Batteriezellen 4 erfolgt hierbei über die erfindungsgemäßen Batteriezellenverbinder 2. Mittels der Batteriezellenverbinder 2 sind die Batteriezellen 4 hierbei derart seriell miteinander verschaltet, dass eine die Batteriezellen 4 umgebende Kontaktfläche 8 maximiert ist um eine effektive Kühlung der Batteriezellen 4 zu gewährleisten. Der gegenständliche Zellträger 16 zur Aufnahme der Batteriezellen 4 ist hierbei vorzugsweise aus einem Kunststoff gebildet und weist einen Kühlkanal 18 zur Kühlung der Batteriezellen 4 auf. Der Kühlkanal 18 ist hierbei vorzugsweise zwischen den Batteriezellen 4 und den Zellträgerwänden 20 angeordnet. Zur Wärmeabführung bzw. als Wärmeübertragungsmedium kann hierbei insbesondere ein flüssiges, vorteilhafterweise ein nicht leitendes Kühlmittel, wie bspw. destilliertes Wasser, Hydrofluoroether oder dielektrische Flüssigkeiten oder dergleichen in den Kanal 18 eingeführt werden. Zur Abdichtung des Kanals 18 nach außen sind ferner Dichtmittel 22 vorgesehen, die vorliegend zumindest tlw. zwischen dem Zellträger 16 und den Polen 6a, 6b der Batteriezellen 4 angeordnet sind. Die Dichtmittel 22 können hierbei vorzugsweise aus einem Kunststoff, insbesondere aus Gummi oder dergleichen gebildet sein. Hierbei können die Dichtmittel 22 insbesondere so ausgelegt und an den Zellträger angepasst sein, dass die Dichtungen 22 unter jeglichen Betriebsbedingungen vorzugsweise über die gesamte Lebensdauer des gegenständlichen Batteriesystems 1 dicht bleiben. Zum Anpassen der Dichtelemente 22 sind vorliegend in Form von Schrauben gebildete Befestigungselemente 30 vorgesehen. Neben einer Mehrzahl von erfindungsgemäßen Batteriezellenverbinden 2 zur seriellen Verschaltung von Batteriezellen 4, ist vorliegend im Hinblick auf eine Vergrößerung der Ladungskapazität des Batteriesystems 1 auch eine parallele Verschaltung mittels zusätzlicher Verbindungselemente 28 vorgesehen. Neben einer vorliegend stegartig ausgebildeten Verbindung kann eine solche Verbindung im einfachsten Fall auch in Form von Kabeln oder dergleichen ausgestaltet sein. Zur Einführung und Abführung eines Kühlmittels weist der Zellträger 16 ferner Ein- und Austrittsöffnung 24a, 24b auf, über die das entsprechende Kühlmittel aus dem Zellträger ein- und ausgeführt werden kann. Die Ein- und Austrittsöffnungen 24a, 24b können hierbei vorzuweisen Form von Bohrungen oder dergleichen ausgestaltet und insbesondere jeweils zwischen zwei nebeneinander angeordneten Batteriezellen 4 und/oder Batteriezellenverbindern 2 angeordnet sein.
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5 zeigt eine weitere schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Batteriesystems 1 aus 4 mit einer Darstellung der Gasverteilungswege 34. Über den vorliegend innerhalb des Zellträgers 16 angeordneten Kanal 26 zur Gasabführung sowie zur elektrischen Verschaltung können die während eines Betriebs eines gegenständlichen Batteriesystems 1 gebildeten Batteriegase nach außen abgeführt werden, was insbesondere eine stabile, sichere und langlebige Verbindung der Batteriezellen 4 gewährleistet. Der Kanal 26 zur Gasabführung verläuft hierbei vorzugsweise zumindest tlw. durch die innerhalb der Verbindungselemente 2 vorgesehenen Aussparungen 10 hindurch. Mit Hilfe der Anordnung des Kanals 26 kann über die Einführung von Verbindungsmitteln 28 ferner auch eine parallele Verbindung der Batteriezellen 4 erfolgen.
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Mittels des erfindungsgemäßen Batteriezellenverbinders 2, des erfindungsgemäßen Batteriesystems 1 sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des gegenständlichen Batteriesystems 1 ist es insbesondere möglich, eine Flüssigkeitskühlung besonders effektiv zu betreiben, sodass unter Gewährleistung einer langen Lebensdauer eine hohe Leistungsfähigkeit von entsprechend gekühlten Batteriesystemen erreicht werden kann. Ferner wird durch die optimale Kühlung auch eine höhere thermische Sicherheit mit sehr geringen Temperaturunterschieden innerhalb eines Batteriesystems erreicht. Zudem kann mit Hilfe des erfindungsgemäßen Aufbaus ein besonders kompaktes Batteriesystemdesign mit geringeren Übergangswiderständen ermöglicht werden.
