-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Akkumulator mit einem Gehäuse, das zumindest zwei Gehäusewände aufweist, und mit zumindest einer Akkumulatorzelle, welche im Gehäuse aufgenommen ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Anordnung mit einem solchen Akkumulator und einer Temperiereinrichtung zum Temperieren des Akkumulators.
-
Batterien, die im Betrieb beladen und entladen werden, also Akkumulatoren, nehmen an Bedeutung zu und werden in vielen Anwendungsgebieten eingesetzt. Dabei steigen auch die Leistungsanforderungen an solchen Akkumulatoren und/oder ihre Kapazitäten. Derartige Akkumulatoren weisen in der Regel zumindest eine Akkumulatorzelle, gewöhnlich mehrere Akkumulatorzellen, auf, die in einem Gehäuse des Akkumulators aufgenommen sind.
-
Ein solcher Akkumulator ist beispielsweise aus der
DE 10 2016 125 109 A1 bekannt. Dieser Akkumulator weist mehrere zu einem Zellpaket zusammengefasste Akkumulatorzellen auf, die in einem zugehörigen Fach des Gehäuses aufgenommen sind. Das Fach wird außenseitig von Gehäusewänden des Gehäuses begrenzt.
-
Um eine zuverlässige Funktionsweise eines solchen Akkumulators, auch bei erhöhten Anforderungen und/oder schwankenden Temperaturen, erreichen zu können, ist es bekannt, derartige Akkumulatoren zu temperieren, das heißt bei Bedarf zu kühlen und/oder zu heizen. Zu diesem Zweck kommt in einer entsprechenden Anordnung neben dem Akkumulator eine Temperiereinrichtung zum Einsatz. Die Temperiereinrichtung steht gewöhnlich mit einem zugehörigen Temperierkörper mit dem Gehäuse des Akkumulators in wärmeaustauschendem Kontakt. Um den Wärmeaustausch zwischen dem Temperierkörper und dem Gehäuse zu verbessern, ist es wünschenswert, eine flächige Anlage zwischen dem Gehäuse bzw. einer Gehäusewand des Gehäuses und dem Temperierkörper zu erreichen. Dies wird in der Regel durch eine flache Ausbildung der dem Temperierkörper zugewandten Außenseite der entsprechenden Gehäusewände verbessert.
-
Derartige Gehäusewände werden gewöhnlich durch solche Herstellungsverfahren hergestellt und/oder sind derart dünnwandig, dass eine flache Herstellung der besagten Außenseite üblicherweise ein Nachbearbeiten der Gehäusewand erfordert. Dies führt zu einer Erhöhung der benötigten Herstellungsschritte und einer Erhöhung der Herstellungskosten.
-
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit der Aufgabe, für einen Akkumulator der eingangs genannten Art sowie für eine Anordnung mit einem derartigen Akkumulator und einer Temperiereinrichtung verbesserte oder zumindest andere Ausführungsformen anzugeben, die sich insbesondere durch eine vereinfachte und/oder kostengünstige Herstellung und/oder eine erhöhte Effizienz des Akkumulators auszeichnen.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, an einer Innenseite einer Gehäusewand eines Gehäuses eines Akkumulators zumindest eine Rippe integral auszuformen. Dies führt dazu, dass eine flache Ausbildung einer von der Innenseite abgewandten Außenseite bei der Herstellung der Gehäusewand an sich umgesetzt werden kann eine Nachbearbeitung zur flachen Herstellung der Außenseite entfallen kann und vorzugsweise entfällt. Auf dieser Weise wird also die Herstellung des Gehäuses und somit des Akkumulators erheblich vereinfacht und kostengünstiger.
-
Dem Erfindungsgedanken entsprechend weist der Akkumulator das Gehäuse sowie zumindest eine Akkumulatorzelle auf, die im Gehäuse aufgenommen ist. Das Gehäuse weist zumindest zwei Gehäusewände auf, wobei die jeweilige Gehäusewand eine von der zumindest einen Akkumulatorzelle abgewandte Außenseite und eine von der Außenseite abgewandte, insbesondere den Akkumulatorzellen zugewandte, Innenseite aufweist. An der Innenseite zumindest einer der Gehäusewände ist wenigstens eine von der Außenseite weg und somit nach innen gerichtete Rippe integral ausgeformt und die Außenseite flach ausgebildet. Die wenigstens eine Rippe steht also von der Innenseite nach innen ab.
-
Die nach innen abstehende Rippe führt ferner zu einer Vergrößerung der innenseitigen Fläche der Gehäusewand, so dass eine größere wärmeübertragende Fläche mit der zumindest einen Akkumulatorzelle zur Verfügung steht, die zu einer erhöhten Effizienz bei der Temperierung des Akkumulators führt. Insbesondere ist es somit möglich, Wärme effizienter von der zumindest einen Akkumulatorzelle abzuführen.
-
Eine flache Außenseite der Gehäusewand bedeutet im vorliegenden Sinne insbesondere, dass die Außenseite eben und/oder frei von Krümmungen ist.
-
Die integrale Ausformung der zumindest einen Rippe an der Innenseite bedeutet, dass die Rippe aus dem Material bzw. Werkstoff der Gehäusewand an sich geformt ist. Insbesondere sind die Gehäusewand und die Rippe gemeinsam hergestellt.
-
Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen zumindest eine der wenigstens einen Gehäusewände mit einer solchen Rippe eine Außenwand des Gehäuses ist. Das heißt, dass die Außenwand außenseitig flach ausgebildet ist und an der Innenseite der Außenwand zumindest eine solche Rippe ausgeformt ist. Dies erlaubt es insbesondere, in einer zugehörigen Anordnung mit einer Temperiereinrichtung, die einen Temperierkörper aufweist, diesen Temperierkörper flächig an der flachen Außenseite anzubringen, so dass der Wärmeaustausch zwischen der Gehäusewand und dem Temperierkörper und somit zwischen dem Akkumulator und dem Temperierkörper effizienter ist. Auch lässt sich der Temperierkörper somit vereinfacht am Gehäuse anbringen, so dass auch die Herstellung der Anordnung vereinfacht und kostengünstiger ist.
-
Vorteilhaft sind Ausführungsformen, bei denen zumindest eine der Gehäusewände mit einer solchen Rippe gemeinsam mit der Rippe durch ein Umformverfahren hergestellt ist. Dies erlaubt ein kostengünstiges Herstellen der Gehäusewand und zugleich, bedingt durch die zumindest eine integral ausgeformte Rippe, eine bereits bei der Herstellung der Gehäusewand an sich realisierte flache Herstellung der Außenseite der Gehäusewand. In der Folge lassen sich das Gehäuse und somit der Akkumulator besonders einfach, präzise und kostengünstig herstellen. Gleiches gilt für die Herstellung der Anordnung.
-
Vorstellbar ist es ferner, zumindest zwei der Gehäusewände des Gehäuses gemeinsam durch ein Umformverfahren herzustellen.
-
Eine besondere Synergie ergibt sich, wenn zumindest eine der Gehäusewände mit einer solchen Rippe durch Strangpressen gemeinsam mit der Rippe hergestellt ist. Auf dieser Weise lassen sich sowohl die flache Außenseite als auch die zumindest eine Rippe einfach und kostengünstig, insbesondere ohne Nachbearbeitung, herstellen.
-
Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen zwischen der Innenseite wenigstens einer eine solche Rippe aufweisenden Gehäusewand und der wenigstens einen Akkumulatorzelle ein Spalt ausgebildet ist, wobei der Spalt zumindest teilweise, bevorzugt gänzlich, mit einer Vergussmasse gefüllt ist. Dies führt zu einer besseren Wärmeübertragung zwischen der zumindest einen Akkumulatorzelle und der Gehäusewand, so dass die zumindest eine Akkumulatorzelle besser temperiert werden kann. Darüber hinaus wird durch die abstehende Ausbildung der Rippen der Spalt im Vergleich zu einer flachen Ausbildung der Innenseite verkleinert, so dass insgesamt weniger Vergussmasse benötigt ist. In der Folge ist die Herstellung des Akkumulators weiter vereinfacht und kostengünstiger.
-
Prinzipiell kann an der Innenseite der Gehäusewand lediglich eine solche Rippe ausgeformt sein.
-
Bevorzugt sind an der Innenseite der Gehäusewand zumindest zwei derartige Rippen integral ausgeformt, welche vorzugsweise zueinander beabstandet sind. Dies führt zu einer erhöhten mechanischen Stabilität an der Außenseite der Gehäusewand und/oder einer weiter vergrößerten wärmeübertragenden Fläche und/oder erlaubt eine größer dimensionierte Ausbildung der Gehäusewand.
-
Die Rippen der jeweiligen Gehäusewand verlaufen vorteilhaft zueinander beabstandet und parallel. Auf dieser Weise ist es insbesondere möglich, die Gehäusewand kostengünstig herzustellen und eine mechanische Stabilität in einer Vorzugsrichtung und/oder flächig zu erhöhen.
-
Die jeweilige Akkumulatorzelle weist vorteilhaft zumindest eine Elektrode und wenigstens ein aktives Material auf. Bei der Akkumulatorzelle kann es sich insbesondere um eine Pouchzelle handeln, die eine verformbare Außenhülle, insbesondere aus Metall, aufweist, in welcher die zumindest eine Elektrode und das zumindest eine aktive Material aufgenommen sind. Ebenso ist es vorstellbar, dass die jeweilige Akkumulatorzelle eine prismatische Zelle mit einem festen Zellengehäuse ist, in welchem die zumindest eine Elektrode und das zumindest eine aktive Material aufgenommen sind.
-
Prinzipiell kann im Gehäuse lediglich eine Akkumulatorzelle angeordnet sein.
-
Vorteilhaft sind Ausführungsformen, bei denen der Akkumulator zumindest zwei Akkumulatorzellen aufweist, welche im Gehäuse in einer Stapelrichtung aufeinanderfolgend angeordnet sind.
-
Vorteilhaft ist es, wenn zumindest zwei der Akkumulatorzellen zu einem Zellpaket oder Zellenmodul zusammengefasst sind, wobei das Zellpaket bevorzugt in einem von wenigstens zwei Gehäusewänden begrenzten Fach des Gehäuses angeordnet ist. Das Fach wird dabei vorzugsweise von zumindest zwei gegenüberliegenden Gehäusewänden begrenzt.
-
Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich, wenn wenigstens eine der Gehäusewände sich entlang der Stapelrichtung und zu den Akkumulatorzellen beabstandet erstreckt, wobei wenigstens eine dieser Gehäusewände an ihrer Innenseite mit wenigstens einer derartigen Rippe, das heißt einer an ihrer Innenseite integral ausgeformten Rippe, versehen ist. Bei einer derartigen Ausbildung erfolgt also eine verbesserte Wärmeübertragung zwischen den Akkumulatorzellen und der Gehäusewand, wobei an der Außenseite der Gehäusewand aufgrund ihrer flachen Ausbildung vereinfacht besagter Temperierkörper der Temperiereinrichtung flächig angebracht werden kann, so dass der Akkumulator, insbesondere die Akkumulatorzellen des Akkumulators, vereinfacht und mit einer erhöhten Effizienz temperiert werden können.
-
Bei vorteilhaften Ausführungsformen steht wenigstens eine der Rippen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Akkumulatorzellen des Zellpakets in Richtung des Zellpakets ab. Insbesondere kann die Rippe an einer der Rippe zugewandten Stirnseite des Zellpakets in einen zwischen zwei Akkumulatorzellen ausgebildeten Hohlraum zwischen den Akkumulatorzellen eindringen. Somit wird die Wärmeübertragung weiter verbessert. Dabei kann vorgesehen sein, dass ein zwischen diesen Akkumulatorzellen angeordnetes, wärmeleitendes Zwischenstück, beispielsweise ein Wärmeleitelement, mit der Rippe in wärmeaustauschendem Kontakt steht, insbesondere mit dieser in unmittelbarem Kontakt steht oder verbunden ist. Somit wird eine Temperierung des Akkumulators, insbesondere der Akkumulatorzellen, verbessert.
-
Es versteht sich, dass neben dem Akkumulator auch eine Anordnung mit einem solchen Akkumulator und einer Temperiereinrichtung mit einem Temperierkörper zum Umfang dieser Erfindung gehört.
-
Der Temperierkörper liegt hierbei vorzugsweise flächig an der flachen Außenseite einer der Gehäusewände an, an der innenseitig zumindest eine solche Rippe integral ausgeformt ist. Die flache Anlage des Temperierkörpers bedeutet hierbei nicht zwangsläufig eine unmittelbare Anlage zwischen Temperierkörper und Außenseite. Es können daher wärmeleitfähige Schichten, wie beispielsweise eine wärmeleitfähige Paste, und/oder eine den Temperierkörper an der Außenseite fixierende Verbindungsschicht, beispielsweise Klebeschicht, vorgesehen sein.
-
Selbstverständlich kann die Temperiereinrichtung auch mit dem gleichen Temperierkörper oder einem anderen Temperierkörper an der Außenseite einer anderen Gehäusewand, insbesondere flächig, anliegen.
-
Der Akkumulator und/oder die Anordnung können in einer beliebigen Anwendung zum Einsatz kommen. Insbesondere ist der Akkumulator ein solcher eines Kraftfahrzeugs und beispielsweise Bestandteil eines Antriebssystems des Kraftfahrzeugs. Entsprechendes gilt für die Anordnung.
-
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
-
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
-
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
-
Figurenliste
-
- 1 eine Teilansicht eines Akkumulators in einer isometrischen Darstellung,
- 2 einen Schnitt durch den Akkumulator.
-
Ein Akkumulator 1, wie er beispielsweise in 1 gezeigt ist, weist ein Gehäuse 2 sowie zumindest eine Akkumulatorzelle 3 auf, die in dem Gehäuse 2 aufgenommen ist. Das Gehäuse 2 weist mehrere Gehäusewände 4 auf, wobei vorzugsweise jeweils zumindest zwei Gehäusewände 4 gegenüberliegend angeordnet sind. In der in 1 gezeigten Darstellung sind insgesamt drei Gehäusewände 4 zu sehen, wobei zwei der Gehäusewände 4 jeweils eine Außenwand 5 des Gehäuses 2 bilden, wohingegen die andere Gehäusewand 4 eine Innenwand 6 des Gehäuses 2 bildet. Die Außenwände 5 verlaufen aneinander anschließend und relativ zueinander geneigt, insbesondere quer zueinander, und umschließen somit einen Innenraum 7 des Gehäuses 2, in dem die zumindest eine Akkumulatorzelle 3 aufgenommen ist. Die Innenwand 6 verläuft parallel zu einer der Außenwände 5 und dieser gegenüberliegend sowie quer zur anderen Außenwand 5 und unterteilt den Innenraum 7 des Gehäuses 2 in zwei Fächer 8. In dem jeweiligen Fach 8 kann zumindest eine zugehörige Akkumulatorzelle 3 angeordnet sein, wobei in 1 lediglich in einem der Fächer 8 Akkumulatorzellen 3 gezeigt sind. Die jeweilige Gehäusewand 4 weist eine von der wenigstens einen Akkumulatorzelle 3 abgewandte Außenseite 9 und eine von der Außenseite 9 abgewandte, der wenigstens einen Akkumulatorzelle 3 zugewandte Innenseite 10 auf. Zumindest eine der Gehäusewände 4, vorzugsweise wenigstens eine der Außenwände 5, weist hierbei eine flach ausgebildete Außenseite 9 sowie eine Innenseite 10 auf, an der zumindest eine von der Außenseite 9 weg und somit nach innen gerichtete, abstehende Rippe 11 auf, welche integral an der Innenseite 10 ausgeformt ist. Vorzugsweise ist die Rippe 11 gemeinsam mit der Gehäusewand 5 durch ein Umformverfahren, insbesondere durch Strangpressen, hergestellt.
-
Wie den 1 und 2 entnommen werden kann, kann die Gehäusewand 4 an der Innenseite 10 mehrere solche Rippen 11 ausgeformt haben, wobei diese Rippen 11 vorzugsweise zueinander beabstandet und parallel verlaufen.
-
Wie 1 entnommen werden kann, weist der Akkumulator 1 mehrere solche Akkumulatorzellen 3 auf, welche zu einem Zellpaket 12 zusammengefasst sind und in einer Stapelrichtung 13 aufeinanderfolgen. Die jeweilige Akkumulatorzelle 3 kann prinzipiell beliebig ausgestaltet sein. Insbesondere kann es sich bei der jeweiligen Akkumulatorzelle 3 um eine Pouch-Zelle 22 handeln. Das Zellpaket 12 ist im gezeigten Beispiel in einem zugehörigen der Fächer 8 angeordnet.
-
Wie den 1 und 2 entnommen werden kann, ist eine der gezeigten Außenwände 5 mit derartigen Rippen 11 versehen, wobei diese Außenwand 5 entlang der Stapelrichtung 13 verläuft und zu den Akkumulatorzellen 3 beabstandet ist. Wie den Figuren weiter entnommen werden kann, sind im gezeigten Beispiel die Rippen 11 entlang der Stapelrichtung 13 zueinander beabstandet und verlaufen quer zur Stapelrichtung 13.
-
Insbesondere 2 ist zu entnehmen, dass zumindest eine der Rippen 11, vorzugsweise die jeweilige Rippe 11, zwischen zwei aufeinanderfolgenden Akkumulatorzellen 3 in Richtung des Zellpakets 12 abstehen kann. Mit der jeweiligen Rippe 11 quer zur Stapelrichtung 13 fluchtend kann zwischen den Akkumulatorzellen 3 ein Zwischenstück 14 angeordnet sein, das beispielsweise ein, insbesondere in Stapelrichtung 13, komprimierbares Kompressionselement 15 und/oder ein wärmeleitfähiges Wärmeleitelement 16, insbesondere aus einem Blech, sein kann.
-
Wie insbesondere 2 entnommen werden kann, kann ferner zwischen der Innenseite 10 der Gehäusewand 4 und den Akkumulatorzellen 3, insbesondere des Zellpakets 12, ein Spalt 17 ausgebildet sein. Dieser Spalt 17 kann, obwohl nicht gezeigt, mit einer wärmeleitfähigen Vergussmasse gefüllt sein, um eine Wärmeübertragung zwischen den Akkumulatorzellen 3 und der Gehäusewand 4 zu verbessern.
-
Wie 1 entnommen werden kann, kann der Akkumulator 1 eine Steuerungselektronik 18 aufweisen, welche quer zur Stapelrichtung 13 stirnseitig am Zellpaket 12 angebracht sein kann.
-
Der Akkumulator 1 kann Bestandteil einer Anordnung 19 sein, welche neben dem Akkumulator 1 einen Temperierkörper 20 einer im Übrigen nicht gezeigten Temperiereinrichtung 21 umfasst. Der in den 1 und 2 gestrichelt angedeutete Temperierkörper 20 tauscht mit dem Gehäuse 2 und somit mit den Akkumulatorzellen 3 Wärme aus, um die Akkumulatorzellen 3 und/oder die Steuerungselektronik 18 zu temperieren, insbesondere zu kühlen. Hierbei liegt der Temperierkörper 20, gegebenenfalls unter Zwischenlage einer wärmeleitfähigen und/oder haftenden, nicht gezeigten Schicht flächig an der flachen Außenseite 9 der Gehäusewand 4 mit der zumindest einen Rippe 11 an.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102016125109 A1 [0003]
