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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batteriezelle für ein Batteriesystem für ein Kraftfahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung ein Batteriesystem mit einer gattungsgemäßen Batteriezelle.
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Batteriesysteme für Kraftfahrzeuge weisen zumeist eine Mehrzahl von Batteriezellen auf, welche miteinander elektrisch verschaltet und zum Schutz vor äußeren Einflüssen in einem Batteriegehäuse angeordnet sind. Es sind unterschiedliche Konzepte für Batteriesysteme für Kraftfahrzeuge bekannt, welche sich insbesondere in der Ausbildung der Batteriezellen voneinander unterscheiden. Hierbei sind insbesondere Pouchzellen und Rundzellen hervorzu heben.
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Bei Pouchzellen ist das Aktivmaterial der Batteriezelle in einem verschlossenen Beutel angeordnet, welcher sich in Abhängigkeit eines Alterungszustands der Pouchzelle ausdehnen kann. Hierbei müssen die Siegelnähte der Pouchfolien dem sich einstellenden Innendruck standhalten. Pouchzellen sind verhältnismäßig kostengünstig herstellbar und zudem besonders gut kühlbar. Aufgrund der zumeist flachen Ausführung der Beutel und ihrer ebenen Flächen ist ein Wärmeübergang zur Umgebung, anderen Zellen aber auch Wärmeableitenden Bauelementen, technisch relativ einfach realisierbar.
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Rundzellen weisen eine starre Zellwandung auf, welche das Aktivmaterial umgibt. Bei auf Rundzellen basierenden Batteriesystemen müssen sehr viele Rundzellen miteinander verschaltet werden. Eine Reduzierung der Anzahl der Rundzellen wäre über eine Vergrößerung des Zelldurchmessers der Rundzelle erzielbar. Auf diese Weise ließen sich Fertigungsaufwand bei der Herstellung der Rundzellen sowie der Montageaufwand des Batteriesystems reduzieren. Überdies ließe sich auf diese Weise die Energiedichte der Rundzelle erhöhen.
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Gleichwohl hat eine Vergrößerung des Zelldurchmessers den Nachteil, dass eine Kühlung der Rundzelle verschlechtert ist. Herkömmliche Rundzellen werden über die Zellwandung gekühlt. Eine Lösung für die Kühlung einer solchen Rundzelle ist aus der
US 2017/0331142 A1 bekannt. Die Rundzelle weist eine Zellwandung auf, welche das Aktivmaterial umgibt. Im Aktivmaterial ist eine zentrale, zylinderförmige Ausnehmung ausgebildet, welche sich über die gesamte Länge eines Zellinnenraums der Rundzelle erstreckt. In der Ausnehmung ist eine zylinderförmige Kühlröhre angeordnet, welche mit einem Kühlsystem fluidkommunizierend koppelbar ist. Auf diese Weise ist das Aktivmaterial von innen heraus kühlbar.
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Derartige Rundzellen mit zentraler Kühlvorrichtung haben den Nachteil, dass diese verhältnismäßig kompliziert aufgebaut sind und es zudem im Falle eines Fahrzeugcrashs leicht zu einem Austreten von Kühlfluid aus der Kühlvorrichtung und somit zu einem Kontakt von Kühlfluid und Aktivmaterial kommen kann.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einer Batteriezelle für ein Batteriesystem für ein Kraftfahrzeug sowie bei einem Batteriesystem für ein Kraftfahrzeug zu beheben oder zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Batteriezelle und ein Batteriesystem zu schaffen, die auf eine einfache und kostengünstige Art und Weise eine verbesserte Kühlung der Batteriezelle gewährleisten und/oder einen Kontakt zwischen Aktivmaterial und Kühlfluid besser vermeiden.
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Voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Demnach wird die Aufgabe durch eine Batteriezelle für ein Batteriesystem für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 sowie durch ein Batteriesystem für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 8 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Batteriezelle beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Batteriesystem und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Batteriezelle für ein Batteriesystem für ein Kraftfahrzeug gelöst. Die Batteriezelle weist eine Zellwandung und einen Aktivteil auf, wobei die Zellwandung einen geschlossenen Zellinnenraum mit einer Innenraumlänge und einem Innenraumdurchmesser bildet. Der Aktivteil ist im Zellinnenraum angeordnet. Erfindungsgemäß weist die Zellwandung eine sich in den Zellinnenraum erstreckende Einstülpung mit einem Kopfende auf, wobei das Kopfende im Aktivteil endet. Die Einstülpung bildet eine in eine Umgebung der Batteriezelle geöffnete Aufnahme zur Aufnahme einer Kühlvorrichtung.
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Die Zellwandung der Batteriezelle ist vorzugsweise aus mehreren Wandungsteilen zusammengesetzt. Fügestellen der Zellwandung sind vorzugsweise durch Schweißen, Crimpen, Löten, Pressen, Kleben oder dergleichen realisiert. Die Zellwandung weist ein Wandungsmaterial, wie beispielsweise ein Metall, Faserverbundwerkstoff oder dergleichen, auf. Vorzugsweise weist die Zellwandung einen elektrischen Isolator, wie beispielsweise eine Lackschicht oder dergleichen, auf, um ein unbeabsichtigtes Kurzschließen der Batteriezellen zu vermeiden.
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Die Zellwandung bildet den geschlossenen Zellinnenraum. Unter einem geschlossenen Zellinnenraum wird insbesondere ein wasserdichter, vorzugsweise fluiddichter, Zellinnenraum verstanden. Auf diese Weise ist das Aktivmaterial vor äußeren Einflüssen geschützt. Die Innenraumlänge ist eine Erstreckung des Zellinnenraums entlang einer Zelllängsachse der Batteriezelle. Der Innenraumdurchmesser ist eine Erstreckung des Zellinnenraums quer zur Zelllängsachse. Ein Innenraumquerschnitt kann beispielsweise rund, rechteckig, insbesondere quadratisch, sechseckig oder dergleichen ausgebildet sein. Eine Form eines Zellquerschnitts der Batteriezelle entspricht vorzugsweise einer Form des Innenraumquerschnitts. Die Zellwandung weist vorzugsweise, insbesondere im Bereich der Einstülpung, eine besonders hohe thermische Leitfähigkeit auf. Vorzugsweise weist die Zellwandung hierfür beispielsweise, Kupfer, Aluminium, Stahl oder dergleichen auf.
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Der Aktivteil ist im Zellinnenraum angeordnet. Vorzugsweise ist der Aktivteil derart im Zellinnenraum angeordnet, dass dieser die Zellwandung kontaktiert. Hierbei ist es bevorzugt, dass der Aktivteil die Zellwandung großflächig, vorzugsweise die komplette Innenseite der Zellwandung, kontaktiert. Der Aktivteil ist vorzugsweise als Zellwickel ausgebildet. Vorzugsweise weist der Aktivteil zum Speichern elektrischer Energie Aktivmaterial sowie zur Vermeidung eines Kurzschlusses elektrisches Isolatormaterial auf. Das Aktivmaterial weist vorzugsweise Lithium oder dergleichen auf.
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Unter einer Einstülpung wird im Rahmen der Erfindung vorzugsweise eine Ausbildung verstanden, welche eine größere Erstreckung in Längenrichtung als in Breitenrichtung aufweist. Die Einstülpung erstreckt sich in den Zellinnenraum hinein in Richtung eines oberen Endes der Batteriezelle. Vorzugsweise erstreckt sich die Einstülpung koaxial zu einer Längsachse der Batteriezelle. Die Einstülpung ist vorzugsweise durch Umformen, wie beispielsweise Tiefziehen, der Zellwandung hergestellt. Die Einstülpung erstreckt sich nur durch einen Teil des Zellinnenraums und endet demnach im Zellinnenraum. Die Einstülpung ist vom Aktivteil derart umgeben, dass das Kopfende der Einstülpung vom Aktivteil umgeben ist. Vorzugsweise kontaktiert der Aktivteil die Einstülpung, insbesondere großflächig. Demnach ist die Einstülpung vorzugsweise in dem Aktivteil eingebettet, sodass ein verbesserter Wärmeübergang zwischen Aktivteil und Einstülpung bereitgestellt ist. Vorzugsweise erstreckt sich die Einstülpung derart in den Zellinnenraum, dass ein Abstand der Einstülpung in radialer Richtung zur Zellwandung größer oder gleich einem Abstand der Einstülpung zum oberen Ende der Batteriezelle ist.
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Die Zellwandung kann erfindungsgemäß auch mehrere Einstülpungen aufweisen, welche vorzugsweise gleichmäßig über die Batteriezelle verteilt angeordnet sind. Somit ist eine gezielte Kühlung unterschiedlicher Bereiche des Aktivmaterials erzielbar.
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Ferner bildet die Einstülpung auf einer dem Aktivteil abgewandten Seite der Zellwandung die Aufnahme, die zur Aufnahme einer Kühlvorrichtung ausgebildet ist. Zur Gewährleistung des Einführens der Kühlvorrichtung ist die Aufnahme zu einer Umgebung der Batteriezelle hin geöffnet. Eine in der Aufnahme angeordnete Kühlvorrichtung ist durch die Zellwandung vom Aktivteil getrennt. Durch die Kühlvorrichtung strömendes Kühlfluid ist somit durch eine Vorrichtungswandung der Kühlvorrichtung und die Zellwandung vom Aktivteil getrennt. Aufgrund der sich nicht durch den kompletten Zellinnenraum erstreckenden Einstülpung erfolgen Kühlfluidzufuhr und Kühlfluidabfuhr der Kühlvorrichtung auf derselben Seite der Einstülpung bzw. Batteriezelle.
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Dabei kann die Wärmezu- und Abfuhr einphasig erfolgen, durch Aufheizung oder Abkühlung von Gas oder Flüssigkeit, weiterhin durch einen wärmeleitenden Feststoff, wie etwa Aluminium. Dieser kann vorzugsweise in Form eines Spikes realisiert werden. Weiterhin kann der Wärmetransport auch durch einen Phasenwechsel des genutzten Mediums realisiert werden, wie beispielsweise in Form einer Heatpipe.
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Eine erfindungsgemäße Batteriezelle hat gegenüber herkömmlichen Batteriezellen den Vorteil, dass durch die Einstülpung mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine Kühlung der Batteriezelle verbessert ist. Zudem hat die Einstülpung den Vorteil, dass eine Kopplung der Batteriezelle mit einer Kühlvorrichtung verbessert ist, da Kühlfluidzufuhr und Kühlfluidabfuhr auf derselben Seite der Batteriezelle erfolgen können. Weiterhin kann das Volumen im Zentrum der Batteriezelle funktional genutzt werden, wenn durch die Einstülpung der zumeist in Rundzellen ohnehin vorhandene leere Innenraum in seiner Ausdehnung vergrößert wird. Letzteres vergrößert den minimalen Krümmungsradius mit dem das Aktivmaterial, etwa in Form eines Wickels, zu prozessieren ist. Überdies weist die erfindungsgemäße Batteriezelle einen verbesserten Schutz in einer Crashsituation auf, da durch die Einstülpung eine verbesserte Trennung von Kühlfluid und Aktivteil bereitgestellt ist. Ferner hat die erfindungsgemäße Batteriezelle den Vorteil, dass durch die begrenzte Erstreckung der Einstülpung ein Aktivteil mit besonders hoher Energiedichte bereitstellbar ist.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einer Batteriezelle vorgesehen sein, dass sich die Einstülpung über eine Einstülpungslänge von mindestens 10% der Innenraumlänge des Zellinnenraums in den Zellinnenraum erstreckt. Das bedeutet, dass zumindest ein Teilbereich des Zellinnenraums eine verbesserte Kühlung aufweist. Weiter bevorzugt beträgt die Einstülpungslänge mindestens 20%, besonders bevorzugt mindestens 30%, der Innenraumlänge. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine verbesserte Kühlung der Batteriezelle gewährleistet ist.
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Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass sich die Einstülpung über eine Einstülpungslänge von maximal 95% der Innenraumlänge des Zellinnenraums in den Zellinnenraum erstreckt. Weiter bevorzugt beträgt die Einstülpungslänge maximal 75%, besonders bevorzugt maximal 50%, der Innenraumlänge. Es kann erfindungsgemäß auch vorgesehen sein, dass sich die Einstülpung über eine Einstülpungslänge von 10% der Innenraumlänge in den Zellinnenraum erstreckt. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine verbesserte Kühlung sowie eine hohe Leistungsdichte der Batteriezelle gewährleistet sind.
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Weiter bevorzugt ist die Batteriezelle als Rundzelle ausgebildet. Demnach weist die Batteriezelle vorzugsweise eine zylinderförmige Ausbildung mit einem runden Querschnitt auf. Die Rundzelle entspricht von den äußeren Abmessungen vorzugsweise mindestens einem 18650 Zellformat und weiter bevorzugt mindestens einem 21700 Zellformat. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine Batteriezelle mit hoher Leistungsdichte, verbesserter Kühlung sowie verbessertem Crashverhalten bereitgestellt ist.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Einstülpung einen Einstülpungsdurchmesser auf, welcher zwischen 10% und 50% des Innenraumdurchmessers beträgt. Die Einstülpung kann derart ausgebildet sein, dass der Einstülpungsdurchmesser zum Kopfende hin abnimmt oder konstant bleibt. Eine Abnahme kann stetig, insbesondere linear oder sprunghaft bzw. stufenförmig erfolgen. Der Innenraumdurchmesser der Batteriezelle ist vorzugsweise konstant. Ein Aufnahmedurchmesser der Aufnahme nimmt vorzugsweise zum Kopfende hin ab oder ist konstant. Ein kleinerer Einstülpungsdurchmesser hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine höhere Energiedichte bereitgestellt ist. Ein größerer Einstülpungsdurchmesser hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine verbesserte Kühlung der Batteriezelle bereitgestellt ist.
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Vorzugsweise ist die Einstülpung koaxial zu einer Längsachse der Batteriezelle angeordnet. Demnach ist die Einstülpung vorzugsweise mittig an einer Unterseite der Batteriezelle angeordnet und erstreckt sich in Richtung einer Oberseite der Batteriezelle durch den Innenraum, wobei die Einstülpung am Kopfende im Innenraum endet. Vorzugsweise ist die Einstülpung rotationssymmetrisch zur Längsachse ausgebildet. Insbesondere ist in dieser bevorzugten Ausführungsform der Aktivteil vorzugsweise als Wickel ausgeführt, der an der Einstülpung anliegt bzw. diese zumindest teilweise umschließt und auf diese Weise eine gute thermische Kopplung bei gleichzeitigen Fertigungs-Vorteilen erreicht, da die Einstülpung kann als Wickeldorn verwendet werden kann. Alternativ kann die Einstülpung nicht rotationssymmetrisch, sondern spiegelsymmetrisch zu einer oder mehrerer durch die Längsachse verlaufenden Spiegelebenen ausgebildet sein. Auch in diesem Fall ist der Aktivteil vorzugsweise derart ausgeführt, dass die Einstülpung umschlossen wird bzw. direkter Kontakt besteht. Auch in diesem Fall kann dies vorzugweise durch Verwendung der Einstülpung als Wickeldorn bei der Fertigung eines Wickels erreicht werden. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine Kopplung der Batteriezelle mit einer Kühlvorrichtung verbessert ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Aufnahme überwiegend oder zumindest teilweise zylinderförmig, kegelförmig, stumpfkegelförmig oder rund kegelförmig ausgebildet. Eine hierfür komplementäre Kühlvorrichtung eines Batteriesystems ist somit in die Aufnahme einführbar und mit dieser über eine kraftschlüssige Pressverbindung, insbesondere Kegelpressverbindung, oder eine stoffschlüssige Klebverbindung lösbar oder unlösbar verbindbar. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine Schnittstelle zum Koppeln mit der Kühlvorrichtung bereitgestellt ist.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Batteriesystem für ein Kraftfahrzeug gelöst. Das Batteriesystem weist eine Grundplatte mit einer Kühlvorrichtung auf, wobei die Kühlvorrichtung eine Ausstülpung mit einem Kühlfluidkanal zum Durchleiten eines Kühlfluids aufweist. Erfindungsgemäß weist das Batteriesystem eine erfindungsgemäße Batteriezelle auf, wobei die Ausstülpung in die Aufnahme der Batteriezelle eingeführt ist.
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Die Grundplatte ist vorzugsweise plattenförmig ausgebildet. Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Grundplatte als Teil eines Systemgehäuses des Batteriesystems ausgebildet ist. Vorzugsweise ist in der Grundplatte mindestens ein Kühlfluidkanal zum Durchleiten des Kühlfluids ausgebildet. Die Grundplatte weist vorzugsweise eine besonders hohe thermische Leitfähigkeit auf. Vorzugsweise weist die Grundplatte einen elektrischen Isolator auf.
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Die Ausstülpung erstreckt sich von der Grundplatte weg. Innerhalb der Ausstülpung ist der Kühlfluidkanal zum Durchleiten des Kühlfluids ausgebildet. Der Kühlfluidkanal der Ausstülpung ist vorzugsweise mit dem Kühlfluidkanal der Grundplatte fluidkommunizierend gekoppelt. Die Ausstülpung weist vorzugsweise ein Material mit einer besonders hohen thermischen Leitfähigkeit, wie beispielsweise Kupfer, Aluminium oder dergleichen, auf, sodass ein hoher Wärmeaustausch zwischen dem Kühlfluid und der Ausstülpung gewährleistet ist. Vorzugsweise entspricht das Material der Ausstülpung dem Material der Grundplatte. Weiter bevorzugt sind Ausstülpung und Grundplatte miteinander monolithisch ausgebildet und aus einem Halbzeug hergestellt.
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Die Ausstülpung ist vorzugsweise derart in der Aufnahme der Batteriezelle angeordnet, dass ein besonders vorteilhafter Wärmeaustausch zwischen der Ausstülpung der Grundplatte und der Einstülpung der Batteriezelle bereitgestellt ist. Die Ausstülpung ist demnach vorzugsweise als Pressverbindung, insbesondere Kegelpressverbindung, in der Aufnahme angeordnet. Alternativ ist die Ausstülpung mittels eines Klebstoffs, insbesondere mit hoher thermischer Leitfähigkeit in der Aufnahme stoffschlüssig gehalten. Somit ist die Batteriezelle über das durch den Kühlfluidkanal strömende Kühlfluid kühlbar. Weiterhin kann das Material der Ausstülpung selbst im Sinne von Wärmeleitung ohne den Einsatz eines Kühlfluids zur Kühlung genutzt werden. Weiter bevorzugt ist die Batteriezelle über die Einstülpung und die Ausstülpung mit der Grundplatte elektrisch gekoppelt. Somit ist die Batteriezelle über die Grundplatte elektrisch verschaltet.
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Bei dem erfindungsgemäßen Batteriesystem ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einer Batteriezelle gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat das erfindungsgemäße Batteriesystem gegenüber herkömmlichen Batteriesystemen den Vorteil, dass durch die Paarung von Einstülpung der Batteriezelle und Ausstülpung der Grundplatte mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine Kühlung der Batteriezelle verbessert ist. Zudem hat dies den Vorteil, dass die Kopplung der Batteriezelle mit der Grundplatte verbessert ist, da Kühlfluidzufuhr und Kühlfluidabfuhr auf derselben Seite der Batteriezelle realisiert sind. Überdies weist das erfindungsgemäße Batteriesystem einen verbesserten Schutz in einer Crashsituation auf, da durch die Einstülpung und Ausstülpung eine verbesserte Trennung von Kühlfluid und Aktivteil bereitgestellt ist. Ferner hat das erfindungsgemäße Batteriesystem den Vorteil, dass durch die begrenzte Erstreckung der Einstülpung ein Aktivteil mit besonders hoher Energiedichte bereitstellbar ist.
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Besonders bevorzugt weist die Kühlvorrichtung mehrere über die Grundplatte verteilte Ausstülpungen auf, wobei die Ausstülpungen jeweils in eine Aufnahme einer erfindungsgemäßen Batteriezelle eingeführt sind. Die Ausstülpungen sind vorzugsweise gleichmäßig oder regelmäßig über die Grundplatte verteilt. Vorzugsweise sind die Kühlfluidkanäle der Ausstülpungen mit dem Kühlfluidkanal der Grundplatte fluidkommunizierend gekoppelt. Somit sind mehrere Batteriezellen mit der Grundplatte thermisch gekoppelt. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine besonders effiziente Kühlung mehrerer Batteriezellen bereitgestellt ist.
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Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Batteriezellen über die Grundplatte elektrisch miteinander verschaltet sind. Die elektrische Verschaltung ist vorzugsweise über die Kontaktierung der Ausstülpungen mit den Einstülpungen realisiert. Die Batteriezellen sind vorzugsweise miteinander parallelgeschaltet. Es kann erfindungsgemäß auch vorgesehen sein, dass die Batteriezellen in Reihe geschaltet sind. Alternativ können die Batteriezellen auch teilweise parallelgeschaltet und teilweise in Reihe geschaltet sein. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine Verschaltung der Batteriezellen über die Grundplatte bereitgestellt ist.
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Eine erfindungsgemäße Batteriezelle sowie ein erfindungsgemäßes Batteriesystem werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
- 1 in einer Schnittdarstellung eine erfindungsgemäße Batteriezelle gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, und
- 2 in einer Seitenansicht ein erfindungsgemäßes Batteriesystem gemäß einer bevorzugten Ausführungsform.
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Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 und 2 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist eine erfindungsgemäße Batteriezelle 1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform schematisch in einer Schnittdarstellung abgebildet. Die Batteriezelle 1 ist als Rundzelle ausgebildet und weist eine Längsachse 14 auf. Eine Zellwandung 3 der Batteriezelle 1 bildet einen Zellinnenraum 5, in welchem ein Aktivteil 4 der Batteriezelle 1 angeordnet ist. Der Zellinnenraum 5 weist entlang der Längsachse 14 eine Innenraumlänge 6 sowie einen radial zur Längsachse 14 einen Innenraumdurchmesser 7 auf.
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Ein in dieser Darstellung unterer Bereich der Zellwandung 3 bildet eine Einstülpung 8 mit einem Kopfende 9, welche sich derart in den Zellinnenraum 5 erstreckt, dass das Kopfende 9 im Zellinnenraum 5 angeordnet ist. Die Einstülpung 8 ist somit in den Aktivteil 4 eingebettet. Auf einer dem Aktivteil 4 abgewandten Seite bildet die Einstülpung 8 eine nach außen geöffnete Aufnahme 10 zur Aufnahme einer Kühlvorrichtung 11 (vgl. 2). Die Einstülpung 8 weist entlang der Längsachse 14 eine Einstülpungslänge 12 und radial zur Längsachse 14 einen sich zum Kopfende 9 hin verjüngenden Einstülpungsdurchmesser 13 auf. Somit ist die Aufnahme 10 stumpfkegelförmig ausgebildet.
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2 zeigt ein erfindungsgemäßes Batteriesystem 2 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform schematisch in einer Seitenansicht. Das Batteriesystem 2 weist eine Grundplatte 15 mit einer Kühlvorrichtung 11 auf. Die Kühlvorrichtung 11 weist mehrere Ausstülpungen 16 auf. Die Ausstülpungen 16 sind vorzugsweise monolithisch mit der Grundplatte 15 ausgebildet. Zum Durchleiten eines Kühlfluids ausgebildete Kühlfluidkanäle 17 der Kühlvorrichtung 11 erstrecken sich durch die Grundplatte 15 sowie in die Ausstülpungen 16 und aus den Ausstülpungen 16 hinaus. Die Kühlfluidkanäle 17 der Grundplatte 15 und der Ausstülpungen 16 sind fluidkommunizierend miteinander gekoppelt.
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Die Ausstülpungen 16 der Kühlvorrichtung 11 sind jeweils in einer Aufnahme 10 einer Batteriezelle 1 angeordnet. Die Ausstülpungen 16 weisen eine Außenkontur auf, welche einer Innenkontur der Aufnahmen 10 entspricht und sind mittels einer Pressverbindung mit der jeweiligen Aufnahme 10 verbunden. Auf diese Weise ist ein besonders vorteilhafter Wärmeaustausch zwischen der Kühlvorrichtung 11 und den Einstülpungen 8 der Batteriezellen 1 gewährleistet. Vorzugsweise sind die Batteriezellen 1 über die Ausstülpungen 16 miteinander elektrisch verschaltet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Batteriezelle
- 2
- Batteriesystem
- 3
- Zellwandung
- 4
- Aktivteil
- 5
- Zellinnenraum
- 6
- Innenraumlänge
- 7
- Innenraumdurchmesser
- 8
- Einstülpung
- 9
- Kopfende
- 10
- Aufnahme
- 11
- Kühlvorrichtung
- 12
- Einstülpungslänge
- 13
- Einstülpungsdurchmesser
- 14
- Längsachse
- 15
- Grundplatte
- 16
- Ausstülpung
- 17
- Kühlfluidkanal
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2017/0331142 A1 [0005]
