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Die Erfindung betrifft eine Batterieanordnung mit einem Batteriegehäuse mit einem Gehäuseunterteil und einem auf dem Gehäuseunterteil angeordneten Gehäusedeckel. Weiterhin weist die Batterieanordnung mindestens ein im Batteriegehäuse angeordnetes Batteriemodul auf, welches mindestens eine Batteriezelle umfasst, wobei das mindestens eine Batteriemodul eine eine Oberseite definierende erste Seite aufweist und derart im Batteriegehäuse angeordnet ist, dass die Oberseite des Batteriemoduls dem Gehäusedeckel zugewandt ist und in zumindest einem Bereich der Oberseite einen Abstand zum Gehäusedeckel aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Bereitstellen einer Batterieanordnung.
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Heutige Batteriesysteme, insbesondere Hochvoltbatterien für Elektro- oder Hybridfahrzeuge, haben meist nur eine einseitige Kühlung, die von der Unterseite des Batteriesystems verbaut ist. Eine zweiseitige oder mehrseitige Kühlung zur Verbesserung der Kühlleistung kann oft nur eingeschränkt realisiert werden, insbesondere hinsichtlich der Effizienz. Dies ist bedingt durch Maßketten und Toleranzen, die eine effiziente und exakte Anbindung der Module an die Kühleinrichtung, wie zum Beispiel eine Kühlplatte, nicht ermöglichen.
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Beispielsweise beschreibt die
DE 10 2008 059 967 A1 eine Batterie mit einer im Batteriegehäuse angeordneten Wärmeleitplatte, wobei die Wärmeleitplatte ober- oder unterseitig an den Einzelzellen der Batterie befestigt ist. Dabei sind die Einzelzellen vorzugsweise mit der Polseite zur Wärmeleitplatte hin angeordnet und die Wärmeleitplatte weist Aussparungen auf, wobei die Polkontakte der Einzelzellen durch die Aussparungen durchragen. Zellverbinder können dann an den Polkontakten, die durch die Wärmeleitplatte hindurchgeführt sind, befestigt werden.
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Weiterhin beschreibt die
DE 10 2008 034 873 A1 eine Batterie mit mehreren Einzelzellen, insbesondere Rundzellen, und einem Kühlkörper mit Aussparungen, in welche jeweils eine Einzelzelle in Längsausdehnung angeordnet ist.
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Weiterhin beschreibt die
EP 2 104 121 A1 eine Batterie mit mehreren in einem Batteriegehäuse angeordneten Batteriemodulen, wobei ein solches Batteriemodul wiederum ein Modulgehäuse aufweist, dessen oberer Teil über zwei parallel zueinander verlaufende elastische Materialstreifen thermisch an einem Gehäusedeckel angebunden ist.
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Bei allen diesen Varianten kommt es entweder bedingt durch die Geometrie der Ausbildung oder bedingt durch fertigungsinduzierte Toleranzen unweigerlich zu mehr oder weniger großen Spalten oder Lufteinschlüssen zwischen den Batteriezellen und den betreffenden Kühlkörpern beziehungsweise Kühleinrichtungen. Derartige Einflüsse mindern die Effizienz der Kühlung.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Batterieanordnung und ein Verfahren bereitzustellen, die eine möglichst effiziente Anbindung einer Batteriezelle oder eines Batteriemoduls an eine Kühleinrichtung ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Batterieanordnung und ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.
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Eine erfindungsgemäße Batterieanordnung weist ein Batteriegehäuse mit einem Gehäuseunterteil und einem auf dem Gehäuseunterteil angeordneten Gehäusedeckel auf. Die Batterieanordnung umfasst weiterhin mindestens ein im Batteriegehäuse angeordnetes Batteriemodul, welches mindestens eine Batteriezelle aufweist, wobei das mindestens eine Batteriemodul eine eine Oberseite definierende erste Seite aufweist und derart im Batteriegehäuse angeordnet ist, dass die Oberseite des Batteriemoduls dem Gehäusedeckel zugewandt ist und in zumindest einem Bereich der Oberseite einen Abstand zum Gehäusedeckel aufweist. Weiterhin ist zwischen der Oberseite des Batteriemoduls und dem Gehäusedeckel eine einen Zwischenraum zwischen dem zumindest einen Bereich der Oberseite und dem Gehäusedeckel vollständig ausfüllende Wärmeleitmasse angeordnet, wobei die Batterieanordnung mindestens ein Dichtelement aufweist, welches zumindest den Zwischenraum zumindest partiell abdichtet.
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Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass durch das Ausfüllen von Zwischenräumen zwischen der Oberseite eines Batteriemoduls und einem Gehäusedeckel mit einer Wärmeleitmasse wie beispielsweise einer gut wärmeleitenden Vergussmasse eine besonders effiziente thermische Anbindung der Moduloberseite an den Gehäusedeckel bewerkstelligt werden kann. Es lässt sich aber nicht nur eine gute thermische Anbindung realisieren, durch die Wärmeleitmasse können vor allem auch starke toleranzbedingte Höhenunterschiede verschiedener Bereiche der Zelloberseite oder auch verschiedener Oberseiten jeweiliger Batteriezellen ausgeglichen werden. Dies ermöglicht es wiederum, den Gehäusedeckel als Kühldeckel auszuführen. In einer einfachsten Form kann dies dadurch bereitgestellt sein, dass der Gehäusedeckel aus metallischem Material ist und zum Beispiel von kühlender Luft außenseitig angeströmt wird, um die Wärme von der Batterie abzutransportieren. Der Gehäusedeckel kann auch an eine Kühleinrichtung angebunden sein oder selbst als eine solche Kühleinrichtung, zum Beispiel mit Kühlkanälen, ausgebildet sein, wie dies später näher erläutert wird. Der besonders große Vorteil der Erfindung besteht jedoch darin, dass sich durch das Vorsehen der Wärmeleitmasse gerade in Kombination mit dem Dichtelement eine möglichst großflächige Anbindung der Moduloberseite an den Gehäusedeckel zum Bereitstellen einer solchen Kühlfunktion erreicht werden kann. Die Wärmeleitmasse kann zum Beispiel im Zuge eines Verfahrens zum Bereitstellen einer solchen Batterieanordnung in den Zwischenraum in Form einer flüssigen oder zähflüssigen Masse eingespritzt beziehungsweise injiziert werden, wobei das Dichtelement dafür sorgt, dass diese Wärmeleitmasse im flüssigen oder zähflüssigen Zustand nicht aus diesem Zwischenraum herausfließen kann. Die Wärmeleitmasse kann daraufhin aushärten beziehungsweise ausgehärtet werden. Jegliche Art von Spalten oder Lufteinschlüssen zwischen der Moduloberseite und dem Gehäusedeckel können so eliminiert werden. Dies erlaubt folglich eine besonders effiziente Umsetzung einer Deckelkühlung zur Kühlung des zumindest einen Batteriemoduls beziehungsweise der von diesem umfassten Batteriezelle.
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Die Batterieanordnung kann beispielsweise eine Hochvoltbatterie, zum Beispiel für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, bereitstellen. Dabei kann die Batterieanordnung auch mehrere Batteriemodule aufweisen. Das mindestens eine Batteriemodul umfasst vorzugsweise mehr als nur eine Batteriezelle, das heißt mehrere Batteriezellen. Beispielsweise kann ein solches Batteriemodul durch eine Zellgruppe beziehungsweise einen Zellpack bereitgestellt sein. Ein solcher Zellpack kann darüber hinaus ein Modulgehäuse aufweisen, welches zum Beispiel nach oben und/oder unten hin offen ausgebildet sein kann und welches zum Beispiel die Form einer das Modul umlaufenden Verspannung haben kann. Mit anderen Worten kann ein solches Modulgehäuse lediglich eine Tragstruktur zum Tragen beziehungsweise Zusammenhalten der Batteriezellen des Batteriemoduls aufweisen. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass ein Modul lediglich als eine Zellgruppe definiert ist, die keine eigene Tragstruktur oder ein eigenes Gehäuse aufweist. Die Oberseite des Batteriemoduls kann entsprechend durch die jeweiligen Oberseiten der von diesem Batteriemodul umfassten Batteriezellen und/oder einer aus deren Oberseite zumindest bereichsweise angeordneten Isolierschicht, wie diese ebenfalls später näher beschrieben wird, bereitgestellt sein. Der Begriff Oberseite bezieht sich vorliegend vorzugsweise auf die bestimmungsgemäße Einbaulage der Batterieanordnung in einem Kraftfahrzeug.
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Das Batteriemodul kann weiterhin zum Beispiel eine zweite Seite aufweisen, die der ersten Seite gegenüberliegt und die entsprechend eine Unterseite des Batteriemoduls definiert. Weiterhin kann das Batteriemodul auch eine dritte und eine vierte Seite aufweisen, die zum Beispiel eine Vorderseite und eine Rückseite des Batteriemoduls darstellen, welche das Batteriemodul in seiner Längserstreckungsrichtung begrenzen. Weiterhin kann das Batteriemodul auch eine fünfte und eine sechste Seite aufweisen, die sich ebenfalls gegenüberliegen und die das Batteriemodul beispielsweise in seiner Breite begrenzen.
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Die einzelnen Batteriezellen beziehungsweise im Allgemeinen die mindestens eine Batteriezelle kann zum Beispiel eine Lithium-Ionen-Zelle darstellen. Die Wärmeleitmasse kann, wie beschrieben, eine Masse darstellen, die in einem flüssigen oder zähflüssigen Zustand in den Zwischenraum eingefüllt werden kann und anschließend aushärtet. Die Wärmeleitmasse weist dabei vorzugsweise eine thermische Leitfähigkeit auf, die höher ist als die thermische Leitfähigkeit von Luft unter Normalbedingungen. Die Wärmeleitmasse kann zum Beispiel in Form einer Dichtmasse oder als eine Art Knetmasse bereitgestellt sein.
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Dass das Dichtelement so ausgebildet ist, dass dieses zumindest den Zwischenraum zumindest partiell abdichtet, soll dabei so verstanden werden, dass dieses Dichtelement zumindest bezogen auf die Wärmeleitmasse eine Dichtfunktion erfüllt. Gegenüber anderen Fluiden, wie zum Beispiel Luft oder anderen Gasen, muss dabei nicht notwendigerweise ebenfalls eine abdichtende Funktion bereitgestellt werden. Das Dichtelement soll also so ausgeführt sein, dass dieses ein Auslaufen der Wärmeleitmasse beim Einfüllen in den Zwischenraum aus diesem Zwischenraum verhindern kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Dichtelement, welches insbesondere als Dichtlippe ausgeführt ist, an einem die Oberseite des Batteriemoduls umlaufenden Randbereich angeordnet, welcher die Oberseite des Batteriemoduls in ihrer Länge und Breite begrenzt. Das Batteriemodul kann beispielsweise eine quaderförmige Geometrie aufweisen. Die Oberseite ist entsprechend rechteckförmig ausgebildet. Das Dichtelement kann dann entsprechend als umlaufender Rand dieses Rechtecks ausgeführt sein, der zum Beispiel in Richtung des Gehäusedeckels von der Oberseite des Batteriemoduls absteht. Das Dichtelement kontaktiert dabei den Gehäusedeckel unterseitig. Das Dichtelement stellt somit eine die Oberseite des Batteriemoduls umlaufende Verbindung zwischen dieser Oberseite und dem Gehäusedeckel des Batteriegehäuses dar. So lässt sich also vorteilhafterweise der gesamte Zwischenraum zwischen der gesamten Oberseite des Batteriemoduls um den Gehäusedeckel abdichten. Entsprechend ist es möglich, diesen gesamten Zwischenraum mit der Wärmeleitmasse auszufüllen, insbesondere bis auf einen nachfolgend noch näher erläuterten Entgasungsbereich. Die Effizienz der thermischen Anbindung an den Gehäusedeckel kann damit maximiert werden.
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Im Übrigen stellt das Batteriegehäuse vorzugsweise ein Gesamtbatteriegehäuse für die oben genannte HV-Batterie dar. Entsprechend können in diesem Batteriegehäuse mehrere solcher Batteriemodule angeordnet werden. Der Gehäusedeckel stellt dabei einen für alle Batteriemodule gemeinsam genutzten Gehäusedeckel dar. Alternativ ist es aber auch denkbar, dass das Batteriegehäuse ein Modulgehäuse ist. Mit anderen Worten ist lediglich ein einzelnes Batteriemodul, zum Beispiel in Form einer Zellgruppe, in diesem Batteriegehäuse mit dem Gehäusedeckel angeordnet. Mit anderen Worten können für jeweilige Batteriemodule einer Hochvoltbatterie eigens vorgesehene jeweilige Gehäusedeckel vorgesehen sein und entsprechende jeweilige Zwischenräume zwischen diesen Gehäusedeckeln und den betreffenden Oberseiten der jeweiligen Batteriemodule mit der Wärmeleitmasse ausgefüllt sein. Entsprechend können dann mehrere solcher Batterieanordnungen in einem gemeinsamen Gehäuse zur Bildung der Hochvoltbatterie angeordnet werden.
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Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Batterieanordnung einen nicht mit der Wärmeleitmasse befüllten, vom Zwischenraum räumlich separierten Entgasungsbereich auf, der sich an eine Entgasungseinrichtung der mindestens einen Batteriezelle anschließt und derart ausgebildet ist, dass ein aus der Entgasungseinrichtung der Batteriezelle austretendes Gas über den Entgasungsbereich zumindest aus dem Bereich zwischen der Oberseite des Batteriemoduls und dem Gehäusedeckel und insbesondere das Dichtelement durchbrechend herausführbar ist. Die mindestens eine Batteriezelle weist also eine Entgasungseinrichtung auf, die zum Beispiel als Berstmembran oder Ventil oder ähnliches im Zellgehäuse ausgeführt ist. Durch eine solche Entgasungsöffnung beziehungsweise eine solche Entgasungseinrichtung können Gase aus der Batteriezelle abgeführt werden und dadurch ein Überdruck in der Batteriezelle und ein dadurch bedingtes Explodieren der Batteriezelle verhindert werden. Um eine solche Abführung dieser Gase auch bei mit der Wärmeleitmasse ausgefülltem Zwischenraum zwischen der Oberseite des Batteriemoduls und dem Gehäusedeckel zu ermöglichen, ist nun vorteilhafterweise ein solcher Entgasungsbereich vorgesehen, der von der Wärmeleitmasse freigehalten wird. Dieser Entgasungsbereich stellt also einen freigehaltenen Kanal von einer solchen Entgasungseinrichtung der mindestens einen Batteriezelle zu einem äußeren des Batteriemoduls dar. Gerade wenn die Batteriezellen prismatische Batteriezellen darstellen, ist diese Ausführungsform besonders vorteilhaft, da prismatische Batteriezellen üblicherweise eine Entgasungseinrichtung aufweisen, die oberseitig an der betreffenden Batteriezelle angeordnet ist. Somit kann eine möglichst großflächige thermische Anbindung der Oberseiten solcher Batteriezellen an einen Gehäusedeckel ermöglicht werden und dennoch vorteilhafterweise ein Entgasungsbereich freigehalten werden, der das Entweichen möglicher in den Batteriezellen entstehender Gase ermöglicht. Dabei muss dieser Entgasungsbereich nicht notwendigerweise das Dichtelement durchbrechend herausführbar sein, sondern kann beispielsweise direkt nach oben zum Gehäusedeckel und durch eine Öffnung im Gehäusedeckel selbst, die insbesondere wiederum verschließbar ausgebildet sein kann, ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn dieser Entgasungsbereich zum Dichtelement führt. Dies ist dadurch bedingt, dass ein solcher Entgasungsbereich dann gleichzeitig mehrere Entgasungseinrichtungen jeweiliger Batteriezellen überdeckend angeordnet sein kann. Der Raumbedarf für das Vorsehen eines solchen Entgasungsbereichs kann hierdurch deutlich reduziert werden. Entsprechend steht mehr Raum zur Verfügung, der mit der Wärmeleitmasse ausgefüllt werden kann, um die Kühleffizienz zu steigern.
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Entsprechend stellt es eine weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar, wenn der Entgasungsbereich als Entgasungskanal ausgeführt ist, welcher sich über eine Oberseite des Batteriemoduls in einer Längserstreckungsrichtung des Batteriemoduls bis zu einem Bereich des Dichtelements erstreckt. Der Entgasungsbereich stellt weiterhin vorzugsweise einen Bereich dar, welcher sich unmittelbar an die Oberseiten der betreffenden Batteriezellen beziehungsweise im Allgemeinen an die Oberseite der mindestens einen Batteriezelle anschließt und sich in einer Richtung von dieser Oberseite zum Gehäusedeckel nicht vollständig bis zum Gehäusedeckel erstrecken muss. Ein solcher Entgasungskanal kann beispielsweise bereitgestellt werden, indem beim Bereitstellen der Batterieanordnung vor dem Einfüllen der Wärmeleitmasse zunächst eine Art zum Beispiel tunnelförmiger und sich in der Längserstreckungsrichtung des Batteriemoduls erstreckender Aufleger auf die Oberseiten der jeweiligen Batteriezellen aufgelegt wird, sodass sich die jeweiligen Entgasungseinrichtungen der Batteriezellen unter diesem Aufleger, aber in einem Abstand zu diesem Aufleger, befinden. Wird anschließend der Gehäusedeckel aufgesetzt und die Wärmeleitmasse injiziert, so wird der unter diesem Aufleger befindliche Bereich von der Wärmeleitmasse freigehalten. Dieser Entgasungskanal kann, wie beschrieben, bis zum Dichtelement beziehungsweise einem Bereich dieses Dichtelements führen. Das Dichtelement kann so ausgeführt sein, dass dieses automatisch von dem aus den Batteriezellen austretenden Gas durchbrochen wird, wenn der Gasdruck entsprechend hoch ist, zum Beispiel einen bestimmten Grenzwert überschreitet. Die Dichtlippe, die das Dichtelement bereitstellt, kann beispielsweise mit einem entsprechend elastischen Material, zum Beispiel einem gummiartigen Material, oder aus Silikon oder ähnlichem ausgebildet sein. Weiterhin kann die Dichtlippe so ausgebildet sein, dass sie sich unter entsprechendem Gasdruck nach außen biegt und dadurch den Weg für das austretende Gas freigibt.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das mindestens eine Batteriemodul mehrere Batteriezellen auf, welche in der Längserstreckungsrichtung nebeneinander angeordnet sind, wobei der Entgasungskanal jeweilige Entgasungseinrichtungen der Batteriezellen überdeckend angeordnet ist. Mit anderen Worten münden die jeweiligen Entgasungseinrichtungen der betreffenden Batteriezellen in einen einzelnen gemeinsamen Entgasungskanal. Diese Ausgestaltung ist besonders effizient, da somit lediglich ein einzelner Entgasungskanal pro Batteriemodul vorgesehen werden muss, wodurch Bauraum eingespart werden kann. Bevorzugt liegen die jeweiligen Entgasungseinrichtungen der Batteriezellen auf einer sich geradlinig in der Längserstreckungsrichtung erstreckenden Linie, insbesondere gedachten Linie. Dies ermöglicht eine besonders bauraumeffiziente und einfache und insbesondere geradlinige Ausbildung des Entgasungskanals.
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Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist im Gehäusedeckel oberhalb des Zwischenraums in Bezug auf eine erste Richtung von der Oberseite zum Gehäusedeckel mindestens eine verschließbare oder verschlossene Einfüllöffnung, und insbesondere zusätzlich eine verschließbare oder verschlossene Entlüftungsöffnung angeordnet. Über eine solche Einfüllöffnung kann die Wärmeleitmasse beim Bereitstellen der Batterieanordnung eingefüllt beziehungsweise injiziert werden. Eine Injektion über eine Einfüllöffnung im Gehäusedeckel ist dabei besonders vorteilhaft, da dies eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Wärmeleitmasse über die Oberseite des gesamten Batteriemoduls hinweg erlaubt. Entsprechend ist es bevorzugt, dass eine solche Einfüllöffnung zumindest in Bezug auf eine Richtung, insbesondere senkrecht zur Längserstreckungsrichtung, zentral angeordnet ist. Da der Zwischenraum, in welchen die Wärmeleitmasse eingefüllt wird, seitlich durch das Dichtelement abgedichtet ist und damit begrenzt wird, ist ein seitliches Vorsehen solcher Einfüllöffnungen weniger bevorzugt, da dies unter Umständen die Dichtfunktion beeinträchtigen würde oder zu aufwendigeren Dichtmaßnahmen führen würde, da dann beim Herausziehen einer Injektionseinrichtung aus dieser Öffnung nach dem Einfüllen der Wärmeleitmasse ein Herausfließen dieser aus dieser Öffnung verhindert werden muss. Durch eine Einfüllöffnung im Gehäusedeckel ist ein Herausfließen durch diese Öffnung bereits schwerkraftbedingt nicht möglich und es bedarf keiner weiteren Abdichtmaßnahmen. Nichtsdestoweniger ist es dennoch möglich, diese Einfüllöffnung nach dem Einfüllen der Wärmeleitmasse zum Beispiel durch einen geeigneten Verschluss, zum Beispiel einen Stöpsel oder ähnliches, zu verschließen. Diese Einfüllöffnung kann aber auch selbstverschlie-ßend ausgebildet sein, nämlich indem diese durch die austretende Füllmasse, die aushärtet, automatisch verschlossen wird. Weiterhin ist auch eine Entlüftungsöffnung im Gehäusedeckel vorgesehen. Dadurch kann während des Einfüllens der Wärmeleitmasse in den Zwischenraum die dabei verdrängte Luft aus diesem Zwischenraum durch die Entlüftungsöffnung entweichen. Diese kann nach dem Einfüllen der Wärmeleitmasse ebenso verschlossen werden wie zur Einfüllöffnung beschrieben, nämlich durch einen für die Entlüftungsöffnung vorgesehenen eigenen Deckel oder Verschluss oder durch die zum Teil aus dieser Öffnung austretende Füllmasse, das heißt der Wärmeleitmasse, wenn der Zwischenraum vollständig aufgefüllt ist. Das selbsttätige Verschließen durch die austretende Wärmeleitmasse ist besonders vorteilhaft, da hier keine zusätzlichen Verschlussmaßnahmen vorgesehen werden müssen.
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Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn die mindestens eine Einfüllöffnung in Bezug auf die erste Richtung oberhalb des Entgasungskanals angeordnet ist. Da der Entgasungskanal vorzugsweise in Längserstreckungsrichtung mittig bezüglich der Breite des Batteriemoduls verläuft, lässt sich durch eine Einfüllöffnung oberhalb dieses Entgasungskanals eine gleichmäßige Einfüllung der Wärmeleitmasse erreichen. Zugleich wird hierdurch eine seitliche Kraft auf den Entgasungskanal, zum Beispiel einen diesen abdeckenden Einleger, vermieden, was zu einer Verschiebung eines solchen Einlegers führen könnte, wenn dieser nicht befestigt ist. Durch das Einfüllen der Wärmeleitmasse oberhalb dieses Entgasungskanals und damit oberhalb eines solchen Einlegers ist ein solches Verschieben des Einlegers nicht zu befürchten. Zudem kann die Anzahl notwendiger Einfüllöffnungen auf ein Minimum reduziert werden, insbesondere auf eine, um eine gleichmäßige Verteilung der Wärmeleitmasse zu gewährleisten.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die mindestens eine Batteriezelle eine erste Seite auf, an welcher Zellpolanschlüsse der mindestens einen Batteriezelle, und insbesondere die Entgasungseinrichtung, angeordnet sind, wobei die mindestens eine Batteriezelle derart im Batteriegehäuse angeordnet ist, dass die erste Seite der mindestens einen Batteriezelle dem Gehäusedeckel zugewandt ist. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn es sich bei der Batteriezelle um eine prismatische Zelle handelt. Diese sind typischerweise im Batteriegehäuse so angeordnet, dass ihre Zellpolanschlüsse nach oben gerichtet sind. Durch die Erfindung ist es nun vorteilhafterweise möglich, trotz der toleranz- und ausbildungsbedingten unterschiedlichen höhenverschiedenen Oberflächenbereiche der Oberseiten solche Batteriezelle, an welchen die Zellpolanschlüsse der jeweiligen Batteriezellen sowie auch die Entgasungseinrichtung angeordnet sind, die jeweiligen Oberseiten der Batteriezellen zumindest bereichsweise dennoch gut thermisch an den Gehäusedeckel anzubinden, sodass eine effiziente Deckelkühlung bereitgestellt werden kann. Gleichzeitig lässt sich durch den oben beschriebenen Entgasungskanal auch ein Verschluss der oberseitigen Entgasungseinrichtungen der Batteriezellen durch die Wärmeleitmasse vermeiden. Eine Entgasung ist damit dennoch gewährleistet. Die Erfindung und ihre Ausführungsformen weisen damit besonders große Vorteile gerade bei der Verwendung von prismatischen Batteriezellen auf. Nichtsdestoweniger lässt sich die Erfindung und ihre Ausführungsformen ganz analog auch mit Pouch-Zellen umsetzen. Diese besitzen jedoch typischerweise ihre Zellpolanschlüsse nicht an der Oberseite, sondern in einem Seitenbereich zwischen Oberseite und Unterseite. Weiterhin weisen Pouch-Zellen oftmals eine umlaufende Falznaht auf, die sich also beispielsweise über die Oberseite, aber auch über die Seitenbereiche und der Unterseite erstreckt. Über eine solche Falznaht ist typischerweise auch die Entgasungsmöglichkeit der Pouch-Zellen bereitgestellt. Ein oberseitig verlaufender Entgasungskanal ist damit nicht notwendigerweise erforderlich, ein solcher Entgasungskanal könnte auch in einem Seitenbereich dieser Batteriezelle und damit nicht zwischen der Oberseite einer jeweiligen Batteriezelle und dem Gehäusedeckel vorgesehen werden. Hierdurch gestaltet sich die thermische Anbindung einer solchen Pouch-Zelle an einen Gehäusedeckel noch einfacher, da so beispielsweise der gesamte Zwischenraum zwischen der gesamten Oberseite einer solchen Pouch-Zelle und dem Gehäusedeckel mit der Wärmeleitmasse ausgefüllt werden kann. Eine elektrische Isolierung auf der Oberseite, wie dies nachfolgend näher erläutert wird, kann aber auch bei Pouch-Zellen in gleicher Weise oberseitig vorgesehen sein, selbst wenn sich an dieser Stelle nicht die Zellpole befinden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich der Entgasungskanal über einen ersten Bereich der ersten Seite der mindestens einen Batteriezelle und die Batterieanordnung weist mindestens eine elektrisch isolierende Isolierschicht auf, die in mindestens einen vom ersten Bereich verschiedenen zweiten Bereich der ersten Seite der Batteriezelle zumindest die Zellpolanschlüsse überdeckend angeordnet ist, insbesondere wobei die Entgasungseinrichtung in Bezug auf eine zweite Richtung zwischen den zwei Zellpolanschlüssen der Batteriezelle angeordnet ist, wobei sich die erste Seite der Batteriezelle in zwei zweite Bereiche und den zentralen zwischen den zwei zweiten Bereichen angeordneten ersten Bereich gliedert, über den sich der Entgasungskanal erstreckt, wobei jeweils eine elektrisch isolierende Isolierschicht in einem der zweiten Bereiche zumindest den jeweiligen Zellpolanschluss überdeckend angeordnet ist. Durch eine solche Isolierschicht kann vorteilhafterweise die Sicherheit erhöht werden. Insbesondere lässt sich durch eine solche Isolierschicht in Kombination mit dem Entgasungskanal eine vollständige elektrische Isolierung zwischen der Oberseite der jeweiligen Batteriezellen und der Wärmeleitmasse bereitstellen. Zudem kann eine solche Isolierschicht auch als Berührschutz dienen. Der Entgasungskanal beziehungsweise dessen Wandung ist dabei ebenfalls vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Material, zum Beispiel einem Kunststoff, gebildet. Bereiche der Oberseiten der Batteriezellen, die nicht vom Entgasungskanal überdeckt sind, sind entsprechend durch die beschriebene Isolierschicht von der Wärmeleitmasse isoliert. Da sich der Entgasungskanal vorzugsweise zentral in Bezug auf die Breitenrichtung in die Längserstreckungsrichtung des Batteriemoduls erstreckt, so sind also bevorzugt zwei Isolierschichten in Form zweier elektrisch isolierender Streifen links und rechts in Längserstreckungsrichtung des Batteriemoduls auf den Oberseiten der Batteriezellen vorgesehen. Bei einer andersartigen Ausbildung der Zellpolanschlüsse und der Entgasungseinrichtung in Bezug auf deren Anordnung auf den jeweiligen Oberseiten der Batteriezellen ist es aber auch denkbar, dass zum Beispiel der Entgasungskanal in einem Randbereich der Oberseite der Batteriezellen verläuft und der restliche Bereich der Oberseite durch eine einstückige Isolierschicht abgedeckt ist.
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Eine solche Isolierschicht kann zum Beispiel in Form einer Glimmerplatte oder eines sogenannten Mica-Sheets oder in Form eines Isoliertapes, das heißt eines flexiblen Isolierbands, insbesondere Klebebands, oder als Plastikplatte oder Kunststofffolie oder ähnlichem bereitgestellt sein. Eine flexible deformierbare Ausbildung dieser Isolierschicht ist dabei besonders vorteilhaft, da sie sich so der Oberflächengeometrie der Oberseiten der Batteriezellen, die durch diese Schicht zu bedecken sind, besonders gut anschmiegen kann. Dies fordert wiederum den Wärmeübertrag von den Oberseiten der Batteriezellen über die Wärmeleitmasse zum Gehäusedeckel, da hierdurch Luftspalte und Lufteinschlüsse minimiert oder vollständig eliminiert werden können.
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Die Zellpolanschlüsse sind darüber hinaus miteinander verschaltet, zum Beispiel über Zellverbinder oder Busbars oder ähnliches. Diese elektrische Verschaltung ist dann ebenso von dieser Isolierschicht bedeckt, zumindest sofern diese sich nicht unter dem Entgasungskanal befindet. Auch eventuell vorhandene elektrische oder elektronische Bauteile, die im Bereich der Modulüberseite angeordnet sind, können von dieser Isolierschicht mit abgedeckt sein. Damit wird ein umfassender elektrischer Schutz bereitgestellt und dennoch eine besonders effiziente thermische Anbindung der Oberseite der Batteriezellen an den Gehäusedeckel ermöglicht.
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Wie eingangs bereits angedeutet, ist es besonders vorteilhaft, wenn der Gehäusedeckel, wie dies gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen ist, als Kühleinrichtung ausgebildet ist und von einem Kühlmittel durchströmbare Kühlkanäle aufweist. Dadurch lässt sich eine besonders effiziente Kühlung, insbesondere eine aktive, insbesondere aktiv steuerbare, Kühlung bereitstellen. Dabei kann jedes beliebige Kühlmedium zum Durchströmen der Kühlkanäle verwendet werden, zum Beispiel ein Wasser-Glykol-Gem isch.
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Weiterhin kann die Batterieanordnung auch eine unterseitige Kühleinrichtung aufweisen. Beispielsweise kann das Batteriegehäuse einen Batterieboden umfassen, welcher dem Gehäusedeckel gegenüberliegend angeordnet ist und auf welchem das zumindest eine Batteriemodul mit seiner Unterseite angeordnet ist. Die Unterseite des Batteriemoduls ist dabei der Oberseite gegenüberliegend angeordnet. Weiterhin kann die Unterseite des zumindest einen Batteriemoduls ebenso über eine Wärmeleitmasse an diesem Batteriegehäuseboden angebunden sein. Der Batteriegehäuseboden kann ebenfalls von einem Kühlmedium durchströmbare Kühlkanäle umfassen, um eine möglichst effiziente Kühlung bereitzustellen. Der Gehäuseboden ist damit als Kühlboden ausgebildet. Der Gehäuseboden kann alternativ auch nur als Platte oder dünnes Blech ausgebildet sein, welches wiederum an eine Kühleinrichtung, wie zum Beispiel einer Platte mit integrierten Kühlkanälen, angeordnet ist. Die unterseitige Anbindung eines Batteriemoduls an einen solchen Kühlboden gestaltet sich in der Regel dadurch einfacher, da die jeweiligen Unterseiten der Batteriezellen, die vom zumindest einen Batteriemodul umfasst sind, initial zueinander ausgerichtet sein können, sodass Abstände zwischen den Unterseiten der Batteriezellen und dem Kühlboden deutlich weniger stark variieren als zum Beispiel Abstände zwischen den Oberseiten der jeweiligen Batteriezellen und dem Gehäusedeckel. Um die Wärmeleitmasse zwischen dem Kühlboden und dem zumindest einen Batteriemodul einzubringen, kann entweder zunächst die Wärmeleitmasse oberseitig auf den Kühlboden appliziert werden und anschließend das Batteriemodul in das Gehäuse auf die Wärmeleitmasse aufgesetzt und angepresst werden oder umgekehrt, auch kann zunächst das Batteriemodul im Batteriegehäuse angeordnet und befestigt werden und anschließend die Wärmeleitmasse zum Beispiel durch im Kühlboden angeordnete Einfüllöffnungen oder seitlich angeordnete Einfüllöffnungen in den Spalt zwischen den Unterseiten der Batteriezellen und dem Kühlboden initiiert werden.
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Gerade wenn sowohl der Batteriegehäuseboden als auch der Gehäusedeckel als Kühleinrichtungen ausgebildet sind, kann eine besonders effiziente Kühlung der Batteriemodule und der darin enthaltenen Batteriezellen bereitgestellt werden.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Bereitstellen einer Batterieanordnung, wobei ein Gehäuseunterteil bereitgestellt wird, in welchem mindestens ein Batteriemodul angeordnet ist, welches mindestens eine Batteriezelle aufweist, wobei das mindestens eine Batteriemodul eine eine Oberseite definierende erste Seite aufweist. Weiterhin wird ein Gehäusedeckel bereitgestellt und der Gehäusedeckel auf dem Gehäuseunterteil derart angeordnet, dass die Oberseite des Batteriemoduls dem Gehäusedeckel zugewandt ist, wobei die Oberseite in zumindest einem Bereich der Oberseite einen Abstand zum Gehäusedeckel aufweist. Weiterhin wird zwischen der Oberseite des Batteriemoduls und dem Gehäusedeckel eine Wärmeleitmasse eingebracht, die einen Zwischenraum zwischen dem zumindest einen Bereich der Oberseite und dem Gehäusedeckel vollständig ausfüllt, wobei die Batterieanordnung mindestens ein Dichtelement aufweist, welches zumindest den Zwischenraum zumindest partiell abdichtet.
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Die für die erfindungsgemäße Batterieanordnung und ihre Ausgestaltungen genannten Vorteile gelten in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Verfahren. Zudem ermöglichen die im Zusammenhang mit der erfindungsgemä-ßen Batterieanordnung und ihren Ausgestaltungen genannten gegenständlichen Merkmale die Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch weitere korrespondierende Verfahrensschritte.
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Des Weiteren soll auch ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Batterieanordnung oder einer ihrer Ausgestaltungen als zur Erfindung gehörend angesehen werden. Das Kraftfahrzeug kann beispielsweise als Elektro- oder Hybridfahrzeug ausgebildet sein.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.
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Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Dabei zeigt:
- 1 eine schematische Seitenansicht eines Batteriemoduls für eine Batterieanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 eine schematische Draufsicht auf das Batteriemodul aus 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 3 eine schematische Draufsicht auf das Batteriemodul für eine Batterieanordnung mit mehreren vom Batteriemodul umfassten Batteriezellen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 4 eine schematische Seitenansicht einer Batterieanordnung mit einem in einem Batteriegehäuse angeordneten Batteriemodul gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 5 eine schematische Draufsicht auf die in 4 dargestellte Batterieanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
- 6 eine schematische Draufsicht auf eine Batterieanordnung mit mehreren Batteriemodulen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
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1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Batteriemoduls 10 für eine Batterieanordnung 12 (vergleiche 4, 5 und 6) gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Weiterhin zeigt 2 eine schematische Draufsicht auf dieses schematisch in 1 dargestellte Batteriemodul. Eine weitere Draufsicht ist in 3 dargestellt, wobei in 3 zusätzlich die einzelnen Batteriezellen 14 des Batteriemoduls 10 dargestellt sind, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich eine mit einem Bezugszeichen versehen ist. Grundsätzlich weist das Batteriemodul 10 mindestens eine solche Batteriezelle 14 auf, vorzugsweise jedoch mehrere, die in einer Längserstreckungsrichtung, die zur hier dargestellten y-Richtung korrespondiert, nebeneinander angeordnet sind. In diesem Beispiel sind prismatische Batteriezellen 14 dargestellt, die Erfindung lässt sich jedoch in gleicher Weise auch für Pouch-Zellen als Batteriezellen 14 verwenden.
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Die einzelnen Batteriezellen 14 weisen weiterhin jeweilige Zellpolanschlüsse 16 auf, insbesondere pro Batteriezelle 14 zwei Polanschlüsse 16, von denen einer als Pluspol und einer als Minuspol ausgebildet ist. Weiterhin sind diese Zellpolanschlüsse an einer Oberseite 18 einer jeweiligen Batteriezelle 14 angeordnet. Der Begriff Oberseite bezieht sich hierbei auf die bestimmungsgemäße Einbaulage in einem Kraftfahrzeug, wie sie zum Beispiel in 1 dargestellt ist. Entsprechend ist auch eine Oberseite 20 des Batteriemoduls definiert, wie sie beispielsweise in 1 und 2 dargestellt ist. Dieser Oberseite 20 gegenüberliegend ist eine Unterseite 22 des Batteriemoduls angeordnet. Die einzelnen Zellpolanschlüsse 16 der jeweiligen Batteriezellen 14 sind miteinander verschaltet, wobei diese Verschaltung hier nicht explizit dargestellt ist. Zudem weisen die Batteriezellen Entgasungseinrichtungen 24 auf, welche auf der Oberseite 18 der jeweiligen Batteriezelle 14 zwischen den beiden Zellpolanschlüssen 16 angeordnet ist, insbesondere in der Mitte zwischen diesen Zellpolanschlüssen 16. Diese Entgasungseinrichtungen 24 können zum Beispiel als Berstmembran, Ventile oder ähnliches ausgebildet sein. Diese Entgasungseinrichtungen 24 ermöglichen ein Austreten von Gasen aus den jeweiligen Batteriezellen 14, zum Beispiel im Falle eines Überhitzens der Batteriezellen 14, um ein Explodieren dieser Batteriezellen 14 zu verhindern.
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Um ein solches Batteriemodul 10 möglichst effizient zu kühlen, ist nunmehr vorteilhafterweise vorgesehen, die Oberseite 20 eines solchen Batteriemoduls 10 an eine Kühleinrichtung anzubinden, die durch einen Gehäusedeckel 26 bereitgestellt ist. Dieser Gehäusedeckel 26 ist schematisch auch in 1 durch eine gestrichelte Linie angedeutet. Wie ebenfalls in 1 zu erkennen ist, weist ein solcher Gehäusedeckel 26 üblicherweise einen Abstand zur Oberseite 20 des Batteriemoduls 10 auf. Hierdurch entsteht ein Zwischenraum 28 zwischen dem Gehäusedeckel 26 und der Oberseite 20 des Batteriemoduls, welcher nun vorteilhafterweise mit einer Vergussmasse, insbesondere einer Wärmeleitmasse 30, ausgefüllt ist. Durch einen solchen gezielten Verguss des Zwischenraums 28 der Moduloberteile 20 und dem Kühldeckel 26 mit einer wärmeleitenden Masse 30 können die Oberseiten 20 der Batteriemodule 10 gezielt an den oben liegenden Kühldeckel 26, das heißt den Gehäusedeckel 26, angebunden werden. Dadurch kann die Wärme aus den Batteriezellen 14 besonders effizient abgeleitet werden, indem diese auf den Gehäusedeckel 26 übertragen wird.
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4 zeigt dabei eine schematische Seitenansicht einer solchen Batteriemodulanordnung 12 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und 5 eine schematische Draufsicht auf diese Batteriemodulanordnung 12. Das Batteriemodul 10 dieser Batteriemodulanordnung 12 kann insbesondere wie zu 1 bis 3 beschrieben ausgebildet sein. Zusätzlich ist in 4 nunmehr noch das Batteriegehäuse 32 dargestellt, welches ein Gehäuseunterteil 34 sowie den Gehäusedeckel 36 umfasst. Wie zu sehen ist, ist der Gehäusedeckel 26 in diesem Beispiel als Kühldeckel ausgebildet und weist von einem Kühlmedium 36 durchströmbare Kühlkanäle 38 auf. Ebenso kann auch der Gehäuseboden 34 als Kühleinrichtung mit solchen von dem Kühlmedium 36 oder einem anderen Kühlmedium durchströmbaren Kühlkanälen 38 ausgebildet sein. Weiterhin kann auch der Kühlboden 34 über eine Wärmeleitmasse 40 an die Unterseite 22 der betreffenden Batteriemodule 10 angebunden sein. Diese Wärmeleitmasse 40 zur Anbindung des Kühlbodens 34 kann insbesondere die gleiche Wärmeleitmasse 30 darstellen, wie sie zur Anbindung der Moduloberseite 20 an dem Kühldeckel 26 verwendet wird oder eine andere. Um zudem das Batteriemodul 10 von dieser Wärmeleitmasse 30, die zwischen der Moduloberseite 20 und dem Gehäusedeckel 26 angeordnet ist, elektrisch zu isolieren, ist weiterhin eine Isolierschicht 42 vorgesehen, die die Zellpolanschlüsse 16 sowie auch die Verschaltungen und andere elektrische und/oder elektronische Komponenten, die oberseitig an den Batteriezellen 14 angeordnet sein können, abdeckt. Eine solche Isolierschicht 42 kann zum Beispiel als Isoliertape oder ähnliches ausgebildet sein. Vorzugsweise erstreckt sich diese Isolierschicht 42 über die gesamten Oberseiten 18 der jeweiligen Batteriezellen 14 bis auf einen Bereich 44, in welchem die Entgasungseinrichtungen 24 der Batteriezellen 14 angeordnet sind. Diesen Bereich 44 überdeckend ist ein Entgasungsbereich in Form eines Entgasungskanals 46 angeordnet. Dieser Entgasungskanal 46 ist frei von Wärmeleitmasse 30, sodass ein Entweichen der aus den Entgasungseinrichtungen 24 aus den Batteriezellen 14 austretenden Gase weiterhin möglich ist. Um beim Bereitstellen der Batteriemodulanordnung 12 zu verhindern, dass Wärmeleitmasse 30 in diesen Entgasungsbereich 46 gelangt, ist eine Abdeckung 48 vorgesehen, die zum Beispiel als Einleger, ins PVC-Einleger, ausgebildet sein kann. Eine solche Abdeckung 48 ist dabei so ausgestaltet, dass diese einen Abstand zu den jeweiligen Entgasungseinrichtungen 24 hat, sodass diese Entgasungseinrichtungen 24 nicht verschlossen sind durch diese Abdeckung 48. Diese Abdeckung 48 ist weiterhin aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet, sodass es beispielsweise nicht notwendig ist, diesen Bereich 44 der Oberseite 18 der Batteriezellen 14 ebenfalls mit einer Isolierschicht 42 zu bedecken.
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Um nun diese Wärmeleitmasse 30 in den Zwischenraum 28 zwischen der Oberseite 20 des Batteriemoduls 10 und dem Gehäusedeckel 26 anzuordnen, ist es vorgesehen, diese Wärmeleitmasse 30 in einem flüssigen beziehungsweise zähflüssigen Zustand durch zumindest eine Einfüllöffnung 50 im Gehäusedeckel 26 einzufüllen beziehungsweise zu injizieren. Diese Einfüllöffnungen 50 sind beispielsweise schematisch in 5 dargestellt. Zusätzlich ist im Gehäusedeckel 26 auch mindestens eine Entlüftungsöffnung 52 vorgesehen, aus welcher beim Einfüllvorgang verdrängte Luft aus dem Zwischenraum 28 entweichen kann. Welche dieser beiden hier dargestellten Öffnungen 50, 52 nun zum Einfüllen und welche als Entlüftungsöffnung genutzt wird, ist dabei nicht relevant. Insbesondere können diese beiden Öffnungen 50, 52 gleichartig ausgebildet sein. Vorzugsweise befinden sich diese Öffnungen 50, 52, zumindest eine Einfüllöffnung 50, oberhalb des Entgasungskanals 46 beziehungsweise oberhalb der Abdeckung 48, da in dieser zentralen Position oberhalb des Entgasungskanals 46 eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Wärmeleitmasse 30 beim Einfüllen möglich ist. Um nun zu verhindern, dass die in den Zwischenraum 28 eingefüllte Wärmeleitmasse 30 seitlich aus diesem Zwischenraum 28 herausfließt, ist vorteilhafterweise ein Dichtelement in Form einer Dichtlippe 54 vorgesehen. Diese umläuft die Oberseite 20 des Batteriemoduls 10 in einem Randbereich 56, der das Batteriemodul 10 beziehungsweise dessen Oberseite 20 sowohl in seiner Länge L (vergleiche 3) und in seiner Breite B in x-Richtung begrenzt. Diese Dichtlippe 54 kann beispielsweise als Gummilippe oder Silikonlippe ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft ist es dabei zudem, wenn diese Dichtlippe 54 an der Oberseite 20 im Randbereich 56 am Batteriemodul 10 angeordnet ist, wie dies zum Beispiel in 1 zu erkennen ist. Der Gehäusedeckel kann anschließend einfach auf das Batteriemodul 10 beziehungsweise auf das Gehäuseunterteil 34 aufgesetzt werden und schließt damit automatisch dicht mit dieser Dichtlippe 54 ab. Für die besonders vorteilhafte Umsetzung sind an den Modulen 10 als umlaufende Lippen 54 angebracht, die sich im montierten Zustand am oberen Kühldeckel 26 abstützen. Die Dichtlippe 54 kann dabei zudem flexibel ausgebildet sein, sodass diese unter einem gewissen Mindestdruck nach außen, das heißt vom Modul 10 weg orientiert biegbar oder beugbar ist. Dies kann vorteilhafterweise dazu genutzt werden, um aus den Batteriezellen 14 entweichende Gase über den Entgasungskanal 46 zu einem Bereich dieser Dichtlippe 54 zu führen, der in diesem Beispiel mit 54a bezeichnet ist und in welchem die Dichtlippe 54 im Entgasungsfall vom Partikelstrom durchbrochen werden kann. Es ist also, um eine Entgasung der Zellen 14 zu ermöglichen, der Gaskanal bzw. Entgasungskanal 46 in oder über den Moduldeckel, das heißt zum Beispiel über den Oberseite 18 der Batteriezellen 14, eingefügt, der verhindert, dass sich das Füllmaterial 30 vor die Entgasungsöffnungen, das heißt die Entgasungseinrichtungen 24 der Zellen 14, legt. Dieser ist an den Rand der Dichtlippe 54 geführt und im Entgasungsfall wird die Dichtlippe 54 vom Partikelstrom durchbrochen.
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Die Batterieanordnung 12 kann zudem auch mehrere solcher Batteriemodule 10 umfassen, wie dies zum Beispiel schematisch in einer Draufsicht in 6 dargestellt ist. Die Batterieanordnung 12 kann beispielsweise als Hochvoltbatterie für ein Elektrofahrzeug ausgebildet sein. Diese mehreren Batteriemodule 10 sind dabei in einem gemeinsamen Batteriegehäuse 32 angeordnet und entsprechend von einem gemeinsamen Gehäusedeckel 26 bedeckt. Die Kühlkanäle 38 des Gehäusedeckels 26 sind hierbei gestrichelt dargestellt und erstrecken sich zum Beispiel über die gesamte Länge des Deckels 26 in y-Richtung und damit über mehrere Batteriemodule 10 gleichzeitig. Weiterhin ist hierbei ebenfalls zu erkennen, dass im Deckel 26 für jedes Batteriemodul 10 jeweils eine Einfüllöffnung 50 und eine Entgasungsbeziehungsweise Entlüftungsöffnung 52 vorgesehen ist. Die Dichtung der Injektionsbohrungen 50 und Entlüftungsöffnungen 52 können entweder über die austretende Füllmasse 30 oder durch einen gesonderten Deckel erfolgen.
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Im Zuge eines Verfahrens zum Bereitstellen einer solchen Batterieanordnung kann das Modul 10 wird mit anderen Modulen 10 in einem Gehäuse 32 eingebaut werden und ist somit thermisch an die untere Kühlplatte 34 gebunden. Im Nachgang wird der Deckel 26 auf das Batteriesystem aufgesetzt. Dieser hat neben den Kühlkanälen 38 Injektionsbohrungen 50, mit denen es möglich ist, die Vergussmasse zwischen Deckel 26 und Modul 10 einzubringen. Eine weitere Öffnung 52 dient der Entlüftung. Die Dichtung der Injektionsbohrungen 50 und Entlüftungsöffnungen 52 erfolgt entweder über die austretende Füllmasse 30 oder gesonderte Deckel.
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Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung eine Anbindung für eine Deckelkühlung eines Batteriesystems bereitgestellt werden kann, die eine besonders effiziente thermische Anbindung von Batteriemodulen an die durch den Batteriedeckel bereitgestellte Deckelkühlung ermöglicht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008059967 A1 [0003]
- DE 102008034873 A1 [0004]
- EP 2104121 A1 [0005]
