DE102021100482A1

DE102021100482A1 - Verfahren und Kühlanordnung zum Kühlen einer Batteriezelle zum Bereitstellen einer erhöhten Crashsicherheit

Info

Publication number: DE102021100482A1
Application number: DE102021100482.9A
Authority: DE
Inventors: Markus Thurmeier; Florian Dirisamer
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2021-01-13
Filing date: 2021-01-13
Publication date: 2022-07-14
Also published as: CN114765285A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühlanordnung (10) zum Kühlen einer Batteriezelle (12) für ein Kraftfahrzeug, wobei die Kühlanordnung (10) eine Kühleinrichtung (28, 30, 50) und die Batteriezelle (12) umfasst, die ein Zellgehäuse (14) und eine im Zellgehäuse (14) angeordnete Zellkomponente (22, 24, 26) umfasst, wobei die Kühleinrichtung (28, 30, 50) mindestens einen von einem Kühlmittel durchströmbaren Kühlkanal (28) aufweist, welcher mit einer Kanalwand (30, 50, 52, 14) ausgebildet ist, die zumindest bereichsweise flexibel ausgebildet ist. Dabei ist der mindestens eine vom Kühlmedium durchströmbare Kühlkanal (28) zumindest zum Teil innerhalb des Zellgehäuses (14) angeordnet und derart ausgebildet, dass, wenn der Kühlkanal (28) von einem Kühlmittel mit einem bestimmten Kühlmitteldruck durchströmt wird, zumindest ein flexibler Bereich (30, 52) der Kanalwand (30, 50, 52, 14) durch den Kühlmitteldruck gegen zumindest einen Teil der Zellkomponente (22, 24, 26) gepresst wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlanordnung zum Kühlen einer Batteriezelle für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zum Bereitstellen einer erhöhten Crashsicherheit, wobei die Kühlanordnung eine Kühleinrichtung und die Batteriezelle umfasst, die ein Zellgehäuse und eine im Zellgehäuse angeordnete Zellkomponente umfasst, wobei die Kühleinrichtung mindestens einen von einem Kühlmittel durchströmbaren Kühlkanal aufweist, welcher mit einer Kanalwand ausgebildet ist, die zumindest bereichsweise flexibel ausgebildet ist. Zur Erfindung gehört auch ein Verfahren zum Kühlen einer Batteriezelle.
Aktuelle Kühlsysteme werden beispielsweise aus Aluminiumblechen mit ähnlichen Wandstärken ausgeführt. Dabei wird eine Vielzahl an Strömungskanälen in die Bleche geformt. Diese Kanäle weisen alle denselben Querschnitt, jedoch unterschiedliche Kanallängen auf. Dadurch werden die einzelnen Kanäle unterschiedlich mit Kühlmedium durchflossen und sind somit nicht balanciert. Das Bodenblech ist zudem mit dem Kühlblech fest verbunden. Solche Kühlsysteme kühlen die Zellen entsprechend nur von unten, was die Kühlleistung limitiert. Zudem wird üblicherweise Gapfiller, das heißt eine Wärmeleitmasse, für die Anbindung der Kühlung zum Zellboden benötigt, was zusätzliche Kosten und Gewicht verursacht. Zudem ist eine solche Kühlung, gerade für Hochvoltbatterien in Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen, für höhere Ladeströme größer 100 Kilowatt nicht geeignet, da hierfür die Kühlleistung nicht ausreicht.
Neben Kühlsystemen, die starre Kühlkanäle verwenden, ist auch die Verwendung flexibler Kühlplatten aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise beschreibt die DE 10 2017 210 343 A1 eine flexible Kühlplatte für eine Batterie mit einer Folie, in welcher ein Kühlmedium einbringbar ist, wobei die flexible Kühlplatte ein System fluidisch miteinander verbundener Folienkammern aufweist und wobei ein Kühlmitteleintritt oder ein Kühlmittelaustritt in fluidischer Verbindung mit den Folienkammern steht. Die flexible Kühlplatte ist durch die Folienkammern bewegbar und elastisch und kann sich daher der Form der zu kühlenden Oberfläche, an welcher diese anliegt, anpassen. Eine solche Kühlplatte kann beispielsweise zwischen Batteriemodulen einer Batterie angeordnet sein, wobei ein jeweiliges solches Batteriemodul mehrere Batteriezellen, insbesondere Pouchzellen, aufweisen kann. Solche Pouchzellen weisen beispielsweise ein Zellgehäuse in Form einer Pouchfolie auf, in welcher ein Elektrodenverbund mit nach außen geführten Kathodenkontaktfahnen angeordnet ist.
Wenngleich durch eine zum Teil flexible Ausbildung von Kühlkanälen durch die Anpassbarkeit an zu kühlende Oberflächen die Kühlwirkung gesteigert werden kann, ist es nichtsdestoweniger weiterhin wünschenswert, die Effizienz einer Kühleinrichtung zum Kühlen von Batteriezellen noch weiter zu steigern.
Ein weiterer wichtiger Aspekt im Zusammenhang mit Kraftfahrzeugbatterien, insbesondere Hochvoltbatterien, stellt zudem die Crashsicherheit dar. Werden Batteriezellen bei einem Unfall eines Kraftfahrzeugs beschädigt, so können diese thermisch durchgehen, was in der Regel mit einem Batteriebrand einhergeht. Entsprechend ist es wünschenswert, die Gefahr einer Beschädigung einer Batteriezelle im Falle eines Crashs so weit wie möglich zu reduzieren.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Kühlanordnung und ein Verfahren bereitzustellen, welche eine möglichst effiziente Kühlung zumindest einer Batteriezelle ermöglichen, und die zudem eine Steigerung der Sicherheit im Zusammenhang mit Unfällen ermöglichen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kühlanordnung 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.
Eine erfindungsgemäße Kühlanordnung zum Kühlen einer Batterie für ein Kraftfahrzeug weist eine Kühleinrichtung um die Batteriezelle auf, die ein Zellgehäuse und eine im Zellgehäuse angeordnete Zellkomponente umfasst, wobei die Kühleinrichtung mindestens einen von einem Kühlmittel durchströmbaren Kühlkanal aufweist, welcher mit einer Kanalwand ausgebildet ist, die zumindest bereichsweise flexibel ausgebildet ist. Dabei ist der mindestens eine vom Kühlmedium durchströmbare Kühlkanal zumindest zum Teil innerhalb des Zellgehäuses angeordnet und derart ausgebildet, dass, wenn der Kühlkanal von einem Kühlmittel mit einem bestimmten Kühlmitteldruck durchströmt wird, zumindest ein flexibler Bereich der Kanalwand durch den Kühlmitteldruck gegen zumindest einen Teil der Zellkomponente gepresst wird.
Die Erfindung beruht dabei auf mehreren Erkenntnissen: Zum einen entsteht die Wärme im Betrieb einer Batteriezelle im Inneren der Batteriezelle, nämlich an den Zellwickelenden des in der Batteriezelle befindlichen Zellwickels, welcher beispielsweise Teil der oben genannten, im Zellgehäuse angeordneten Zellkomponente darstellen kann. Durch die Integration eines Kühlkanals in das Innere einer Batteriezelle ist es damit vorteilhafterweise möglich, die Batteriezelle gezielt dort zu kühlen, wo auch die Wärme entsteht, nämlich im Zellinneren. Ermöglicht wird dies erst durch die zumindest bereichsweise flexibel ausgebildete Kanalwand. Dies wiederum beruht auf der Erkenntnis, dass eine flexibel ausgebildete Kanalwand nicht nur vorteilhaft dazu verwendet werden kann, sich an eine Geometrie eines zu kühlenden Bauteils anzuschmiegen, sondern eine besonders effiziente Kühlung auch dort bereitzustellen, wo äußerst wenig Bauraum zur Verfügung steht. Ein solcher Kühlkanal mit einer flexiblen ausgebildeten Kanalwand lässt sich also im nicht vom Kühlmittel durchströmten Zustand sehr einfach in eine Batteriezelle, das heißt in das Innere deren Zellgehäuses, integrieren und passt sich entsprechend, wenn dieser Kühlkanal vom Kühlmittel durchströmt wird, nicht nur der Geometrie der Komponenten in dessen Umgebung, insbesondere der zu kühlenden Zellkomponente, an, sondern passt sich auch optimal dem im Zellinneren zur Verfügung stehenden Freiraum an. Ein weiterer besonders großer Vorteil der Erfindung besteht jedoch darin, dass durch diese Kühlanordnung auch die Crashsicherheit im Falle eines Unfalls des Kraftfahrzeugs, in welchem die Kühlanordnung verbaut ist, enorm gesteigert werden kann. Dies wiederum beruht auf der Erkenntnis, dass der Kühlkanal zum Beispiel bei einem Crash oder kurz vor einer Kollision aktiv aufgeblasen werden kann und dadurch zu einer Versteifung des Zellgehäuses und auch des gesamten mehrere solcher Batteriezellen umfassenden Zellverbund beziehungsweise Batteriemoduls führt. Durch diese Versteifung kann die Zelle sich selbst gegenüber Intrusionen schützen. Das Eindringen anderer Gegenstände in eine solche Zelle ist dadurch erschwert, was wiederum das Beschädigungsrisiko der Zelle reduziert, wodurch die Sicherheit im Crashfall aufgrund des verminderten Risikos eines thermischen Durchgehens der Batteriezellen deutlich gesteigert wird.
Entsprechend ist es vorteilhaft, wenn die Kühleinrichtung aktiv steuerbar ausgebildet ist. Eine Steuerung, insbesondere des Kühlmittelstroms, kann dabei zum Beispiel durch eine Steuereinrichtung und insbesondere in Abhängigkeit von einem Situationsparameter durchgeführt werden, der zum Beispiel eine aktuelle erforderliche Kühlleistung angibt oder eine bevorstehende Gefahrensituation oder einen drohenden Crash prognostiziert. Damit ist eine besonders gute Situationsanpassung einerseits hinsichtlich der geforderten Kühlleistung sowie aber auch andererseits zur Erhöhung der Crashsicherheit bereitgestellt werden.
Eine Batteriezelle soll im Rahmen der vorliegenden Erfindung als kleinste bauliche Einheit einer Batterie für ein Kraftfahrzeug verstanden werden, d.h. eine Batteriezelle umfasst keine weitere Einzelzellen und stellt auch keinen Zellverbund dar. Eine solche Batterie, insbesondere Hochvoltbatterie, kann zum Beispiel mehrere Batteriemodule aufweisen, die wiederum jeweils mehrere solcher Batteriezellen umfassen können. Die Batteriezelle kann, wie erwähnt, als Zellkomponente beispielsweise einen Zellwickel umfassen. Zudem kann die Zellkomponente auch zwei Abnehmer aufweisen, die elektrisch mit den jeweiligen Zellpolanschlüssen der Batteriezelle gekoppelt sind. Im Allgemeinen ist unter einem Zellwickel ein Elektrodenverbund zu verstehen, der nicht notwendigerweise gewickelt sein muss. Die Elektrodenkontakte sind über die genannten Abnehmer nach außen an die Zellpolanschlüsse geführt.
Als Kühlmittel kann sowohl ein flüssiges als auch gasförmiges Kühlmittel verwendet werden. Bevorzugt stellt das Kühlmittel ein Wasser-Glykol-Gemisch dar. Denkbar sind aber auch Thermoöle oder andere Fluide. Auch kann als Kühlmedium beispielsweise ein Phasenwechselmaterial verwendet werden, welches dazu ausgelegt ist, bei Überschreiten einer bestimmten Phasenwechseltemperatur Wärme zur Durchführung eines zumindest teilweisen Phasenübergangs aufzunehmen. Das Kühlmittel kann beispielsweise auch nur anteilig ein solches Phasenwechselmaterial umfassen. Ein solches Phasenwechselmaterial kann beim Phasenwechsel zudem einen Phasenübergang, zum Beispiel von fest nach flüssig, aufweisen.
Der Kühlkanal kann von außerhalb der Batteriezelle in das Innere der Batteriezelle geführt sein, zum Beispiel durch eine im Zellgehäuse vorgesehene Zuführöffnung. Ebenso kann der Kühlkanal nach einem räumlichen Durchlaufen des Zellinneren wieder vom Inneren der Batteriezelle nach außen geführt sein, zum Beispiel durch eine im Zellgehäuse angeordnete Abführöffnung. Dabei kann insbesondere nicht nur ein einzelner Kühlkanal durch das Zellgehäuse geführt sein, sondern zum Beispiel auch mehrere. In einem solchen Fall können dann auch korrespondierend mehrere Zuführöffnungen und Abführöffnungen für die jeweiligen Kühlkanäle vorgesehen werden, die im Zellgehäuse angeordnet sind. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass ein Zuführanschluss und ein Abführanschluss für den Kühlkanal durch eine gleiche Öffnung im Zellgehäuse geführt sind. Bevorzugt ist es jedoch, für einen Zuführanschluss und einen Abführanschluss eines jeweiligen Kühlkanals eine eigene Zuführöffnung und eine eigene Abführöffnung im Zellgehäuse vorzusehen, da dies die Abdichtung der betreffenden Öffnungen erleichtert, wie dies später näher erläutert wird.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Kühlanordnung eine Steuereinrichtung auf, die dazu ausgelegt ist, einen Kühlmittelstrom durch den zumindest einen Kühlkanal in Abhängigkeit von der Detektion einer bevorstehenden Kollision oder einer anderen detektierten Gefahrensituation zu steuern, insbesondere derart, dass im Falle der Detektion der bevorstehenden Kollision der Kühlmittelstrom und/oder Kühlmitteldruck auf ein vorbestimmtes Maximum gesetzt wird. So lässt sich vorteilhafterweise die Crashsicherheit im Falle eines Unfalls deutlich steigern, da durch den gezielt angehobenen Kühlmittelstrom beziehungsweise Kühlmitteldruck bei detektierter bevorstehender Kollision eine Versteifung der Batteriezelle und des gesamten Zellverbunds erreicht werden kann, wie dies zuvor bereits erläutert wurde. Besonders vorteilhaft ist dies vor allem, wenn zumindest ein Bereich der Kanalwand durch einen Teil des Zellgehäuses gebildet ist oder durch den Kühlmitteldruck gegen einen Teil des Zellgehäuses gepresst wird. Denn dadurch kann gezielt eine Versteifung des Zellgehäuses nach außen erreicht werden. Die Steuereinrichtung für die Kühlanordnung kann beispielsweise mit einem anderen System des Kraftfahrzeugs kommunikativ in Verbindung stehen, welches zur Detektion einer bevorstehenden Kollision ausgelegt ist, zum Beispiel einem Kollisionswarnsystem oder Kollisionsvermeidungssystem. Wird eine unmittelbar bevorstehende Kollision mit einem anderen Objekt detektiert, so kann die Steuereinrichtung den Kühlmittelstrom derart steuern, dass sich der Kühlmitteldruck im Inneren des Zellgehäuses auf ein vorbestimmtes Maximum erhöht. Dadurch lässt sich die Steifigkeit der Batteriezelle maximieren.
Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinrichtung auch dazu ausgelegt sein, den Kühlmittelstrom durch den zumindest einen Kühlkanal in Abhängigkeit von einer aktuell angeforderten Kühlleistung und/oder Batterieleistung und/oder Batteriestrom und/oder Batterietemperatur zu steuern. Im Allgemeinen kann die Steuereinrichtung auch dazu ausgelegt sein, den Kühlmittelstrom in Abhängigkeit von einem Situationsparameter zu steuern. Dieser kann mit einer aktuell geforderten Kühlleistung im Zusammenhang stehen sowie mit der Detektion einer bevorstehenden Gefahrensituation, insbesondere Kollision.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Batteriezelle zumindest einen an einer ersten Seite des Zellgehäuses außenseitig angeordneten Zellpolanschluss auf, und die im Zellgehäuse angeordnete Zellkomponente weist mindestens einen mit dem zumindest einen Zellpolanschluss elektrisch leitend verbundenen Abnehmer auf, wobei der Kühlkanal derart angeordnet ist, dass der zumindest eine flexible Bereich der Kanalwand durch den Kühlmitteldruck gegen den Abnehmer gepresst wird. Hierdurch wird eine besonders effiziente Kühlung bereitgestellt, da die stärkste Erwärmung einer Batteriezelle in der Regel im Bereich deren Abnehmer zu verzeichnen ist. Gerade der mit der positiven Elektrode gekoppelte Abnehmer stellt dabei in der Regel einen Temperaturhotspot in der Zelle dar. Dieser kann durch diese vorteilhafte Ausführung der Erfindung gezielt gekühlt werden. Die Kühleffizient lässt sich dadurch maximieren. Besonders vorteilhaft ist es dabei zudem, wenn nicht nur einer der Abnehmer gekühlt wird, sondern beide im Zellgehäuse angeordnete Abnehmer. Der Kühlkanal kann beispielsweise so ausgestaltet sein, dass dieser sowohl am ersten Abnehmer als auch am zweiten Abnehmer vorbeigeführt ist, sodass dieser sich, wenn er von dem Kühlmittel durchflossen wird, sowohl am ersten Abnehmer als auch am zweiten Abnehmer anschmiegt. Der erste Abnehmer kann zum Beispiel einem Pluspolanschluss der Batteriezelle zugeordnet sein und der zweite Abnehmer einem Minuspolanschluss der Batteriezelle. Denkbar ist es aber auch, dass zwei voneinander separierte Kühlkanäle in die Batteriezelle, das heißt in deren Zellgehäuse, integriert sind, von denen eine dem ersten Abnehmer und eine dem zweiten Abnehmer zugeordnet ist. Der erste Kühlkanal kann sich also, wenn dieser vom Kühlmittel durchströmt wird, gegen den ersten Abnehmer pressen und der zweite Kühlkanal entsprechend mit seiner Kanalwand gegen den zweiten Abnehmer. Wenn gezielt beide Abnehmer gekühlt werden können, so lässt sich die Kühleffizienz weiter steigern.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass zumindest der flexible Bereich der Kanalwand aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet ist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass es nicht zu einem Spannungsdurchschlag oder Kurzschluss kommen kann. Denkbar ist es aber auch, dass der zumindest eine Kühlkanal in Form eines Aluminiumschlauchs mit einer dünnen Aluminiumwand ausgebildet ist. Auch durch eine sehr dünn ausgebildete metallische Wand lässt sich ausreichend Flexibilität bereitstellen, um ein gewünschtes Anschmiegverhalten erzielen zu können. Ein Kühlkanal mit einer metallischen Metallwand kann zum Beispiel noch außenseitig mit einer entsprechenden Isolierschicht versehen sein. Bevorzugt ist es jedoch, dass die Kanalwand aus einem elektrisch isolierenden Material, insbesondere einem Kunststoff, ausgebildet ist. Dies ermöglicht es zusätzlich, zumindest vereinfacht, die Kanalwand auch elastisch auszubilden, zumindest bereichsweise. Durch eine bereichsweise elastische Ausbildung der Kanalwand ist es möglich, dass diese sich zum Beispiel abhängig vom Druck des den Kühlkanal durchströmenden Kühlmittels ausdehnt oder zusammenzieht, sodass hierdurch noch andere Anpassungsmöglichkeiten an die Geometrie des zu kühlenden Bauteils, in diesem Fall der Zellkomponente, insbesondere der Abnehmer, gegeben ist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann ein Teil der Kanalwand durch das Zellgehäuse selbst bereitgestellt sein. Beispielsweise kann ein Kanal durch eine Kanalwand begrenzt sein, die zum Teil durch einen Teil der Zellgehäusewand gebildet ist, und zum Teil durch eine flexible, insbesondere elastische, Membran, die innenseitig am Zellgehäuse angeordnet ist. Diese Variante ist vor allem vorteilhaft, wenn zum Beispiel auch das Zellgehäuse selbst aus Kunststoff gebildet ist. In diesem Fall lässt sich eine Membran, die vorzugsweise ebenfalls aus Kunststoff ist, besonders einfach mit dem Zellgehäuse verbinden, zum Beispiel verschweißen. So werden durch die Zellgehäusewand und diese zwischen Bereichen der Zellgehäusewand gespannten Membran flexibel anpassbare, vom Kühlmittel durchströmbare Kühlkammern bereitgestellt.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Kanalwand durch einen durch das Zellgehäuse geführten Schlauch bereitgestellt. Die Integration des Kühlkanals in das Zellgehäuse ist dadurch deutlich vereinfacht und bringt sehr viel Flexibilität hinsichtlich der Anordnungsmöglichkeiten des durchgeführten Kanals mit sich. Ein solcher Schlauch kann grundsätzlich metallisch ausgeführt sein, ist jedoch bevorzugt aus einem Kunststoff, insbesondere einem flexiblen und vorzugsweise auch elastischen Kunststoff. Ein solcher Schlauch kann zum Beispiel U-förmig durch das Zellgehäuse geführt sein und dadurch auf besonders einfache Weise um einen Abnehmer herum geführt sein, um diesen besonders effizient zu kühlen. Eine Hälfte eines solchen im Zellgehäuse befindlichen Schlauchs kann sich entsprechend zwischen dem Abnehmer und einer ersten Seitenwand des Zellgehäuses befinden und die zweite Hälfte des Schlauchs zwischen dem Abnehmer und einem zweiten der ersten Seitenwand gegenüberliegenden Seitenwand des Zellgehäuses. Vorzugsweise stellen diese Seitenwände die flächenmäßig größten Seitenwände der Batteriezelle beziehungsweise deren Zellgehäuse dar. Entsprechend kann auch noch ein einen zweiten Kühlkanal bereitstellender zweiter Schlauch im Zellgehäuse angeordnet sein, der ebenso U-förmig um den zweiten Abnehmer herum angeordnet ist. Somit befinden sich eine erste Hälfte dieses zweiten Schlauchs zwischen dem zweiten Abnehmer und der ersten Seitenwand und eine zweite Hälfte dieses zweiten Schlauchs zwischen dem zweiten Abnehmer und der zweiten Seitenwand des Zellgehäuses. Es kann aber auch nur ein einzelner Schlauch vorgesehen sein, der sich U-förmig um den ersten Abnehmer schlingt, in der Horizontalen bezüglich der bestimmungsgemäßen Einbaulage der Batteriezelle im Kraftfahrzeug durch das Zellinnere zum zweiten Abnehmer geführt ist und diesen ebenfalls U-förmig umschlingt. Hierdurch lässt sich durch einen einzelnen Schlauch die Kühlung beider Abnehmer bereitstellen. Besonders vorteilhaft ist es dabei zudem, wenn die Zu- und Abführöffnung eines solchen Schlauchs in einer Oberseite der Batteriezelle beziehungsweise deren Zellgehäuse angeordnet ist, das heißt dort, wo auch die Zellpolanschlüsse angeordnet sind. Durch das Vorsehen einer Zu- und Abführöffnung in diesem Bereich lässt es sich auf einfache Weise bewerkstelligen, durch einen U-förmig verlaufenden Schlauch einen jeweiligen Zellabnehmer im Inneren der Batteriezelle zu umgeben. Gleichzeitig stellt die Oberseite eine Batteriezelle aufgrund des dort deutlich dicker ausgebildeten Zellgehäuses deutlich mehr Stabilität bereit, um hier zum einen oder mehrere Öffnungen vorzusehen, und zum anderen, um zum Beispiel in diesem Öffnungsbereich auch einen Anschluss und ein Dichtkonzept vorzusehen. Nichtsdestoweniger ist es auch denkbar, Zu- und Abführöffnungen an jeder beliebigen Seite des Zellgehäuses der Batteriezelle vorzusehen.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Enden des Schlauchs im Bereich der Zu- und Abführöffnungen an diesen Öffnungen dicht angeordnet sind und zum Beispiel einen Anschlussbereich zum Anschließen eines weiterführenden Schlauchs oder einer Leitung bereitstellen, die zum Beispiel zu einem Kühlmittelreservoir führt. Ist beispielsweise das Zellgehäuse aus Kunststoff und auch ein solcher Schlauch aus Kunststoff, so kann eine solche dichtende Abbindung, die insbesondere verhindern soll, dass Kühlmittel in das Innere der Batteriezelle eindringen kann, einfach dadurch bereitgestellt sein, dass zum Beispiel der Rand eines jeweiligen Schlauchendes umlaufend an einer solchen Zuführöffnung oder Abführöffnung angeschweißt oder anderweitig dichtverbunden ist. Gleiches gilt beispielsweise, wenn sowohl das Zellgehäuse als auch der Schlauch aus metallischem Material sind. Sind dagegen der Schlauch beispielsweise aus Kunststoff und das Zellgehäuse aus einem metallischen Material, so sind andere Dichtkonzepte bevorzugt, die nun nachfolgend näher erläutert werden.
Bei diesen Ausführungsbeispielen ist nunmehr vorgesehen, dass im Zellgehäuse zumindest eine Zuführöffnung angeordnet ist, und der Schlauch ein erstes Ende aufweist, welches aus der Zuführöffnung aus dem Zellgehäuse herausgeführt ist. Bei einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Zellgehäuse einen die Zuführöffnung umlaufenden Fixierungsbereich aufweist und die Kühlanordnung ein Fixierungselement aufweist, wobei das erste Ende des Schlauchs eine Innenseite und eine der Innenseite gegenüberliegende Außenseite aufweist, und wobei das Ende des Schlauchs derart zwischen dem Fixierungsbereich und dem Fixierungselemente fixiert ist, dass die Außenseite am Fixierungsbereich anliegt und die Innenseite am Fixierungselement anliegt. Der Fixierungsbereich, der durch das Zellgehäuse bereitgestellt wird und die Zuführöffnung umgibt, kann im einfachsten Fall den Bereich des Zellgehäuses darstellen, in welchem die Zuführöffnung vorgesehen ist, zum Beispiel in Form eines vom Äußeren ins Innere des Zellgehäuses führenden Lochs oder Bohrung. Mit anderen Worten stellt in diesem Fall der Fixierungsbereich einfach den unmittelbar an dieses Loch anschließenden Gehäusebereich, zum Beispiel einen ringförmigen Gehäusebereich um dieses Loch, dar. Dieser Fixierungsbereich erstreckt sich dabei im Wesentlichen senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Zuführöffnung von außen nach innen. Der Schlauch kann also zum Beispiel mit einem Ende durch diese Zuführöffnung nach außen geführt sein, gewissermaßen in einem rechten Winkel nach außen auf den Fixierungsbereich umgeschlagen sein und durch das Fixierungselement fixiert sein. Dieses kann zum Beispiel ringförmig, ähnlich einer Beilagscheibe, auf den umgeschlagenen Schlauchrand drücken. Das Fixierungselement kann zum Beispiel auch gleichzeitig einen Anschluss für eine Leitung bereitstellen. Beispielsweise kann das Fixierungselement in Form eines Stutzens mit einem dem Zellgehäuse zugewandten Flansch ausgebildet sein, der sich in diesem Beispiel im Wesentlichen senkrecht zur Verlaufsrichtung des Stutzens beziehungsweise Anschlussrohrs erstreckt. Gemäß dieser Beispiele wird also das Schlauchende vorteilhafterweise zwischen dem Fixierungselement und dem Fixierungsbereich eingequetscht, wodurch die Abdichtung erfolgt. Zusätzlich kann es auch vorgesehen sein, dass zur Verbesserung der Dichtung ein O-Ring verwendet wird, welcher beispielsweise zwischen dem Fixierungsbereich und der Außenseite des Schlauchendes angeordnet ist oder zwischen der Innenseite des Schlauchendes und des Fixierungselements. Durch einen solchen O-Ring kann eine lokal erhöhte Druckkraft bereitgestellt werden, wodurch die Abdichtung verbessert wird.
Bei einer weiteren bevorzugten Abdichtvariante gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Kühlanordnung ein Fixierungselement und einen an einen Randbereich der Zuführöffnung angeordneten, die Zuführöffnung umlaufenden und vom Zellgehäuse in einem von Null verschiedenen Winkel abstehenden Kragen aufweist, der eine der Zuführöffnung zugewandte Seite aufweist, die einen Fixierungsbereich bereitstellt, wobei das Ende des Schlauchs eine Innenseite und eine der Innenseite gegenüberliegende Außenseite aufweist, wobei das Ende des Schlauchs derart zwischen dem Fixierungsbereich und dem Fixierungselement fixiert ist, dass die Außenseite am Fixierungsbereich anliegt und die Innenseite am Fixierungselement anliegt. Beispielsweise kann ein solcher Kragen eine trichterförmige in Richtung der Zuführöffnung zulaufende Geometrie aufweisen. Der Schlauch kann mit seinem Ende aus der Zuführöffnung herausgeführt und mit seiner Außenseite auf die Innenseite dieses Trichters aufgelegt sein und gegen diesen Trichter durch das Fixierungselement gepresst werden, welches zum Beispiel ebenfalls trichterförmig ausgebildet sein kann und an der Innenseite des Schlauchs anliegt. Auch hier kann beispielsweise wiederum durch das Fixierungselement gleichzeitig ein Anschlusselement bereitgestellt sein, indem sich wiederum zum Beispiel an den beschriebenen trichterförmigen Bereich des Fixierungselements ein rohrförmiger Bereich, der zum Beispiel einen Anschlussstutzen bereitstellt, anschließt. Mit anderen Worten kann das Fixierungselement wie zuvor beschrieben ausgebildet sein, das heißt rohrförmig mit einem an einem Rohrende anschließenden Flansch, nur dass in diesem Fall dieser Flansch nicht senkrecht vom Rohr absteht, sondern in einem Winkel zum Rohr hin geneigt. Diese Ausführungsvariante hat den Vorteil, dass der Schlauch mit seinem aus der Zuführöffnung herausgeführten Ende nicht senkrecht umgeschlagen werden muss, sondern lediglich in einem Winkel kleiner 90 Grad, was schonender für den Schlauch ist und dessen Lebenserwartung erhöht.
Um die Dichtung weiter zu verbessern, kann es auch vorgesehen sein, dass der Kragen einen freien, nicht am Zellgehäuse angeordneten Rand aufweist, wobei das Ende des Schlauchs über den Rand des Kragens umgestülpt ist. Durch ein solches Umstülpen ist es für das Kühlmittel zusätzlich erschwert, aus dem Schlauch in diesem Anschlussbereich ausdringen zu können. Denkbar sind auch Mehrfachumstülpungen des Schlauchendes, um die Dichtheit weiter zu verbessern.
Diese beschriebenen Konzepte lassen sich dabei nicht nur in Bezug auf eine Zuführöffnung umsetzen, sondern ganz analog auch auf ein zweites Schlauchende, welches aus einer Abführöffnung im Zellgehäuse herausgeführt ist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass im Zellgehäuse mindestens eine Zuführöffnung zur Zuführung des Kühlmittels in den im Zellgehäuse angeordneten Teil des Kühlmittelkanals angeordnet ist, wobei die Batteriezelle an einer Seite des Zellgehäuses außenseitig zwei Zellpolanschlüsse aufweist, und wobei die mindestens eine Zuführöffnung in der ersten Seite des Zellgehäuses angeordnet ist. Wie beschrieben, ist es besonders vorteilhaft, die Zuführöffnung, und insbesondere analog auch die Abführöffnungen, in den Oberseiten der jeweiligen Zellgehäuse vorzusehen, an denen auch die Zellpolanschlüsse vorgesehen sind, da in diesem Bereich die Wand des Zellgehäuses deutlich stärker ausgebildet ist, als in anderen Bereichen des Zellgehäuses. Dies sorgt für eine deutlich höhere Stabilität, gerade dann, wenn im Bereich der Zu- und Abführöffnungen eines der oben genannten Dichtkonzepte umgesetzt werden soll. Die Batteriezelle kann zum Beispiel eine Oberseite aufweisen, an der auch die beiden Zellpolanschlüsse vorgesehen sind, sowie eine der Oberseite gegenüberliegende Unterseite, eine Vorder- und Rückseite, die die oben genannte erste und zweite Seitenwand bereitstellen und ebenfalls gegenüberliegend angeordnet sind und die flächenmäßig größten Seiten der Batteriezelle bereitstellen, sowie auch eine fünfte und sechste Seite, die ebenfalls gegenüberliegend angeordnet sind und von Oberseite, Unterseite, Vorderseite und Rückseite verschieden sind. Das Zellgehäuse kann an der Oberseite beispielsweise eine Wandstärke von 1,2 bis 1,5 Millimeter aufweisen, während die Wandstärke des Zellgehäuses an allen übrigen Seiten kleiner ist als 1 Millimeter, zum Beispiel 0,8 Millimeter.
Nichtsdestoweniger können die Zuführöffnung und die Abführöffnung der Batteriezelle auch in jeder beliebigen anderen Seite des Zellgehäuses angeordnet sein, zum Beispiel in der Vorder- und Rückseite und/oder in den schmalen Seiten des Zellgehäuses, die von der Ober-, Unter-, Vorder- und Rückseite verschieden sind. In diesen Fällen ist es zur Vereinfachung der Durchführung des Kühlkanals durch das Zellgehäuse vorteilhaft, wenn die Zu- und Abführöffnung auf gegenüberliegenden Seiten des Zellgehäuses angeordnet sind, was jedoch ebenfalls nicht zwingend der Fall sein muss.
Weiterhin kann auch eine Zellanordnung mit mehreren gleichartig ausgebildeten Batteriezellen bereitgestellt sein, die jeweils einen solchen durchströmbaren Kühlkanal integriert in ihre jeweiligen Zellgehäuse aufweisen. Die Kühlkanäle können dabei durch jeweilige Schläuche bereitgestellt sein. Diese Schläuche der mehreren Batteriezellen können zum Beispiel an einer gemeinsamen Sammelleitung zusammengeführt sein, die außerhalb der Zellgehäuse liegt. Für eine jeweilige Batteriezelle bedeutet dies zum Beispiel, dass von dieser Sammelleitung ein Kühlkanal in das Zellgehäuse hineingeführt wird, bereichsweise im Zellgehäuse verläuft, aus dem Zellgehäuse wieder herausgeführt ist und zurück zur Sammelleitung verläuft. Dieser Kanal muss dabei nicht einstückig ausgebildet sein, sondern kann zum Beispiel eine Leitung von der Sammelleitung bis zum Zellgehäuse aufweisen und dann zum Beispiel an den beschriebenen Schlauch im Zellgehäuse angeschlossen sein, der mit seinem anderen Schlauchende wieder an einer zur Sammelleitung zurückgeführten Leitung angeschlossen ist. In einer weiteren Variante kann es aber auch vorgesehen sein, dass ein Kühlkanal gleichzeitig durch mehrere Batteriezellen geführt ist. Beispielsweise kann ein Schlauch durch eine Batteriezelle durchgeführt sein, aus deren Zellgehäuse herausgeführt sein und unmittelbar in das nächste Zellgehäuse eingeführt sein, durch dieses nächste Zellgehäuse durchgeführt sein, aus diesem nächsten Zellgehäuse herausgeführt sein und in ein weiteres Zellgehäuse eingeführt sein, und so weiter. Der durch diese mehreren Zellgehäuse geführte Schlauch oder im Allgemeinen Kühlkanal kann einstückig ausgebildet sein, d.h. nicht aus einzelnen Schlauchteilen zusammengesteckt sein. Alternativ kann zum Beispiel jeder Zelle ein eigener separater Kühlkanal zugeordnet sein, und die jeweiligen Kühlkanäle, z.B. die jeweiligen Schläuche, an der Vorder- und Hinterseite herausgeführt werden und beim Zusammenfügen der Zellen zusammengesteckt oder anders verbunden werden. In beiden Fällen ist dabei das Vorsehen einer Abdichtung im Bereich der Öffnungen im Zellgehäuse, zum Beispiel gemäß einem der beschriebenen Dichtkonzepte, vorteilhaft und bevorzugt.
Dies ermöglicht eine besonders effiziente Umsetzung. Dagegen hat die Variante mit den zellspezifischen Kühlkanälen, die also nicht von Zelle zu Zelle geführt sind, den Vorteil, dass sich hierdurch ein besonders modularer und montagetechnisch einfacher Aufbau realisieren lässt.
Des Weiteren betrifft die Erfindung auch eine Batterie, insbesondere eine Hochvoltbatterie, mit einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung oder einer ihrer Ausgestaltungen. Beispielsweise kann eine solche Hochvoltbatterie mehrere Batteriemodule aufweisen, die wiederum jeweils mehrere Batteriezellen aufweisen, wie diese im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Kühlanordnung oder ihren Ausführungsbeispielen beschrieben worden sind. Zur Steuerung des Kühlmittelstroms kann eine zentrale Steuereinrichtung vorgesehen sein. Der Kühlmittelstrom kann dabei zellindividuell steuerbar sein oder global für alle Batteriezellen gleich. Letzteres ist besonders vorteilhaft, da einzelne Batteriezellen im Betrieb des Kraftfahrzeugs ohnehin in der Regel einer gleichmäßigen Belastung unterliegen und sich der Steuerungsaufwand dadurch deutlich vereinfacht.
Neben der Ansteuerung in Abhängigkeit von einer detektierten bevorstehenden Kollision ist die Steuereinrichtung auch dazu ausgelegt, den Kühlmittelstrom in Abhängigkeit von einem aktuellen Kühlbedarf zu steuern. Die Steuerung kann dabei als Regelung ausgebildet sein, das heißt der Kühlmittelstrom kann zum Beispiel in Abhängigkeit von einer erfassten aktuellen Zelltemperatur oder Modultemperatur oder Batterietemperatur gesteuert beziehungsweise geregelt werden. Steigt die Zelltemperatur, so kann die Kühlleistung erhöht werden, indem der Kühlmittelstrom erhöht wird. Auf diese Weise kann auch temporär eine hohe Kühlleistung bereitgestellt werden, wenn zum Beispiel Ladeströme größer 100 Kilowatt erreicht werden sollen. Damit können Ladevorgänge beschleunigt werden und auch die maximal aus der Batterie abrufbare Leistung gesteigert werden.
Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung oder einer ihrer Ausgestaltungen. Die für die erfindungsgemäße Kühlanordnung und ihre Ausgestaltungen beschriebenen Vorteile gelten damit in gleicher Weise für die erfindungsgemäße Batterie und das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.
Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Kühlen einer Batteriezelle für ein Kraftfahrzeug, wobei die Batteriezelle ein Zellgehäuse und eine im Zellgehäuse angeordnete Zellkomponente umfasst, und wobei mindestens ein Kühlkanal zur Kühlung der Batteriezelle von einem Kühlmittel durchströmt wird, wobei der Kühlkanal mit einer Kanalwand ausgebildet ist, die zumindest bereichsweise flexibel ausgebildet ist. Dabei ist der mindestens eine Kühlkanal zumindest zum Teil innerhalb des Zellgehäuses angeordnet, wobei, wenn der Kühlkanal von dem Kühlmittel mit einem bestimmten Kühlmitteldruck durchströmt wird, zumindest ein flexibler Bereich der Kanalwand durch den Kühlmitteldruck gegen zumindest einen Teil der Zellkomponente gepresst wird.
Auch hier gelten die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Kühlanordnung und ihren Ausführungsformen beschriebenen Vorteile in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Verfahren.
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kühlanordnung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.

1 eine schematische und perspektivische Darstellung einer Kühlanordnung mit einer Batteriezelle gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine schematische und perspektivische Darstellung der Kühlanordnung aus 1 ohne Zellgehäuseunterteil;
3 eine schematische Darstellung der Kühlanordnung aus 1 in einer Vorderansicht;
4 eine schematische Darstellung der Kühlanordnung aus 1 in einer Vorderansicht ohne Zellgehäuseunterteil;
5 eine schematische und perspektivische Darstellung einer Kühlanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
6 eine schematische Darstellung einer Kühlanordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
7 eine schematische und perspektivische Darstellung einer Kühlanordnung ohne Zellgehäuseunterteil gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
8 eine schematische Darstellung der Kühlanordnung aus 7 in einer Frontansicht;
9 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Kühlanordnung in einer Draufsicht in einem Zustand mit geringem Kühlmitteldruck;
10 eine schematische Querschnittsdarstellung der Kühlanordnung aus 9 in einem Zustand mit erhöhtem Kühlmitteldruck;
11 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Kühlanordnung in einer Draufsicht mit Kühlkanälen, deren Kanalwände zum Teil durch das Zellgehäuse bereitgestellt sind, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
12 eine schematische Darstellung verschiedener Kühlanordnungen in einer Draufsicht zur Veranschaulichung verschiedener Positionen für Zu- und Abführanschlüsse;
13 eine schematische Querschnittsdarstellung in einer Seitenansicht eines Teils einer Kühlanordnung zur Veranschaulichung eines ersten Dichtkonzepts gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
14 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Seitenansicht eines Teils einer Kühlanordnung zur Veranschaulichung eines zweiten Dichtkonzepts gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
15 eine schematische Querschnittsdarstellung in einer Seitenansicht eines Teils einer Kühlanordnung zur Veranschaulichung eines dritten Dichtkonzepts gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

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.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
1 zeigt eine schematische und perspektivische Darstellung einer Kühlanordnung 10 mit einer Batteriezelle 12 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Batteriezelle 12 weist dabei ein Zellgehäuse 14 auf, welches ein Zellgehäuseoberteil 16 umfasst, sowie ein Zellgehäuseunterteil 18. Das Zellgehäuseoberteil 16 stellt dabei diejenige Seite der Batteriezelle 12 bereit, an welcher auch die Zellpolanschlüsse 20 der Batteriezelle 12 angeordnet sind. Der restliche Teil des Zellgehäuses 14 ist mit 18 bezeichnet. 2 zeigt nochmal eine schematische Darstellung dieser Kühlanordnung 10 ohne dieses Zellgehäuseunterteil 18 zur Veranschaulichung eines Innenlebens der Batteriezelle 12. Die Batteriezelle 12 weist dabei eine im Zellgehäuse 14 angeordnete Zellkomponente 22 auf, welche in diesem Beispiel einen Zellwickel 24 sowie zwei Abnehmer 26 umfasst. Die Abnehmer 26 sind dabei elektrisch leitend mit den jeweiligen Zellpolanschlüssen 20 der Batteriezelle 12 verbunden. Zur Kühlung der Batteriezelle 12 weist die Kühlanordnung 10 nun vorteilhafterweise einen von einem Kühlmittel durchströmbaren Kühlkanal auf, welcher in das Zellgehäuse 14 integriert ist. In diesem Beispiel ist dieser Kühlkanal 28 als flexibler und insbesondere elastischer Schlauch 30 ausgebildet. Insbesondere weist in diesem Beispiel die Kühlanordnung 10 zwei solcher Kühlkanäle 28 auf, die voneinander räumlich separiert sind. Für einen jeweiligen Kühlkanal 28 sind im Zellgehäuse 14 in diesem Beispiel eine Zuführöffnung in Form eines Lochs oder einer Bohrung sowie eine Abführöffnung 34 vorgesehen. Um eine jeweilige Zuführöffnung 32 und Abführöffnung 34 sind weiterhin in diesem Beispiel ein Zuführanschluss 36 und ein Abführanschluss 38 angeordnet. Durch den Zuführanschluss 36 sowie die korrespondierende Zuführöffnung 32 ist also ein Zulauf für das Kühlmedium bereitgestellt, und durch einen betreffenden Abführanschluss 38 und die korrespondierende Abführöffnung 34 ein entsprechender Ablauf für das Kühlmedium. Die jeweiligen Schläuche 30 sind weiterhin U-förmig um die jeweiligen Abnehmer 26 gewunden. Weiterhin sind die Schläuche 30 derart ausgebildet, dass, wenn sie von einem Kühlmittel mit einem bestimmten Kühlmitteldruck durchströmt werden, durch den Kühlmitteldruck gegen zumindest einen Teil der Zellkomponente 22, in diesem Beispiel die Abnehmer 26, gepresst werden. Dadurch ist vorteilhafterweise eine aktiv anformbare Zellwickelabnehmerkühlung bereitgestellt, welche sich unter Fluiddruck, das heißt dem Druck des Kühlmittels, an den Zellwickelabnehmer 26 aktiv, das heißt je nach Situation, anschmiegt. Dabei lässt sich der Kühlmitteldruck situationsabhängig steuern. Zu diesem Zweck kann eine entsprechende Steuereinrichtung vorgesehen sein, die hier nicht explizit dargestellt ist. Eine Steuerung kann dabei zum einen je nach Kühlleistungsanforderung zum Beispiel in Abhängigkeit von der aktuellen Betriebssituation der Batterie, von welcher die Batteriezelle 12 umfasst ist, oder in Abhängigkeit von einer aktuellen Temperatur der Batterie oder der Batteriezelle 12 erfolgen.
Auf besonders vorteilhafte Weise lässt sich diese Kühlanordnung 10 jedoch auch dazu nutzen, um die Crashsicherheit einer Batterie mit einer solchen Kühlanordnung 10 deutlich zu verbessern. Dies ist dadurch bedingt, dass durch ein aktives Aufblasen des Kühlschlauchs 30, zum Beispiel durch Erhöhung des entsprechenden Kühlmitteldrucks, bei einem Crash oder kurz vor einem Crash ein Abstützen gegenüber der Zellgehäusewand 18 bereitgestellt werden kann. Dadurch wird die Steifigkeit der Zelle 12 insgesamt erhöht, wodurch sich die Zelle 12 selbst gegenüber Intrusion durch Fremdgegenstände schützt. Zu diesem Zweck kann zum Beispiel eine Fahrzeugsensorik vorab melden, wenn eine Gefahrensituation detektiert wird. In Abhängigkeit der Detektion einer solchen Gefahrensituation kann der Kühlschlauch 30 weiter aufgeblasen werden, das heißt der Kühlmitteldruck entsprechend erhöht werden.
3 und 4 zeigen jeweils nochmal die gleiche Kühlanordnung 10 wie in 1 und 2 dargestellt, jeweils einmal mit und einmal ohne Zellgehäuseunterteil 18, wobei 3 und 4 die Kühlanordnung 10 jeweils in einer Frontansicht auf eine Vorderseite 40 der Batteriezelle 12 zeigen. Diese Vorderseite 40 stellt dabei insbesondere die flächenmäßig größte Seite der Batteriezelle 12 dar.
Hierdurch lässt sich eine in die Batteriezelle 12 integrierte Kühlung bereitstellen, insbesondere eine direkte Kühlung des Zellwickels 24 beziehungsweise der Abnehmer 26, was die Kühlung besonders effizient macht, da diese dort bereitgestellt werden kann, wo die Wärme entsteht. Zudem führt dies zu einer deutlichen Package-Verbesserung, da keine Kühlung unterhalb der Batteriezellen 12 mehr erforderlich ist. Entsprechend kann auch ein Gapfiller entfallen, was wiederum zu einer Kostenverbesserung führt. Zudem lassen sich durch diese Art der Kühlung Ladeleistungen größer als 300 Kilowatt ohne Probleme darstellen.
Die Zu- und Abläufe für das Kühlmedium, die durch die entsprechenden Zuführanschlüsse 36 und Abführanschlüsse 38 sowie die korrespondierenden Zu- und Abführöffnungen 32, 34 im Zellgehäuse 14 bereitgestellt sind, können dabei in ihrer Anzahl sowie Position je nach Ausführungsform variieren. Dabei befindet sich mindestens eine Öffnung 32, 34 im Zellgehäuse 14. Eine solche einzelne Öffnung kann dabei gleichzeitig einen Zu- und Ablauf bereitstellen. Mit anderen Worten ist theoretisch auch eine gemeinsame Bohrung zur Bereitstellung eines Zu- und Ablaufs denkbar. Vorzugsweise sind im Zellgehäuse 14 jedoch mindestens eine Zuführöffnung 32 und eine Abführöffnung 34 vorgesehen. Dabei kann pro Abnehmer 26 jeweils ein solcher Zu- und Ablauf vorgesehen sein. Möglich wären auch ein Zu- und ein Ablauf für mehrere Abnehmer 26. Auch die Positionen dieser Zu- und Abführöffnungen 32, 34 sowie die korrespondierenden Anschlüsse 36, 38 können prinzipiell an jeder beliebigen Stelle des Zellgehäuses 14 vorgesehen sein.
5 zeigt dabei ein Beispiel der Kühlanordnung 10, die insbesondere wie zuvor beschrieben ausgebildet sein kann, jedoch mit dem Unterschied, dass hierbei die Zu- und Abführöffnungen 32, 34 nicht in der Oberseite 16 des Zellgehäuses 14 angeordnet sind, sondern an zwei gegenüberliegenden Seiten 42, 44, die sowohl von der Oberseite 16 verschieden sind als auch von einer der Oberseite 16 gegenüberliegenden Unterseite 46, sowie von einer Vorder- und Rückseite 40, 48 verschieden. Die Anschlüsse 36, 38 befinden sich also seitlich an der schmalen Seite des Zellgehäuses 14.
6 zeigt eine weitere Variante der Kühlanordnung 10, die auch hier wie zu 1 bis 4 beschrieben ausgebildet sein kann bis auf den Unterschied, dass nunmehr die Zu- und Abführanschlüsse 36, 38 an der Vorderseite 40 beziehungsweise Rückseite 48 des Zellgehäuses 14 angeordnet sind, das heißt an den flächenmäßig größten Seiten der Batteriezelle 12. Die Anschlüsse 36, 38 befinden sich also auf der großen Fläche, wo sich Zellen 12 berühren. Mit anderen Worten sind in einem Batteriemodul üblicherweise mehrere solcher Batteriezellen 12 nebeneinander angeordnet, und zwar derart, dass ihre flächenmäßig größten Seiten 40, 48 einander zugewandt sind. Üblicherweise befinden sich zwischen den Zellen noch Trennelemente zur elektrischen Isolation der Zellen 12 voneinander. In dieser Variante kann zum Beispiel jede Zelle 12 mit der anderen gesteckt werden, das heißt die entsprechenden Anschlüsse 36, 38 miteinander verbunden werden und damit der Kühlungskanal 28 der mehreren Zellen 12 ebenfalls verbunden werden.
7 und 8 zeigen jeweils noch eine weitere Variante der Kühlanordnung 10 einmal in einer perspektivischen Darstellung in 7 und einmal in einer Frontansicht in 8, insbesondere wiederum ohne die Darstellung des Zellgehäuseunterteils 18. In dieser Variante weist die Kühlanordnung 10 nur einen Zuführanschluss 36 und einen Abführanschluss 38 auf. Der Schlauch 30, der den Kühlkanal 28 bereitstellt, ist in diesem Beispiel um beide Abnehmer 26 herum geführt. Mit anderen Worten sind hier nicht zwei separate Schläuche 30 für die jeweiligen Abnehmer 26 vorgesehen, sondern nur ein Schlauch 30, der im Zellinneren durch einen horizontalen Abschnitt 30a von einem Zellabnehmer 26 zum anderen geführt ist. Mit anderen Worten weist in diesem Beispiel der Kühlkanal 28 einen Querkanal 30a auf, entsprechend umfasst die Kühlanordnung 10 auch nur einen einseitigen Einlauf und einen einseitigen Auslauf. Ansonsten kann die Kühlanordnung 10 wie zuvor zu den anderen Beispielen beschrieben ausgebildet sein.
9 und 10 zeigen jeweils eine Querschnittsdarstellung einer Kühlanordnung 10 in einer Draufsicht gemäß den zuvor beschriebenen Beispielen.
9 zeigt dabei den Kühlschlauch 30, wenn dieser nicht von einem Kühlmittel durchströmt wird oder von einem Kühlmittel mit geringem Druck durchströmt wird, während 10 den Schlauch 30 veranschaulicht, wenn dieser vom Kühlmittel mit erhöhtem Druck durchströmt wird und sich entsprechend aufbläht und an die jeweiligen Zellwickelabnehmer 26 anschmiegt. Dabei stützt der Schlauch 30 sich auch gleichzeitig gegen das Zellgehäuse 14 ab. Hierdurch wird eine Versteifung des Zellgehäuses 14 erreicht.
11 zeigt eine weitere schematische Querschnittsdarstellung einer Kühlanordnung 10 in einer Draufsicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Beispiel sind die Kühlkanäle 28 nicht als Schläuche ausgebildet, sondern mit einer Kanalwand 50, welche zum Teil vom Zellgehäuse 14 und zum Teil von einer flexiblen, insbesondere elastischen, Membran 52 bereitgestellt wird. Auch diese Membran 52 schmiegt sich, wenn die jeweiligen Kühlkanäle 28 von einem Kühlmittel mit entsprechend hohem Druck durchströmt werden, an den Zellwickel 24, insbesondere die Abnehmer 26, an. Diese Variante ist vor allem vorteilhaft, wenn sowohl das Zellgehäuse 14 als auch die Membran 52 aus einem Kunststoff ausgebildet sind, da diese sich dann entsprechend besonders leicht verbinden lassen, zum Beispiel aneinanderschweißen lassen.
Grundsätzlich können die Kühlkanäle 28, insbesondere auch die beschriebenen Schläuche 30, aus jedem beliebigen Material, insbesondere Metall oder Kunststoff, gebildet sein, optional auch in einem Hybridaufbau ausgestaltet sein, das heißt mehrere Schichten in einer Schichtfolge, zum Beispiel Kunststoff-Metall-Kunststoff, aufweisen. Bevorzugt ist es dabei, dass der Kühlschlauch 30 beziehungsweise im Allgemeinen der Kühlkanal 28 zumindest nach außen elektrisch isolierend ausgebildet ist. Durch eine aktive Strömungssteuerung kann das Anliegen des Kühlschlauchs 30 beziehungsweise im Allgemeinen der Kühlkanäle 30, wie beispielsweise auch der hier dargestellten Membran 52, am Wickel 24 beziehungsweise den Zellabnehmern 26 verändert werden und damit die Kühlwirkung verändert werden. Dies erlaubt eine situationsangepasste Steuerung der Kühlleistung.
12 zeigt eine schematische Darstellung verschiedener Varianten 10a, 10b, 10c der Kühlanordnung 10, die sich insbesondere hinsichtlich der Positionen der Zu- und Abläufe beziehungsweise der Zuführ- und Abführöffnungen 32, 34 unterscheiden. In der ersten Variante 10a befinden sich die Zuführöffnungen 32 auf der Rückseite 48 des Zellgehäuses 14 und die Abführöffnungen auf der Vorderseite 34, insbesondere korrespondierend zum Ausführungsbeispiel aus 6. In der zweiten Variante 10b befinden sich die Zu- und Abführöffnungen 32, 34, insbesondere jeweils eine pro Abnehmer 26, auf der Oberseite 16 des Zellgehäuses 14. Dies korrespondiert insbesondere zu der zu 1 bis 4 beschriebenen Ausführungsform der Kühlanordnung 10. Die dritte Variante 10c zeigt eine Zuführöffnung 32 und eine Abführöffnung 34 auf der Oberseite 16 gemäß dem zu 7 und 8 beschriebenen Beispiel. Dabei ist vor allem die erste Variante 10a weniger bevorzugt, da gerade die Oberseite 16 des Zellgehäuses 14 stabiler ist als die übrigen Seiten, da diese in der Regel dicker ausgebildet ist. Entsprechend kann für Anschlüsse an der Oberseite 16 für mehr Stabilität gesorgt werden. Dies ist insbesondere auch für die nachfolgend beschriebenen Dichtkonzepte von Vorteil.
Insbesondere sollen die Dichtkonzepte nunmehr anhand der als Schläuche 30 ausgebildeten Kühlkanäle 28 beschrieben werden. Ein solcher Schlauch 30 wird dabei mit seinem jeweiligen Ende aus einer Zuführöffnung und aus einer Abführöffnung herausgeführt und muss an dieser Stelle abgedichtet werden, damit kein Kühlmedium in diesem Anschlussbereich aus dem Schlauch austreten und in die Zelle 12 gelangen kann. Dies wird nun anhand eines einzelnen Endes 30b eines solchen Schlauchs am Beispiel einer Zuführöffnung 32 beschrieben, kann aber ganz analog auch auf das andere Ende des Schlauchs 30, welches analog aus einer Abführöffnung 34 herausgeführt sein kann, umgesetzt werden.
13 veranschaulicht ein erstes Beispiel eines Abdichtkonzepts. Hierbei ist ein Teil der Kühlanordnung 10 in einem Querschnitt durch den Schlauch 30 dargestellt. 30b bezeichnet hierbei das Schlauchende und der Rand des Schlauchendes 30b ist mit 30c bezeichnet. Das Schlauchende 30b ist also aus dieser Zuführöffnung 32, welche zum Beispiel einfach ein Loch im Zellgehäuse 14 darstellen kann, herausgeführt und in diesem Beispiel rechtwinklig umgeknickt. Der Bereich des Zellgehäuses 14, welcher diese Öffnung 32 umgibt, ist als Fixierungsbereich 14a bezeichnet. Dieser kann zum Beispiel die Öffnung 32 ringförmig umlaufen. Weiterhin umfasst in diesem Beispiel die Kühlanordnung 10 noch ein Fixierungselement 54. Auch dieses kann zum Beispiel ringförmig ausgebildet sein und die Öffnung 32 umgebend angeordnet sein. Das Schlauchende 30b ist nunmehr zwischen diesem Fixierungsbereich 14a und diesem Fixierungselement 54 eingeklemmt beziehungsweise eingepresst. An das Fixierungselement 54 kann sich zum Beispiel gleich der Zuführanschluss 36 anschließen, der zum Beispiel als eine Art Stutzen ausgebildet sein kann. Mit anderen Worten kann das Fixierungselement 54 einen Flansch unterseitig an diesem Stutzen 36 darstellen.
Um die Dichteigenschaft noch weiter zu verbessern, kann zusätzlich auch ein O-Ring 56, das heißt ein ringförmiges Dichtelement, vorgesehen sein, welches ebenfalls zwischen dem Fixierungsbereich 14a und dem Fixierungselement 54 angeordnet sein kann. Durch einen solchen O-Ring 56 kann lokal der Druck auf das Schlauchende 30b erhöht werden, was die Abdichteigenschaften verbessert. In diesem Beispiel ist also das Schlauchende 30b auf die Außenseite des Zellgehäuses 14 im Fixierungsbereich 14a umgeschlagen beziehungsweise umgestülpt und oberseitig vom Fixierungselement 54 fixiert. Das Fixierungselement 54 kann sich insbesondere noch weiter in radialer Richtung bezüglich der Öffnung 32 erstrecken und zum Beispiel mit dem Gehäuse 14 außenseitig verbunden, zum Beispiel verschweißt oder verpresst oder anderweitig am Gehäuse 14 befestigt sein. In diesem Beispiel wird die Schlauchwand am Schlauchende 30b in einem rechten Winkel umgeschlagen, welcher allgemein in 13 mit β bezeichnet ist. Eine weniger für den Schlauch 30 strapaziöse Variante ist in 14 dargestellt.
14 zeigt dabei ebenfalls eine schematische Querschnittsdarstellung eines Teils der Kühlanordnung 10 im Bereich der Zuführöffnung 32 im Gehäuse 14, durch welche wiederum das Schlauchende 30b hindurchgeführt und gemäß einem zweiten Dichtkonzept abgedichtet ist. In diesem Beispiel ist eine Zuführöffnung 32 am Zellgehäuse 14, insbesondere an einem die Zuführöffnung 32 begrenzenden Rand des Zellgehäuses 14, ein umlaufender Kragen 14b angeordnet, der trichterförmig ausgebildet ist. Dieser Kragen 14b verjüngt sich also in Richtung der Öffnung 32. Weiterhin ist auch hier wiederum ein Fixierungselement 54 vorgesehen, welches nun nicht scheibenförmig wie in 13 ausgebildet ist, sondern ebenfalls trichterförmig. Das Schlauchende 30b ist wiederum zwischen diesem Fixierungselement 54 und dem Kragen 14b eingeklemmt. Der Rand 30c des Schlauchendes 30b kann vollständig aus diesem Zwischenbereich zwischen dem Fixierungselement 54 und dem Kragen 14b herausgeführt sein. In diesem Fall ergeben sich zwei Dichtbereiche. Einer entsteht dadurch, dass eine Kraft von dem äußeren Trichterrand des Fixierungselements 54 in Richtung des Zellgehäuses 14 senkrecht nach unten auf das Schlauchende 30b im Bereich der Kragenkante ausgeübt wird. Ein weiterer Dichtbereich ist dadurch bereitgestellt, dass im flächigen Zwischenbereich zwischen dem Fixierungselement 54 und dem Kragen 14b eine Kraft auf das Schlauchende 30b ausgeübt wird, welche senkrecht zu diesen Anlageflächen gerichtet ist.
In diesem Beispiel ist der Kragen 14b in einem Winkel α gegenüber dem Zellgehäuse 14 geneigt. Daraus ergibt sich ein Neigungswinkel β der Schlauchwand im Bereich des Schlauchendes 30b im Vergleich zur Schlauchwand innerhalb der Öffnung 32. Dieser Winkel β ist dabei größer als 90 Grad, was für das Schlauchende schonender ist.
Im Allgemeinen kann dieser Winkel β grundsätzlich fast jeden beliebigen Wert zum Beispiel zwischen 0 und 355 Grad annehmen. Dies kann realisiert werden, indem entsprechend der Randbereich des Zellgehäuses 14 um die Öffnung 32 mit einer entsprechenden Geometrie ausgebildet wird. So kann also das Schlauchende 30b in einem beliebigen Winkel nach außen umgeschlagen werden, zum Beispiel auch, bis sich die Außenseiten des Schlauchendes 30b wieder parallel zueinander befinden und zueinander ausgerichtet sind. Auch kann das Schlauchende 30b nach innen umgeschlagen werden, sodass die entsprechenden Innenseiten des Schlauchendes 30b einander zugewandt sind und im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind.
Im Allgemeinen ist die Innenseite des Schlauchs 30 beziehungsweise der Schlauchwand als diejenige Seite des Schlauchs 30 definiert, die im Betrieb Kontakt mit dem Kühlmittel hat. Die Außenseite ist entsprechend die der Innenseite gegenüberliegende Seite der Schlauchwand des Schlauchs 30.
Zur weiteren Verbesserung der Dichtheit kann das Schlauchende 30b, insbesondere der Schlauchrand 30c, in 14 nochmal um den Kragen 14b, zum Beispiel um dessen Außenkante, umgeschlagen sein. Durch solche Mehrfachumschläge des Schlauchendes 30b wird die Dichtheit weiter gesteigert. Eine weitere Variante eines solchen Mehrfachumschlags ist in 15 dargestellt. Auch 15 zeigt wiederum eine schematische Querschnittsdarstellung eines Teils der Kühlanordnung 10 mit einem dritten Dichtkonzept. Ähnlich wie in 14 weist auch hier wiederum die Kühlanordnung 10 einen trichterförmigen Kragen 14b auf, der am Zellgehäuse 14 im Randbereich um die Öffnung 32 angeordnet ist, sowie ein korrespondierendes trichterförmiges Fixierungselement 54. Das Schlauchende 30b ist nunmehr jedoch nicht zwischen dem Fixierungselement 54 und dem Kragen 14b nach außen aus der Öffnung 32 geführt, sondern vollständig innerhalb des Fixierungselements 54 und anschließend mit seinem Rand 30c um die Außenkante des Fixierungselements 54 umgeschlagen und erst dann räumlich anschließend mit dem Rand 30c zwischen dem Fixierungselement 54 und dem Kragen 14b fixiert beziehungsweise zwischen diesen Elementen eingeklemmt. Um die Dichtheit dieser Anordnung noch zusätzlich zu erhöhen, kann optional noch ein weiteres zweites Fixierungselement 58, zum Beispiel wiederum ein ringförmiges Fixierungselement 58, zum Beispiel analog zum Fixierungselement 54 aus 13, von oben auf diese Anordnung aufgesetzt beziehungsweise aufgepresst werden. An diesem zweiten Fixierungselement 58 kann sich dann wiederum der Stutzen 36 zur Bereitstellung eines Zuführanschlusses 36 anschließen.
Auch sind zahlreiche weitere Dichtkonzepte denkbar. Diese stellen hier nur eine Auswahl dar, um das grundlegende Dichtprinzip zu veranschaulichen, gemäß welchem das Schlauchende zwischen einem Zellgehäuseteil 14a oder einem am Zellgehäuse 14 angeordneten Teil 14b und einem separaten Fixierungselement 54 eingeklemmt wird. Im Übrigen können auch in den in 14 und 15 dargestellten Varianten zur Erhöhung der Dichtigkeit zusätzlich O-Ringe 56, wie zu 13 gezeigt, verwendet werden. Auch diese können dann entsprechend zwischen dem Kragen 14b und dem Fixierungselement 54 angeordnet sein.
Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung eine aktiv steuerbare Zellkühlung bereitgestellt werden kann, gemäß welcher mindestens ein Kühlkanal in ein Zellgehäuse integriert ist und dadurch eine aktiv anformbare Zellwickelabnehmerkühlung bereitstellt, welche sich unter Fluiddruck an den Zellwickelabnehmer aktiv, das heißt je nach Situation, anschmiegt. Dadurch kann eine direkte Kühlung des Zellwickels bereitgestellt werden, wo auch die Wärme entsteht. Es kann eine Package-Verbesserung erzielt werden, da keine zusätzliche Kühlung unterhalb der Zellen mehr erforderlich ist. Entsprechend kann eine Kostenverbesserung bereitgestellt werden, da in einem solchen Fall auch keine thermische Anbindung durch einen Gapfiller nötig ist. Zudem lassen sich vorteilhafterweise durch die verbesserte Kühlwirkung deutlich höhere Ladeleistungen zum Laden der Batteriezellen, insbesondere größer als 300 Kilowatt, ohne Probleme bereitstellen.
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 102017210343 A1 [0003]

Claims

Kühlanordnung (10) zum Kühlen einer Batteriezelle (12) für ein Kraftfahrzeug, wobei die Kühlanordnung (10) eine Kühleinrichtung (28, 30, 50) und die Batteriezelle (12) umfasst, die ein Zellgehäuse (14) und eine im Zellgehäuse (14) angeordnete Zellkomponente (22, 24, 26) umfasst, wobei die Kühleinrichtung (28, 30, 50) mindestens einen von einem Kühlmittel durchströmbaren Kühlkanal (28) aufweist, welcher mit einer Kanalwand (30, 50, 52, 14) ausgebildet ist, die zumindest bereichsweise flexibel ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine vom Kühlmedium durchströmbare Kühlkanal (28) zumindest zum Teil innerhalb des Zellgehäuses (14) angeordnet ist und derart ausgebildet ist, dass, wenn der Kühlkanal (28) von einem Kühlmittel mit einem bestimmten Kühlmitteldruck durchströmt wird, zumindest ein flexibler Bereich (30, 52) der Kanalwand (30, 50, 52, 14) durch den Kühlmitteldruck gegen zumindest einen Teil der Zellkomponente (22, 24, 26) gepresst wird.
Kühlanordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlanordnung (10) eine Steuereinrichtung aufweist die dazu ausgelegt ist, einen Kühlmittelstrom durch den zumindest einen Kühlkanal (28) in Abhängigkeit von einer Detektion einer bevorstehenden Kollision zu steuern, insbesondere derart dass im Falle der Detektion der bevorstehenden Kollision der Kühlmittelstrom und/oder Kühlmitteldruck auf ein vorbestimmtes Maximum gesetzt wird.
Kühlanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezelle (12) zumindest einen an einer ersten Seite (16) des Zellgehäuses (14) außenseitig angeordneten Zellpolanschluss (20) aufweist, und die im Zellgehäuse (14) angeordnete Zellkomponente (22, 24, 26) mindestens einen mit dem zumindest einen Zellpolanschluss (20) elektrisch leitend verbundenen Abnehmer (26) aufweist, wobei der Kühlkanal (28) derart angeordnet ist, dass der zumindest eine flexible Bereich (30, 52) der Kanalwand (30, 50, 52, 14) durch den Kühlmitteldruck gegen den Abnehmer (26) gepresst wird.
Kühlanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der flexible Bereich (30, 52) der Kanalwand (30, 50, 52, 14) aus einem elektrisch isolierendem Material und/oder elastisch ausgebildet ist.
Kühlanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalwand (30, 50, 52, 14) durch einen durch das Zellgehäuse (14) geführten Schlauch (30) bereitgestellt ist.
Kühlanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Zellgehäuse (14) eine Zuführöffnung (32) angeordnet ist, wobei der Schlauch (30) ein erstes Ende (30b) aufweist, welches aus der Zuführöffnung (32) aus dem Zellgehäuse (14) herausgeführt ist, wobei die Kühlanordnung (10) ein Fixierungselement (54) und einen an einem Randbereich der Zuführöffnung (32) angeordneten, die Zuführöffnung (32) umlaufenden und vom Zellgehäuse (14) in einem von Null verschiedenen Winkel (a) abstehenden Kragen (14b) aufweist, der eine der Zuführöffnung (32) zugewandte Seite (16) aufweist, die einen Fixierungsbereich bereitstellt, wobei das erste Ende (30b) des Schlauchs (30) eine Innenseite und eine der Innenseite gegenüberliegende Außenseite aufweist, wobei das Ende (30b) des Schlauchs (30) derart zwischen dem Fixierungsbereich des Kragens (14b) und dem Fixierungselement (54) fixiert ist, dass die Außenseite am Fixierungsbereich anliegt und die Innenseite am Fixierungselement (54) anliegt.
Kühlanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (14b) einen freien, nicht am Zellgehäuse (14) angeordneten Rand aufweist, wobei das erste Ende (30b) des Schlauchs (30) über den Rand des Kragens (14b) umgestülpt ist.
Kühlanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Zellgehäuse (14) eine Zuführöffnung (32) angeordnet ist, wobei der Schlauch (30) ein erstes Ende (30b) aufweist, welches aus der Zuführöffnung (32) aus dem Zellgehäuse (14) herausgeführt ist, wobei das Zellgehäuse (14) einen die Zuführöffnung (32) umlaufenden Fixierungsbereich (14a) aufweist und die Kühlanordnung (10) ein Fixierungselement (54) aufweist, wobei das erste Ende (30b) des Schlauchs (30) eine Innenseite und eine der Innenseite gegenüberliegende Außenseite aufweist, wobei das Ende (30b) des Schlauchs (30) derart zwischen dem Fixierungsbereich (14a) und dem Fixierungselement (54) fixiert ist, dass die Außenseite am Fixierungsbereich (14a) anliegt und die Innenseite am Fixierungselement (54) anliegt.
Kühlanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Zellgehäuse (14) mindestens eine Zuführöffnung (32) zur Zuführung des Kühlmittels in den im Zellgehäuse (14) angeordneten Teil des Kühlmittelkanals (28) angeordnet ist, wobei die Batteriezelle (12) an einer ersten Seite (16) des Zellgehäuses (14) außenseitig zwei Zellpolanschlüsse (20) aufweist, wobei die mindestens eine Zuführöffnung (32) in der ersten Seite (16) des Zellgehäuses (14) oder in einer von der ersten Seite (16) verschiedenen Vorder- oder Rückseite (40, 48), welche die flächenmäßig größte Seite (40, 48) des Zellgehäuses (14) darstellt, oder einer von der Vorder-, Rück-, Ober- und Unterseite (40, 48, 16, 46) verschiedenen Seite (42, 44) des Zellgehäuses (14) angeordnet ist.
Verfahren zum Kühlen einer Batteriezelle (12) für ein Kraftfahrzeug, wobei die Batteriezelle (12) ein Zellgehäuse (14) und eine im Zellgehäuse (14) angeordnete Zellkomponente (22, 24, 26) umfasst, wobei mindestens ein Kühlkanal (28) zur Kühlung der Batteriezelle (12) von einem Kühlmittel durchströmt wird, wobei der Kühlkanal (28) mit einer Kanalwand (30, 50, 52, 14) ausgebildet ist, die zumindest bereichsweise flexibel ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kühlkanal (28) zumindest zum Teil innerhalb des Zellgehäuses (14) angeordnet ist, wobei wenn der Kühlkanal (28) von dem Kühlmittel mit einem bestimmten Kühlmitteldruck durchströmt wird, zumindest ein flexibler Bereich (30, 52) der Kanalwand (30, 50, 52, 14) durch den Kühlmitteldruck gegen zumindest einen Teil der Zellkomponente (22, 24, 26) gepresst wird.