DE102021132119A1

DE102021132119A1 - Cooling device, module housing, battery and method for introducing a round cell into a module housing

Info

Publication number: DE102021132119A1
Application number: DE102021132119.0A
Authority: DE
Inventors: Lars Kruse
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2021-12-07
Filing date: 2021-12-07
Publication date: 2023-06-07

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung (12) zum Kühlen von mindestens einer Rundzelle (16), wobei die Kühleinrichtung (12) mindestens ein erstes Kühlelement (22a) und mindestens ein zweites Kühlelement (22b) aufweist, die jeweils von einem Kühlmittel durchströmbar sind. Dabei sind das mindestens eine erste und zweite Kühlelement (22a, 22b) in einer zweiten Richtung (z) übereinander angeordnet und verlaufen in einer ersten Richtung (x) derart komplementär zueinander wellenförmig, dass sich das mindestens eine erste und zweite Kühlelement (22a, 22b) in einer Draufsicht auf die zweite Richtung (z) bereichsweise überschneiden und dass zwischen dem ersten und zweiten Kühlelement (22a, 22b) bezogen auf eine dritte Richtung (y) zumindest ein Aufnahmebereich (26) zur Aufnahme einer Rundzelle (16) bereitgestellt ist, der eine maximale Abmessung (D) in der dritten Richtung (y) aufweist, die durch ein Bewegen (B) jeweiliger Enden (28a, 30a) der Kühlelenente (22a, 22b) relativ zueinander bezogen auf die erste Richtung (x) reversibel variierbar ist.The invention relates to a cooling device (12) for cooling at least one round cell (16), the cooling device (12) having at least one first cooling element (22a) and at least one second cooling element (22b), through which a coolant can flow in each case. The at least one first and second cooling element (22a, 22b) are arranged one above the other in a second direction (z) and run in a first direction (x) in a corrugated manner, complementary to one another, in such a way that the at least one first and second cooling element (22a, 22b ) partially overlap in a top view of the second direction (z) and that at least one receiving area (26) for receiving a round cell (16) is provided between the first and second cooling element (22a, 22b) in relation to a third direction (y), having a maximum dimension (D) in the third direction (y) reversibly variable by moving (B) respective ends (28a, 30a) of the cooling elements (22a, 22b) relative to each other with respect to the first direction (x). .

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung zum Kühlen von mindestens einer Rundzelle für eine Kraftfahrzeugbatterie, wobei die Kühleinrichtung eine erste Kühleinheit aufweist, die mindestens ein erstes Kühlelement und mindestens ein zweites Kühlelement aufweist, die jeweils von einem Kühlmittel durchströmbar und in einer ersten Richtung wellenförmig verlaufend ausgebildet sind. Dabei weisen das mindestens eine erste und das zweite Kühlelement bezüglich der ersten Richtung jeweils ein erstes Ende und ein dem ersten Ende bezüglich der ersten Richtung gegenüberliegendes zweites Ende auf. Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Modulgehäuse mit einer solchen Kühleinrichtung, eine Batterie sowie ein Verfahren zum Einbringen einer Rundzelle in ein Modulgehäuse.The invention relates to a cooling device for cooling at least one round cell for a motor vehicle battery, the cooling device having a first cooling unit, which has at least one first cooling element and at least one second cooling element, through which a coolant can flow and which are designed to run in a wave shape in a first direction . The at least one first and the second cooling element each have a first end with respect to the first direction and a second end opposite the first end with respect to the first direction. Furthermore, the invention also relates to a module housing with such a cooling device, a battery and a method for introducing a round cell into a module housing.

Heutige Rundzellbatteriesysteme, insbesondere für Kraftfahrzeuge, sind meist aus Rasterplatten aufgebaut, in die die Einzelzellen mit ihren Enden eingefügt werden. Die Kontaktierung erfolgt meist über den Zellkopf oder Zellfuß des Systems. Die Kühlung der Rundzellen erfolgt meist von der Seite der Rundzellen, das heißt über ihre Mantelfläche bezogen auf ihre zylindrische Geometrie, oder über die Pole.Today's round cell battery systems, in particular for motor vehicles, are usually made up of grid plates into which the ends of the individual cells are inserted. Contact is usually made via the cell head or cell foot of the system. The round cells are usually cooled from the side of the round cells, ie over their lateral surface related to their cylindrical geometry, or over the poles.

Bei solchen Systemen müssen die verschiedenen Teilkomponenten, zum Beispiel die Zellen, die Kühlung, die Kontaktierung und die Halterung, geometrisch sehr genau aufeinander abgestimmt werden, um die Funktion der einzelnen Komponenten und des Systems zu gewährleisten. Dies ist mit erheblichem Aufwand verbunden.In such systems, the various sub-components, for example the cells, the cooling, the contacts and the holder, must be geometrically very precisely matched to one another in order to ensure the function of the individual components and the system. This is associated with considerable effort.

Die US 2019/0280260 A1 beschreibt ein Batteriemodul mit einer Vielzahl an zylindrischen Batteriezellen, sowie einem Halter zum Halten der zylindrischen Batteriezellen, die in mindestens einer Reihe angeordnet sind. Der Halter umfasst dabei einen ersten Seitenwandteil und einen zweiten Seitenwandteil und einen Zwischenteil mit geringer thermischer Leitfähigkeit, der zwischen den beiden Seitenwandteilen angeordnet ist. Der Zwischenteil führt in einer schlangenförmigen Linie um die einzelnen Zellen der Zellreihe herum. Durch diesen thermisch nur gering leitfähigen Zwischenteil soll die Wärmeausbreitung im Fall eines thermischen Events einer Batteriezelle und ein Übergreifen auf benachbarte Zellen verlangsamt werden.The U.S. 2019/0280260 A1 describes a battery module with a plurality of cylindrical battery cells and a holder for holding the cylindrical battery cells, which are arranged in at least one row. The holder comprises a first side wall part and a second side wall part and an intermediate part with low thermal conductivity, which is arranged between the two side wall parts. The intermediate part leads in a snake-like line around the individual cells of the cell row. This thermally only slightly conductive intermediate part is intended to slow down the spread of heat in the event of a thermal event in a battery cell and spreading to neighboring cells.

Weiterhin beschreibt die WO 2020/247995 A1 eine Kühlvorrichtung mit einer Hülle aus zumindest einer ein- oder mehrschichtigen Folie, die einen Innenraum bildet, in dem ein Arbeitsmedium und zumindest ein Verdampfungselement zur Überführung zumindest eines Teils des Arbeitsmediums vom flüssigen in den gasförmigen Zustand enthalten sind. Dabei weist zumindest die Oberfläche der Kühlvorrichtung eine Wellenform auf, wozu die ein- oder mehrschichtige Folie vorgeformt und eigensteif ausgebildet ist und/oder wozu im Innenraum zumindest ein wellenförmiges Element angeordnet ist, dass der Oberfläche die Wellenform verleiht.Furthermore describes the WO 2020/247995 A1 a cooling device with a casing made of at least one single-layer or multi-layer film, which forms an interior space containing a working medium and at least one evaporation element for converting at least part of the working medium from the liquid to the gaseous state. At least the surface of the cooling device has a wavy shape, for which purpose the single-layer or multi-layer film is preformed and designed to be inherently rigid and/or for which purpose at least one wavy element is arranged in the interior that gives the surface the wavy shape.

Des Weiteren beschreibt die DE 102 02 807 A1 eine Vorrichtung zur Regelung der Temperatur von Hochleistungs-Sekundärbatterien für Fahrzeuganwendungen, wobei in einem Gehäuse mehrere Zellen angeordnet sind und elektrisch miteinander verbunden sind, wobei die Zellen Kanäle aufweisen, durch die ein wärmetransportierendes Medium strömt. Über ein Leitungssystem kann das wärmetransportierende Medium zu den anderen Zellen und zu einer externen Heiz- und/oder Kühleinrichtung transportiert werden. Dabei kann das Leitungssystem einerseits als starres Rohrsystem oder als flexibles Schlauchsystem ausgeführt sein. Beispielsweise wird ein elastischer Schlauch nacheinander mäanderförmig durch die Zellen gefädelt.Furthermore, the DE 102 02 807 A1 describe a device for controlling the temperature of high-performance secondary batteries for vehicle applications, wherein a plurality of cells are arranged in a housing and are electrically connected to one another, the cells having channels through which a heat-transporting medium flows. The heat-transporting medium can be transported to the other cells and to an external heating and/or cooling device via a line system. The line system can be designed on the one hand as a rigid pipe system or as a flexible hose system. For example, an elastic tube is threaded through the cells in a meandering fashion.

Durch diese Systeme lässt sich der konstruktive Aufwand bei der Ausbildung eines Batteriesystem mit Rundzellen nicht reduzieren und die hohe Anforderung an die Passgenauigkeit und Abstimmung der einzelnen Teilkomponenten des Batteriesystems aufeinander bleibt bestehen.These systems do not reduce the design effort involved in designing a battery system with round cells, and the high demands on the accuracy of fit and coordination of the individual subcomponents of the battery system with one another remain.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Kühleinrichtung, ein Modulgehäuse, eine Batterie und ein Verfahren bereitzustellen, die eine möglichst effiziente Ausbildung und Herstellung einer Batterie mit mindestens einer Rundzelle erlauben.The object of the present invention is therefore to provide a cooling device, a module housing, a battery and a method that allow a battery with at least one round cell to be designed and manufactured as efficiently as possible.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kühleinrichtung, ein Modulgehäuse, eine Batterie 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.This object is achieved by a cooling device, a module housing, a battery and a method having the features according to the respective independent patent claims. Advantageous configurations of the invention are the subject matter of the dependent patent claims, the description and the figures.

Eine erfindungsgemäße Kühleinrichtung zum Kühlen von mindestens einer Rundzelle für eine Kraftfahrzeugbatterie weist eine erste Kühleinheit auf, die mindestens ein erstes Kühlelement und mindestens ein zweites Kühlelement aufweist, die jeweils von einem Kühlmittel durchströmbar und in einer ersten Richtung wellenförmig verlaufend ausgebildet sind, wobei das mindestens eine erste und das zweite Kühlelement bezüglich der ersten Richtung jeweils ein erstes Ende und ein dem ersten Ende bezüglich der ersten Richtung gegenüberliegendes zweites Ende aufweisen. Dabei sind das mindestens eine erste und zweite Kühlelement in einer zur ersten senkrechten zweiten Richtung übereinander angeordnet, wobei das mindestens eine erste und das zweite Kühlelement in der ersten Richtung derart komplementär zueinander wellenförmig verlaufend ausgebildet sind, dass sich das mindestens eine erste und zweite Kühlelement in einer Draufsicht auf die zweite Richtung bereichsweise überschneiden und dass zwischen dem ersten und zweiten Kühlelement bezogen auf eine dritte Richtung zumindest ein Aufnahmebereich zur Aufnahme einer Rundzelle bereitgestellt ist, der eine maximale Abmessung in der dritten Richtung aufweist. Dabei sind das mindestens eine erste und zweite Kühlelement weiterhin in der ersten Richtung elastisch deformierbar ausgebildet, so dass die maximale Abmessung des Aufnahmebereichs in der dritten Richtung durch ein Bewegen der jeweiligen ersten Enden relativ zu den jeweiligen zweiten Enden bezogen auf die erste Richtung reversibel variierbar ist.A cooling device according to the invention for cooling at least one round cell for a motor vehicle battery has a first cooling unit, which has at least one first cooling element and at least one second cooling element, through which a coolant can flow and which are designed to run in waves in a first direction, the at least one the first and the second cooling element each have a first end with respect to the first direction and a second end opposite the first end with respect to the first direction. The at least one first and second cooling element are in arranged one above the other in a second direction perpendicular to the first, wherein the at least one first and the second cooling element in the first direction are designed to run in waves that are complementary to one another in such a way that the at least one first and second cooling element overlap in regions in a top view of the second direction and that at least one receiving area for receiving a round cell is provided between the first and second cooling element in relation to a third direction, which has a maximum dimension in the third direction. The at least one first and second cooling element are also designed to be elastically deformable in the first direction, so that the maximum dimension of the receiving area in the third direction can be reversibly varied by moving the respective first ends relative to the respective second ends in relation to the first direction .

Dadurch ist es also vorteilhafterweise möglich, den Aufnahmebereich zu vergrößern, indem die ersten und zweiten Enden aufeinander zu bewegt werden, und zum Beispiel wieder zu verkleinern, indem diese wieder voneinander weg bewegt werden. Dies erleichtert einerseits das Herstellen eines Energiespeichers, da sich so eine Rundzelle beispielsweise in den mindestens einen Aufnahmebereich besonders einfach einbringen lässt, indem dieser zum Einbringen der Rundzelle beispielsweise einfach vergrößert werden kann, und gleichzeitig kann der Aufnahmebereich nach Einbringen der zumindest einen Rundzelle wieder verkleinert werden, insbesondere so, dass durch die Kühlelemente eine Spannkraft auf die mindestens eine Rundzelle aufbringbar ist. Somit kann die Kühleinrichtung gleichzeitig auch als Halteeinrichtung zum Halten der zumindest einen Rundzelle fungieren. Durch die von den Kühlelementen auf dem Aufnahmebereich aufgenommene Rundzelle ausübbare Spannkraft lässt sich nämlich somit vorteilhafterweise ein Selbstzentrierungsmechanismus für die zumindest eine Rundzelle bereitstellen. Hierdurch können zum Beispiel die eingangs beschriebenen Rasterplatten zum Halten der Rundzellen in ihrer Position entfallen. Durch die elastische Deformierbarkeit der Kühlelemente und die Ausnutzung dieser elastischen Deformierbarkeit zur Bereitstellung eines Spannsystems durch die Kühlelemente zum Einspannen der zumindest einen Rundzelle entfällt vorteilhafterweise auch das Erfordernis, die Geometrie der Kühlelemente exakt auf die Geometrie der Rundzellen abzustimmen. Durch die elastische Deformierbarkeit ist eine besonders vorteilhafte automatische Anpassung bereitgestellt, durch welche sich die Geometrie des ersten und zweiten Kühlelements automatisch an die Außengeometrie der zumindest einen Rundzelle, die im Aufnahmebereich aufgenommen ist, anpasst. Die einzelnen Bauteile können somit deutlich stärker toleranzbehaftet sein, ohne dass sich dies negativ auf die Funktionsweise des Gesamtsystems auswirkt. Die Erfindung erlaubt damit vorteilhafterweise eine Funktionsvereinigung von Haltelementen und Kühlungselementen zum Halten und Kühlen von Rundzellen unter Ausnutzung von Selbstzentrierungsmechanismen. As a result, it is thus advantageously possible to enlarge the receiving area by moving the first and second ends towards one another and to reduce it again, for example, by moving them away from one another again. On the one hand, this facilitates the production of an energy store, since such a round cell can be introduced particularly easily into the at least one receiving area, for example, by simply enlarging it for inserting the round cell, and at the same time the receiving area can be reduced again after the at least one round cell has been introduced , In particular in such a way that a clamping force can be applied to the at least one round cell by the cooling elements. The cooling device can thus also function at the same time as a holding device for holding the at least one round cell. Because of the clamping force that can be exerted by the cooling elements on the receiving area, a self-centering mechanism can be provided for the at least one round cell. As a result, for example, the grid plates described above for holding the round cells in their position can be omitted. The elastic deformability of the cooling elements and the use of this elastic deformability to provide a clamping system by the cooling elements for clamping the at least one round cell also advantageously eliminates the need to match the geometry of the cooling elements exactly to the geometry of the round cells. The elastic deformability provides a particularly advantageous automatic adjustment, through which the geometry of the first and second cooling element is automatically adjusted to the external geometry of the at least one round cell that is accommodated in the receiving area. The individual components can thus be subject to significantly greater tolerances without this having a negative effect on the functioning of the overall system. The invention thus advantageously allows a functional combination of holding elements and cooling elements for holding and cooling round cells using self-centering mechanisms.

Toleranzketten werden somit entfeinert und Produktionskosten können gesenkt werden.Tolerance chains are thus refined and production costs can be reduced.

Unter einer elastischen Deformation ist dabei eine Deformation zu verstehen, die reversibel ist und die es den Kühlelementen erlaubt, nach Wegfall der die Deformation bewirkenden Kraft wieder selbsttätig in ihre Ausgangsposition zurückzukehren. Das erste und das zweite Kühlelement können jeweils mit einem Hohlraum ausgebildet sein, der von einem Kühlmittel durchströmbar ist. Das jeweilige Kühlelement kann beispielsweise mit einer Doppelwandstruktur ausgebildet sein, zwischen welcher dieser Hohlraum bereitgestellt ist. Dieser Hohlraum verläuft also ebenfalls in dieser ersten Richtung wellenförmig. Dabei kann durch ein jeweiliges Kühlelement beispielsweise nur ein einziger Hohlraum, das heißt Kühlkanal, bereitgestellt sein, oder auch mehrere Hohlräume, die zum Beispiel durch Trennstege voneinander separiert sein können, und die in der zweiten Richtung übereinander angeordnet sind und innerhalb eines Kühlelements zueinander parallel verlaufen. Es können auch innerhalb eines solchen Kühlelements mehrere parallel zueinander verlaufende und in der zweiten Richtung übereinander angeordnete Kühlmittelpfade bereitgestellt sein, die zwar nicht durch Trennstege des betreffenden Kühlelements vollständig voneinander separiert sind, aber zum Beispiel durch innenseitig an den Begrenzungswänden des jeweiligen Kühlelements angeordnete Rillen bereitgestellt sein können. Mit anderen Worten können die einen Hohlraum des betreffenden Kühlelements begrenzenden Wände des Kühlelements innenseitig, das heißt auf einer dem Hohlraum zugewandten Seite, eine Rillenstruktur mit mehreren Rillen aufweisen, die in der zweiten Richtung parallel zueinander angeordnet sind und ebenfalls wellenförmig in der ersten Richtung verlaufen. Durch separate Kanäle bzw. die Rillenstruktur lassen sich definierte Strömungsverhältnisse innerhalb eines jeweiligen Kühlelements bereitstellen und die Kühleffizienz dadurch steigern.An elastic deformation is to be understood as meaning a deformation that is reversible and that allows the cooling elements to automatically return to their starting position after the force causing the deformation has ceased. The first and the second cooling element can each be formed with a cavity through which a coolant can flow. The respective cooling element can be formed, for example, with a double-wall structure between which this cavity is provided. This hollow space thus also runs in a wavy manner in this first direction. A respective cooling element can, for example, only provide a single cavity, i.e. cooling channel, or also several cavities, which can be separated from one another, for example by separating webs, and which are arranged one above the other in the second direction and run parallel to one another within a cooling element . Within such a cooling element, several coolant paths running parallel to one another and arranged one above the other in the second direction can be provided, which are not completely separated from one another by separating webs of the cooling element in question, but are provided, for example, by grooves arranged on the inside of the boundary walls of the respective cooling element can. In other words, the walls of the cooling element that delimit a cavity of the relevant cooling element can have a groove structure with a plurality of grooves on the inside, i.e. on a side facing the cavity, which are arranged parallel to one another in the second direction and also run in a wavy manner in the first direction. Defined flow conditions can be provided within a respective cooling element by means of separate channels or the groove structure, thereby increasing the cooling efficiency.

Dass das erste und das zweite Kühlelement dabei in der ersten Richtung komplementär zueinander wellenförmig verlaufen ist dabei so zu verstehen, dass dem jeweiligen wellenförmigen Verlauf eines jeweiligen Kühlelements eine Wellenlänge zugeordnet sein kann, wobei das erste und das zweite Kühlelement dann so zueinander angeordnet sind, dass sie in der ersten Richtung um eine halbe Wellenlänge zueinander versetzt angeordnet sind. Dem ersten und dem zweiten Kühlelement ist dabei jeweils die gleiche Wellenlänge zugeordnet. Das erste und das zweite Kühlelement überschneiden sich dann in einer Draufsicht auf die zweite Richtung immer circa im Bereich der Wendepunkte ihres wellenförmigen Verlaufs. Ein Wendepunkt definiert dabei eine Stelle mit Krümmungswechsel, also vorliegend eine Stelle zwischen einem Wellenberg und einem Wellental des wellenförmigen Verlaufs der jeweiligen Kühlelemente. Der Aufnahmebereich, ist somit von einem Abschnitt des ersten Kühlelements, der zum Beispiel einen Wellenberg formt, begrenzt, sowie auf der gegenüberliegenden Seite bezüglich der dritten Richtung von einem Abschnitt des zweiten Kühlelements, der dann entsprechend ein Wellental formt, oder umgekehrt.The fact that the first and the second cooling element run in a wave-like manner complementary to one another in the first direction is to be understood in such a way that a wavelength can be assigned to the respective wave-like course of a respective cooling element, with the first and the second cooling element then being arranged in relation to one another in such a way that they are offset from one another by half a wavelength in the first direction. The first and the second cooling element is in each case the assigned the same wavelength. In a plan view of the second direction, the first and the second cooling element then always overlap approximately in the region of the turning points of their wave-shaped course. A point of inflection defines a point with a change in curvature, that is to say in the present case a point between a wave crest and a wave trough of the wave-shaped course of the respective cooling elements. The receiving area is thus delimited by a section of the first cooling element, which forms a wave crest, for example, and on the opposite side with respect to the third direction by a section of the second cooling element, which then correspondingly forms a wave trough, or vice versa.

Weiterhin sind die Kühlelemente, d.h. sowohl die ersten als auch die weiten, vorzugsweise flächig ausgebildet, d.h. sie weisen jeweils eine Dicke senkrecht zur Ihrer Verlaufsrichtung auf die die kleinste Abmessung des Kühlelements darstellt, die also kleiner ist als eine Höhe des betreffenden Kühlelements in der zweiten Richtung und eine Länge des betreffenden Kühlelements in Verlaufsrichtung bzw. in der ersten Richtung, wobei die Länge vorzugsweise die größte Abmessung darstellt.Furthermore, the cooling elements, i.e. both the first and the wide ones, are preferably flat, i.e. they each have a thickness perpendicular to their direction of extension which represents the smallest dimension of the cooling element, which is therefore smaller than a height of the cooling element in question in the second Direction and a length of the relevant cooling element in the direction of extension or in the first direction, the length preferably representing the greatest dimension.

Unter einem wellenförmigen Verlauf ist dabei insbesondere zu verstehen, dass das entsprechende Kühlelement in seinem Verlauf in der ersten Richtung zusätzlich bezüglich der dritten Richtung variiert, insbesondere periodisch und alternierend in und entgegen der dritten Richtung. Die dritte Richtung ist dabei bevorzugt ebenfalls senkrecht zur ersten und zweiten Richtung. Unter einem wellenförmigen Verlauf kann also z.B. auch ein schlangenförmiger Verlauf oder ein mäanderförmiger Verlauf verstanden werden.A wave-shaped profile is to be understood in particular as meaning that the corresponding cooling element also varies in its profile in the first direction with respect to the third direction, in particular periodically and alternately in and against the third direction. The third direction is preferably also perpendicular to the first and second direction. A wavy course can also be understood to mean, for example, a serpentine course or a meandering course.

Grundsätzlich kann durch das erste und das zweite Kühlelement nur ein einzelner Aufnahmebereich bereitgestellt sein. Dies würde zu einer Länge der jeweiligen Kühlelemente in der ersten Richtung korrespondieren, die einer halben Wellenlänge entsprechen würde. Vorzugsweise werden durch die Kühlelemente jedoch mehrere in der ersten Richtung nebeneinander angeordnete Aufnahmebereiche bereitgestellt. Die Länge der Kühlelemente in der ersten Richtung ist damit mindestens so groß wie eine ihnen zugeordnete Wellenlänge, vorzugsweise größer. Die Kühlelemente selbst können relativ dünnwandig ausgebildet sein, was ihrer elastisch defomierbaren Eigenschaft zugutekommt. Diese kann zudem auch noch durch die Geometrie der Kühlelemente bedingt sein.In principle, only a single receiving area can be provided by the first and the second cooling element. This would correspond to a length of the respective cooling elements in the first direction which would correspond to half a wavelength. However, the cooling elements preferably provide a plurality of receiving areas arranged next to one another in the first direction. The length of the cooling elements in the first direction is therefore at least as long as a wavelength assigned to them, preferably longer. The cooling elements themselves can be designed with relatively thin walls, which benefits their elastically deformable property. This can also be caused by the geometry of the cooling elements.

Vorzugsweise sind die Kühlelemente aus einem metallischen Material gebildet, zum Beispiel Aluminium. Dadurch weisen sie eine sehr hohe thermische Leitfähigkeit auf, wodurch sich die Temperatur des die Kühlelemente durchströmenden Kühlmittels effizient auf die Zellen übertragen lässt. Denkbar ist es aber auch, die Kühlelemente zum Beispiel aus einem Kunststoff zu fertigen. In jedem Fall sind die Kühlelemente derart steif ausgebildet, dass sie ohne äußere Krafteinwirkung ihre Form beibehalten. Die Kühlelemente weisen zudem einen Krümmungsradius im Aufnahmebereich auf, der in etwa dem einer in diesen aufzunehmenden Rundzelle entspricht. Um kleine Differenzen zwischen der Außenseite einer Rundzelle und den Anlageflächen der Kühlelemente auszugleichen, können die dem Aufnahmebereich zugewandten Seiten der jeweiligen Kühlelemente auch mit einer wärmeleitenden Ausgleichsmasse beschichtet sein. Diese kann nach Aufnahme der Zelle in den Aufnahmeberiech aushärten. Dadurch kann die thermische Anbindung zu den Zellen noch gesteigert werden.Preferably, the cooling elements are formed from a metallic material, such as aluminum. As a result, they have very high thermal conductivity, which means that the temperature of the coolant flowing through the cooling elements can be efficiently transferred to the cells. However, it is also conceivable to manufacture the cooling elements from a plastic, for example. In any case, the cooling elements are designed to be so rigid that they retain their shape without the application of external force. The cooling elements also have a radius of curvature in the receiving area which corresponds approximately to that of a round cell to be received in this area. In order to compensate for small differences between the outside of a round cell and the contact surfaces of the cooling elements, the sides of the respective cooling elements facing the receiving area can also be coated with a thermally conductive leveling compound. This can harden after the cell has been received in the receiving area. As a result, the thermal connection to the cells can be increased even further.

Die elastische Deformierbarkeit der Anordnung beziehungsweise der Kühlelemente selbst wird dabei vor allem während des Zusammenbaus beziehungsweise bei der Herstellung einer entsprechenden Batterie mit einer solchen Kühleinrichtung genutzt. Werden die Zellen in die Aufnahmebereiche eingesetzt, so werden zuvor die jeweiligen ersten und zweiten Enden der Kühlelemente aufeinander zu bewegt, um so die jeweiligen Aufnahmebereiche bezüglich ihrer maximalen Abmessungen zu vergrößern. Nach Einsetzen der Zellen können die jeweiligen ersten und zweiten Enden wieder voneinander weg bewegt werden, bis zu einer vorbestimmten Endposition. Dadurch verkleinern sich die maximalen Abmessungen der Aufnahmebereiche wieder, wodurch die in den Aufnahmebereichen aufgenommenen Zellen eingespannt werden. Beim Bewegen können im Allgemeinen nur die ersten Enden oder nur die zweiten Enden oder sowohl die ersten als auch die zweiten Enden bewegt werden.The elastic deformability of the arrangement or of the cooling elements themselves is used primarily during assembly or during the production of a corresponding battery with such a cooling device. If the cells are inserted into the receiving areas, the respective first and second ends of the cooling elements are first moved towards one another in order to enlarge the respective receiving areas with regard to their maximum dimensions. After inserting the cells, the respective first and second ends can be moved away from each other again, up to a predetermined end position. As a result, the maximum dimensions of the receiving areas are reduced again, as a result of which the cells received in the receiving areas are clamped. When moving, generally only the first ends or only the second ends or both the first and second ends can be moved.

Die maximale Abmessung in der dritten Richtung stellt dabei also die größte Abmessung des Aufnahmebereichs bezüglich der dritten Richtung dar. Der Aufnahmebereich selbst weist, wie oben bereits beschrieben, eine zumindest näherungsweise runde Geometrie auf bezüglich eines Querschnitts senkrecht zur zweiten Richtung. Entsprechend variiert die Abmessung des Aufnahmebereichs in der ersten Richtung und hat ein Maximum circa in der Mitte des Aufnahmebereichs bezogen auf die erste Richtung. Dieses Maximum korrespondiert also zur maximalen Abmessung in der dritten Richtung. Für eine bestimmte Position bezogen auf die erste Richtung ist die Abmessung des Aufnahmebereichs in der zweiten Richtung dagegen konstant. Die Rundzellen werden also vorzugsweise so in die Aufnahmebereiche eingesetzt, dass ihre Längsachsen parallel zur zweiten Richtung ausgerichtet sind.The maximum dimension in the third direction thus represents the largest dimension of the recording area with respect to the third direction. As already described above, the recording area itself has an at least approximately round geometry with respect to a cross section perpendicular to the second direction. Correspondingly, the dimension of the recording area varies in the first direction and has a maximum approximately in the middle of the recording area in relation to the first direction. This maximum therefore corresponds to the maximum dimension in the third direction. In contrast, for a specific position in relation to the first direction, the dimension of the recording area in the second direction is constant. The round cells are thus preferably inserted into the receiving areas in such a way that their longitudinal axes are aligned parallel to the second direction.

Bei den Rundzellen kann es sich zum Beispiel um Lithiumionenzellen handeln. Die erfindungsgemäße Kühleinrichtung bzw. ihre Ausführungsformen finden vorzugsweise in einer Kraftfahrzeugbatterie, insbesondere einer Hochvoltbatterie, Anwendung. Grundsätzlich ist die Erfindung und ihre Ausführungsform jedoch nicht auf diesen Anwendungsfall beschränkt.The round cells can be lithium-ion cells, for example. The cooling device according to the invention and its embodiments are preferably used in a motor vehicle battery, in particular a high-voltage battery. In principle, however, the invention and its embodiment are not limited to this application.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die erste Kühleinheit einer ersten Zelleinheit mit mehreren Rundzellen zugeordnet, wobei durch das erste und zweite Kühlelement mehrere in der ersten Richtung nebeneinander angeordnete Aufnahmebereiche bereitgestellt sind, die jeweils zur Aufnahme einer jeweiligen Rundzelle der zugeordneten ersten Zellreihe ausgebildet sind, denen jeweils eine maximale Abmessung in der dritten Richtung zugeordnet ist, die jeweils durch ein Bewegen der jeweiligen ersten Enden relativ zu den jeweiligen zweiten Enden bezogen auf die erste Richtung synchron reversibel variierbar sind. Grundsätzlich können also durch eine solche Anordnung beliebig viele Aufnahmebereiche in der ersten Richtung nebeneinander angeordnet bereitgestellt werden. Hierzu können das erste und das zweite Kühlelement in der ersten Richtung einfach entsprechend lang ausgebildet sein. Werden dann zum Beispiel die ersten Enden in Richtung der zweiten Enden geschoben oder die zweiten Enden in Richtung der ersten Enden oder im Allgemeinen die ersten und zweiten Enden der jeweiligen Kühlelemente aufeinander zu, so können die jeweiligen Abmessungen der jeweiligen Aufnahmebereiche vorteilhafter Weise synchron vergrößert werden, das heißt sowohl in räumlicher als auch in zeitlicher Hinsicht. Dies bedeutet, dass sich die jeweiligen Abmessungen um näherungsweise den gleichen Betrag ändern sowie auch gleichzeitig. Dies ermöglicht vorteilhafter Weise ein besonders effizientes Eindringen der Rundzellen in die Aufnahmebereiche. Auf diese Weise lassen sich zudem auch beliebig viele Zellreihen, insbesondere in der dritten Richtung nebeneinander generieren. Mit anderen Worten können mehrere solcher Kühleinheiten, die wie zur ersten Kühleinheit beschrieben ausgebildet sein können, in der dritten Richtung nebeneinander angeordnet sein, wobei eine jeweilige dieser Kühleinheiten einer jeweiligen Zellreihe mit jeweils mehreren Rundzellen zugeordnet ist. Durch eine jeweilige Kühleinheit können also mehrere Rundzellen aufgenommen werden, insbesondere in jeweilige Aufnahmebereiche, die in der ersten Richtung nebeneinander angeordnet sind. Dabei kann zum Beispiel auch eine Montagevorrichtung verwendet werden, die dazu ausgelegt ist, die Enden mehrerer Kühleinheiten gleichzeitig aufeinander zuzuschieben, um die jeweiligen Aufnahmebereiche zum Aufnehmen der Rundzellen zu alle gleichzeitig zu vergrößern, und anschließend wieder in eine bestimmte Ausgangsposition, die später auch als Betriebsposition bezeichnet wird, zurückzustellen, in welchem dann die Zellen entsprechend in den jeweiligen Kühleinheiten eingespannt sind. Die Variation der Größe der Aufnahmebereich kann somit für alle Aufnahmebereiche innerhalb einer Kühleinheit sowie auch über mehrere oder alle Kühleinheiten der Kühleinrichtung hinweg synchron bereitgestellt werden, wodurch die Effizienz beim Herstellen einer Batterie noch weiter gesteigert werden kann.In a further advantageous embodiment of the invention, the first cooling unit is assigned to a first cell unit with a plurality of round cells, with the first and second cooling element providing a plurality of receiving areas which are arranged next to one another in the first direction and are each designed to accommodate a respective round cell of the assigned first row of cells , each of which is assigned a maximum dimension in the third direction, which can each be synchronously and reversibly varied in relation to the first direction by moving the respective first ends relative to the respective second ends. In principle, any number of recording areas can be provided arranged next to one another in the first direction with such an arrangement. For this purpose, the first and the second cooling element can simply be of corresponding length in the first direction. If, for example, the first ends are then pushed in the direction of the second ends or the second ends in the direction of the first ends or in general the first and second ends of the respective cooling elements are pushed towards one another, the respective dimensions of the respective receiving areas can advantageously be increased synchronously, that is, both spatially and temporally. This means that the respective dimensions change by approximately the same amount and also at the same time. This advantageously enables the round cells to penetrate particularly efficiently into the receiving areas. In this way, any number of rows of cells can also be generated next to one another, in particular in the third direction. In other words, several such cooling units, which can be designed as described for the first cooling unit, can be arranged next to one another in the third direction, each of these cooling units being assigned to a respective row of cells each having a plurality of round cells. A respective cooling unit can therefore hold a plurality of round cells, in particular in respective holding areas which are arranged next to one another in the first direction. For example, an assembly device can also be used that is designed to push the ends of several cooling units towards one another at the same time in order to enlarge the respective receiving areas for receiving the round cells all at the same time, and then back to a specific starting position, which later also serves as the operating position referred to, in which then the cells are appropriately clamped in the respective cooling units. The variation in the size of the receiving area can thus be provided synchronously for all receiving areas within a cooling unit and also across several or all cooling units of the cooling device, as a result of which the efficiency in manufacturing a battery can be increased even further.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Kühleinrichtung derart ausgebildet, dass das mindestens eine erste und zweite Kühlelement bezüglicher der ersten Richtung von einem Kühlmittel durchströmbar sind, d.h. also in und/oder entgegen der ersten Richtung. Mit anderen Worten korrespondiert die Strömungsrichtung des Kühlmittels in Betrieb der Kühleinrichtung zur ersten Richtung oder ist dieser entgegengesetzt, wobei das Kühlmittel dabei natürlich ebenfalls wellenförmig in bzw. entgegen der ersten Richtung strömt, korrespondierend zur geometrischen Ausbildung der jeweiligen Kühlelemente. Die erste Richtung definiert somit sozusagen eine Hauptströmungsrichtung, während die lokale Strömungsrichtung des Kühlmittels auch eine Bewegungskomponente aufweisen kann, die in und/oder gegen die zweite Richtung gerichtet ist. Das Kühlmittel durchströmt die Kühlelemente also in und/oder entgegen die Richtung der Zellreihe der zugeordneten Kühleinheit.In a further advantageous embodiment of the invention, the cooling device is designed in such a way that a coolant can flow through the at least one first and second cooling element with respect to the first direction, i.e. in and/or counter to the first direction. In other words, the direction of flow of the coolant during operation of the cooling device corresponds to the first direction or is opposite to it, with the coolant of course also flowing in waves in or against the first direction, corresponding to the geometric design of the respective cooling elements. The first direction thus defines a main flow direction, so to speak, while the local flow direction of the coolant can also have a movement component that is directed in and/or against the second direction. The coolant thus flows through the cooling elements in and/or counter to the direction of the row of cells of the associated cooling unit.

Pro Kühleinheit können dabei nicht nur zwei Kühlelemente vorgesehen sein, sondern auch mehr als zweit, z.B. drei oder vier oder noch mehr. Entsprechend stellt es eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar, wenn die erste Kühleinheit mehrere erste und zweite Kühlelemente aufweist, die in der zweiten Richtung abwechselnd übereinander angeordnet sind. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die erste Kühleinheit die gleiche Anzahl an ersten Kühlelementen und zweiten Kühlelementen aufweist beziehungsweise insgesamt eine gerade Anzahl an Kühlelementen, da dadurch eine besonders gleichmäßige Kühlung für die in den Aufnahmebereichen aufgenommenen Zellen bereitgestellt werden kann. Nichtsdestoweniger wäre aber auch eine ungleiche Anzahl an ersten und zweiten Kühlelementen denkbar. Dass diese abwechselnd übereinander angeordnet sind ist dabei so zu verstehen, dass über einem ersten Kühlelement ein zweites Kühlelement und über einem zweiten Kühlelement wieder ein erstes Kühlelement und so weiter angeordnet ist, je nach Anzahl der Kühlelemente. Zwischen zwei ersten Kühlelementen befindet sich also ein zweites Kühlelement und/oder zwischen zwei zweiten Kühlelementen immer ein erstes Kühlelement, das heißt bezogen auf die zweite Richtung. Alle ersten Kühlelemente sind dabei parallel zueinander angeordnet, insbesondere auch hinsichtlich ihres Verlaufs in der ersten Richtung, und auch alle zweiten Kühlelemente sind zueinander parallel ausgerichtet. Durch das Vorsehen mehrerer Kühlelemente, das heißt mehr als nur zwei Kühlelemente, in der zweiten Richtung lässt sich eine verbesserte Halterung für die Zellen bereitstellen, und vor allem eine gleichmäßigere, über die Zellen verteilte Spannkraft. Insbesondere lässt sich hierdurch auch ein Verkippen der Zellen durch die in der dritten Richtung einander entgegengesetzten Spannkräfte, die in der zweiten Richtung zueinander versetzt angreifen, verhindert werden.Not only two cooling elements can be provided per cooling unit, but also more than two, for example three or four or even more. Accordingly, it represents a further advantageous embodiment of the invention when the first cooling unit has a plurality of first and second cooling elements which are arranged alternately one above the other in the second direction. It is particularly advantageous if the first cooling unit has the same number of first cooling elements and second cooling elements or an even number of cooling elements overall, since this makes it possible to provide particularly uniform cooling for the cells accommodated in the receiving areas. Nevertheless, an unequal number of first and second cooling elements would also be conceivable. The fact that these are arranged alternately one above the other is to be understood in such a way that a second cooling element is arranged over a first cooling element and a first cooling element is arranged over a second cooling element and so on, depending on the number of cooling elements. There is therefore a second cooling element between two first cooling elements and/or always a first cooling element between two second cooling elements, that is to say in relation to the second direction. All the first cooling elements are arranged parallel to one another, in particular with regard to their course in the first direction, and all the second cooling elements are aligned parallel to one another. By providing a plurality of cooling elements, ie more than just two cooling elements, in the second direction, improved support for the cells can be provided and, above all, a more even clamping force distributed over the cells. In particular, this also makes it possible to prevent the cells from tilting as a result of the clamping forces which are opposite to one another in the third direction and which act offset from one another in the second direction.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Kühleinrichtung einen Kühlmittelzuführanschluss und einen Kühlmittelabführanschluss jeweils für das mindestens eine erste Kühlelement und das mindestens eine zweite Kühlelement auf. Mit anderen Worten können einem jeweiligen Kühlelement ein eigener Kühlmittelzuführanschluss und ein eigener Kühlmittelabführanschluss zugeordnet sein. Diese sind im Bereich der jeweiligen ersten und zweiten Enden der Kühlelemente vorgesehen. In diesem Fall können zum Beispiel die ersten Enden jeweils über einen Kühlmittelzuführanschluss verfügen und alle zweiten Enden über einen Kühlm ittelabführanschluss.In a further advantageous embodiment of the invention, the cooling device has a coolant supply connection and a coolant discharge connection, each for the at least one first cooling element and the at least one second cooling element. In other words, each cooling element can be assigned its own coolant supply connection and its own coolant discharge connection. These are provided in the area of the respective first and second ends of the cooling elements. In this case, for example, the first ends can each have a coolant supply connection and all second ends can have a coolant discharge connection.

Alternativ ist es auch möglich, dass die Kühleinrichtung einen Kühlmittelzuführanschluss und einen Kühlmittelabführanschluss für die erste Kühleinheit aufweist, wobei das zweite Ende des mindestens einen ersten Kühlelements fluidisch mit dem zweiten Ende des mindestens einen zweiten Kühlelements verbunden ist und das erste Ende des mindestens einen ersten Kühlelements mit dem Kühlmittelzuführanschluss fluidisch verbunden ist und das erste Ende des mindestens einen zweiten Kühlelements mit dem Kühlmittelabführanschluss fluidisch verbunden ist. Beispielsweise kann das Kühlmittel dem ersten Ende des ersten Kühlelements zugeführt werden, durchläuft dieses dann bis zum zweiten Ende des ersten Kühlelements, geht dann in das zweite Kühlelement über, läuft dieses zurück bis zum ersten Ende des zweiten Kühlelements und verlässt dieses wiederrum über den Kühlmittelabführanschluss. Gleiches gilt auch, wenn die Kühleinheit mehrere erste und zweite Kühlelemente aufweist. Auch dann kann das Kühlmittel zunächst allen ersten Enden der ersten Kühlelemente zugeführt werden, diese durchlaufen bis zu den zweiten Enden der ersten Kühlelemente, dann in die jeweiligen zweiten Kühlelemente übergehen, diese zurücklaufen und wieder durch die Abführanschlüsse an den jeweiligen zweiten Enden der zweiten Kühlelemente abgeführt werden. Entsprechend kann auch jedes erste Ende der ersten Kühlelemente einen Zuführanschluss aufweisen bzw. mit einem solchen gekoppelt sein, und alle ersten Enden der zweiten Kühlelemente einen entsprechenden Abführanschluss. Die Anzahl an Zu- und Abführanschlüssen ist gegenüber der oben genannten ersten Variante halbiert. Zudem hat diese Variante den Vorteil, dass eine homogenere Kühlung über die Zellreihen hinweg bereitgestellt werden kann.Alternatively, it is also possible for the cooling device to have a coolant supply connection and a coolant discharge connection for the first cooling unit, with the second end of the at least one first cooling element being fluidically connected to the second end of the at least one second cooling element and the first end of the at least one first cooling element is fluidly connected to the coolant supply port and the first end of the at least one second cooling element is fluidly connected to the coolant discharge port. For example, the coolant can be fed to the first end of the first cooling element, then runs through it to the second end of the first cooling element, then merges into the second cooling element, runs back to the first end of the second cooling element and leaves it again via the coolant discharge connection. The same also applies when the cooling unit has a plurality of first and second cooling elements. Even then, the coolant can first be supplied to all the first ends of the first cooling elements, these run through to the second ends of the first cooling elements, then merge into the respective second cooling elements, these run back and are removed again through the discharge connections at the respective second ends of the second cooling elements become. Correspondingly, each first end of the first cooling elements can also have a supply connection or be coupled to such a connection, and all first ends of the second cooling elements can have a corresponding discharge connection. The number of feed and discharge connections is halved compared to the first variant mentioned above. In addition, this variant has the advantage that more homogeneous cooling can be provided across the rows of cells.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Kühleinrichtung einen Kühlmittelzuführanschluss und einen Kühlmittelabführanschluss für mehrere von der Kühleinrichtung umfasste Kühleinheiten aufweist, wobei die Kühleinheiten die erste Kühleinheit und eine bezüglich der dritten Richtung zur ersten Kühleinheit benachbart angeordnete zweite Kühleinheit aufweist, wobei das zweite Ende des mindestens einen ersten Kühlelements der ersten Kühleinheit fluidisch mit dem zweiten Ende des mindestens einen zweiten Kühlelements der ersten Kühleinheit verbunden ist und mindestens eines der ersten Enden des ersten und zweiten Kühlelements der ersten Kühleinheit fluidisch mit einem weiteren Ende eines weiteren Kühlelements der zweiten Kühleinheit verbunden ist. Mit anderen Worten muss also nicht für jede Kühleinheit auch mindestens ein eigener Kühlmittelzuführanschluss und Abführanschluss vorgesehen sein, sondern auch mehrere Kühleinheiten, die in der dritten Richtung nebeneinander angeordnet sind, können fluidisch miteinander gekoppelt sein, sodass das einer Kühleinheit zugeführte Kühlmittel die anderen Kühleinheiten ebenfalls nacheinander durchläuft. Dabei ist es vorteilhaft, wen der Zu- und Abführanschluss einer gleichen Kühleinheit zugeordnet ist, sodass das Kühlmittel zum Beispiel der ersten Kühleinheit zugeführt wird, dann die weiteren Kühleinheiten durchströmt und in entgegengesetzte Richtung wieder zurück bis zur ersten Kühleinheit strömt und aus dieser abgeführt wird. Da sich das Kühlmittel im Laufe der Zeit zunehmend erwärmt, kann auch hierdurch wiederum eine besonders gleichmäßige Kühlung über alle Zellreihen hinweg bereitgestellt werden.According to a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the cooling device has a coolant supply connection and a coolant discharge connection for a plurality of cooling units comprised by the cooling device, the cooling units having the first cooling unit and a second cooling unit arranged adjacent to the first cooling unit with respect to the third direction, wherein the second end of the at least one first cooling element of the first cooling unit is fluidly connected to the second end of the at least one second cooling element of the first cooling unit and at least one of the first ends of the first and second cooling elements of the first cooling unit is fluidly connected to another end of another cooling element of the second cooling unit is connected. In other words, each cooling unit does not have to have at least its own coolant supply connection and discharge connection, but also several cooling units, which are arranged next to one another in the third direction, can be fluidically coupled to one another, so that the coolant supplied to one cooling unit also affects the other cooling units one after the other goes through It is advantageous if the feed and discharge connection is assigned to the same cooling unit, so that the coolant is fed to the first cooling unit, for example, then flows through the other cooling units and flows in the opposite direction back to the first cooling unit and is discharged from it. Since the coolant increasingly heats up over time, this can in turn also provide particularly uniform cooling across all rows of cells.

Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Modulgehäuse für eine Kraftfahrzeugbatterie, wobei das Modulgehäuse eine erfindungsgemäße Kühleinrichtung oder eine ihrer Ausgestaltungen aufweist. Die für die erfindungsgemäße Kühleinrichtung und ihre Ausgestaltungen genannten Vorteile gelten damit in gleicher Weise auch für das erfindungsgemäße Modulgehäuse.Furthermore, the invention also relates to a module housing for a motor vehicle battery, the module housing having a cooling device according to the invention or one of its configurations. The advantages mentioned for the cooling device according to the invention and its configurations also apply in the same way to the module housing according to the invention.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die erste Kühleinheit derart ausgestaltet ist, dass diese durch das Bewegen der jeweiligen ersten Enden relativ zu den jeweiligen zweiten Enden zwischen einer Aufnahmeposition zur Aufnahme mindestens einer Rundzelle und einer Betriebsposition variierbar ist, wobei die maximale Abmessung in der Aufnahmeposition größer ist als in der Betriebsposition, und wobei das Modulgehäuse dazu ausgelegt ist, die erste Kühleinheit in ihrer Betriebsposition zu halten. Um die Kühleinheit dabei in ihrer Betriebsposition zu halten kann zum Beispiel eine Modulgehäusewand als Anlagefläche genutzt werden. Beispielsweise kann die Kühleinheit oder genauer gesagt die jeweiligen Kühlelemente in der ersten Richtung zwischen zwei Gehäusewänden eingespannt sein. Um die Zellen in ihre Aufnahmebereiche einzubringen, können die jeweiligen Enden in der ersten Richtung aufeinander zu geschoben werden, zum Beispiel mit einer später näher erläuterten Montageeinrichtung, und nach Einbringen der Zellen kann die Montageeinrichtung wieder entfernt werden, wodurch auch die Kühlelemente wieder an den jeweiligen Gehäusewänden zur Anlage kommen und hierdurch in ihrer Betriebsposition gehalten werden. Dies erlaubt eine besonders effiziente Ausgestaltung des Modulgehäuses. So können auch die Modulwände entsprechend eine Doppelfunktion übernehmen. Die mindestens eine erste Kühleinheit kann sich dabei auch in der Betriebsposition befinden, selbst wenn die Batterie aktuell nicht betrieben wird. Diese Position ist lediglich so benannt, da sich die mindestens eine Kühleinheit letztendlich nach Fertigstellung der Batterie und dann auch im späteren Betrieb der Batterie in dieser Position befindet.It is particularly advantageous if the first cooling unit is designed in such a way that it can be varied by moving the respective first ends relative to the respective second ends between a receiving position for receiving at least one round cell and an operating position, with the maximum dimension in the receiving position is larger than in the operating position, and wherein the module housing is designed to to hold the first cooling unit in its operating position. In order to keep the cooling unit in its operating position, a module housing wall can be used as a contact surface, for example. For example, the cooling unit or, more precisely, the respective cooling elements can be clamped in the first direction between two housing walls. In order to insert the cells into their receiving areas, the respective ends can be pushed towards one another in the first direction, for example with an assembly device which will be explained in more detail later, and after the cells have been inserted, the assembly device can be removed again, whereby the cooling elements can also be attached to the respective Housing walls come into contact and are thereby held in their operating position. This allows a particularly efficient configuration of the module housing. In this way, the module walls can also take on a dual function accordingly. The at least one first cooling unit can also be in the operating position, even if the battery is not currently being operated. This position is only so named because the at least one cooling unit is ultimately in this position after completion of the battery and then also during later operation of the battery.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Modulgehäuse also eine Gehäusewand auf. Diese begrenzt die erste Kühleinheit, insbesondere das mindestens eine erste und zweite Kühlelement, in seiner Erstreckung in der ersten Richtung. Dabei ist es dabei weiterhin besonders vorteilhaft, wenn die Gehäusewand in einem Anordnungsbereich, in welchem die zweiten Enden des mindestens einen ersten und zweiten Kühlelements angeordnet sind, eine der Gehäusewand in der ersten Richtung durchdringende Durchgangsöffnung aufweist. Dabei können auch mehrere Durchgangsöffnungen vorgesehen sein, die zum Beispiel in der zweiten Richtung nebeneinander angeordnet sind, oder es kann nur eine einzelne, runde oder kurze Durchgangsöffnung vorgesehen sein, oder es kann auch eine in der zweiten Richtung langgestreckte Durchgangsöffnung vorgesehen sein. Eine solche Durchgangsöffnung in der Gehäusewand kann vorteilhafter Weise genutzt werden, um eine Montagevorrichtung durch diese hindurch zu bewegen beziehungsweise hindurchzufahren, die dann entgegen der ersten Richtung die zweiten Enden, die im Anordnungsbereich angeordnet sind, in Richtung der ersten Enden bewegt. Dann können die Zellen in ihren Aufnahmebereichen positioniert werden und die Montagevorrichtung, die zum Beispiel mit Greifarmen oder Stegen oder Stößeln oder Ähnlichem durch die Gehäusewand durchgreift, können wieder aus der Gehäusewand herausgefahren werden, indem die Montagevorrichtung in die erste Richtung bewegt wird, insbesondere aus der mindestens einen Durchgangsöffnung hinaus. Entsprechend ist es besonders vorteilhaft, die Gehäusewand mit einer solchen Durchgangsöffnung auszubilden, da dies die Montage der Batterie deutlich erleichtert. Insbesondere ist innerhalb eines Modulgehäuses typischerweise nur extrem wenig Platz, sodass es sehr vorteilhaft ist, wenn eine Montagevorrichtung von außen durch eine Gehäusewand durchgreifen kann. Nichtsdestoweniger sind auch andere Ausgestaltungen denkbar und eine Montagevorrichtung kann zum Beispiel auch von oben in das Modulgehäuse eingreifen, mit den zweiten Enden koppeln, um diese dann in Richtung der ersten Enden zu bewegen. Alternativ können ganz analog auch die ersten Enden in Richtung der zweiten Enden bewegt werden oder es können auch erste und zweite Enden gleichzeitig aufeinander zubewegt werden und wieder voneinander weg.According to a further advantageous embodiment of the invention, the module housing thus has a housing wall. This limits the first cooling unit, in particular the at least one first and second cooling element, in its extent in the first direction. It is also particularly advantageous if the housing wall has a through opening penetrating the housing wall in the first direction in an arrangement area in which the second ends of the at least one first and second cooling element are arranged. Several through-openings can also be provided, which are arranged next to one another in the second direction, for example, or only a single, round or short through-opening can be provided, or a through-opening elongated in the second direction can also be provided. Such a through-opening in the housing wall can advantageously be used to move or drive through an assembly device which then moves the second ends, which are arranged in the arrangement area, in the direction of the first ends counter to the first direction. The cells can then be positioned in their receiving areas and the assembly device, which, for example, reaches through the housing wall with gripper arms or webs or plungers or the like, can be moved out of the housing wall again by moving the assembly device in the first direction, in particular from the at least one through hole. Accordingly, it is particularly advantageous to design the housing wall with such a through-opening, since this makes assembly of the battery much easier. In particular, there is typically only extremely little space within a module housing, so that it is very advantageous if a mounting device can reach through a housing wall from the outside. Nevertheless, other configurations are also conceivable and a mounting device can, for example, also engage in the module housing from above, couple it to the second ends, and then move it in the direction of the first ends. Alternatively, the first ends can also be moved in the direction of the second ends in a completely analogous manner, or the first and second ends can also be moved towards one another and away from one another at the same time.

Des Weiteren betrifft die Erfindung auch eine Batterie mit einem erfindungsgemäßen Modulgehäuse oder eine seiner Ausgestaltungen. Auch hier gelten wiederum die für die erfindungsgemäße Kühleinrichtung und ihre Ausgestaltungen sowie die für das erfindungsgemäße Modulgehäuse und seine Ausgestaltungen genannten Vorteile in gleicher Weise für die erfindungsgemäße Batterie.Furthermore, the invention also relates to a battery with a module housing according to the invention or one of its configurations. Here too, the advantages mentioned for the cooling device according to the invention and its configurations and for the module housing according to the invention and its configurations apply in the same way to the battery according to the invention.

Die Batterie ist vorzugsweise als Kraftfahrzeugbatterie ausgebildet beziehungsweise zur Anwendung in einem Kraftfahrzeug vorgesehen. Entsprechend kann es sich bei der Batterie um eine Traktionsbatterie für ein Elektrofahrzeug handeln. Die Batterie kann zum Beispiel als Hochvoltbatterie ausgebildet sein. Dabei ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die Batterie mindestens eine Rundzelle aufweist, die im Aufnahmebereich angeordnet ist, insbesondere so, dass eine Längsachse der Rundzelle parallel zur zweiten Richtung ausgerichtet ist, wobei sich die erste Kühleinheit in der Betriebsposition befindet und wobei die erste Kühleinheit derart ausgestaltet ist, dass in der Betriebsposition eine Spannkraft von mindestens einen ersten und zweiten Kühlelement auf die Rundzelle ausgeübt wird. Somit kann vorteilhafterweise eine Rundzelle durch die erste Kühleinheit verspannt und in ihrer Position fixiert werden. Ein zusätzlicher Halter zum Halten der Rundzellen in ihrer Position ist damit nicht mehr erforderlich. Beispielsweise kann das Modulgehäuse einen Gehäuseboden aufweisen, auf welchem die Batteriezellen mit ihren Stirnseiten dem Gehäuseboden zugewandt angeordnet sind. Mit anderen Worten kann ein solcher Gehäuseboden den jeweiligen Aufnahmebereich der Rundzellen in oder entgegen der dritten Richtung begrenzen. Der Gehäuseboden kann dann zum Beispiel als ebene Platte ausgebildet sein, zumindest auf der den Zellen zugewandten Seite, ohne dass hier ein zusätzliches Halterungsraster erforderlich ist.The battery is preferably designed as a motor vehicle battery or is intended for use in a motor vehicle. Accordingly, the battery can be a traction battery for an electric vehicle. The battery can be designed as a high-voltage battery, for example. It is also advantageous if the battery has at least one round cell, which is arranged in the receiving area, in particular in such a way that a longitudinal axis of the round cell is aligned parallel to the second direction, the first cooling unit being in the operating position and the first cooling unit being such is configured such that in the operating position a clamping force is exerted on the round cell by at least one first and second cooling element. A round cell can thus advantageously be clamped by the first cooling unit and fixed in its position. An additional holder for holding the round cells in their position is therefore no longer required. For example, the module housing can have a housing base on which the battery cells are arranged with their end faces facing the housing base. In other words, such a housing base can delimit the respective receiving area of the round cells in or counter to the third direction. The housing base can then be designed, for example, as a flat plate, at least on the side facing the cells, without an additional mounting grid being required here.

Die Batterie kann dabei optional auch mehrere Batteriemodule aufweisen, wobei ein jeweiliges Batteriemodul zum Beispiel durch ein Modulgehäuse und eine oder mehrere im Modulgehäuse aufgenommene Kühleinheiten bereitgestellt ist, in deren Aufnahmebereiche wiederum entsprechende Rundzellen aufgenommen sind. Die Batterie muss aber grundsätzlich nicht in mehrere Batteriemodule gegliedert sein. Beispielsweise kann das Modulgehäuse auch zu einem Gesamtbatteriegehäuse korrespondieren, in welchem dann alle von der Batterie umfassten Batteriezellen aufgenommen sind.The battery can optionally also have several battery modules, with each battery module being provided, for example, by a module housing and one or more cooling units accommodated in the module housing, in the accommodation areas of which corresponding round cells are in turn accommodated. In principle, however, the battery does not have to be divided into several battery modules. For example, the module housing can also correspond to an overall battery housing, in which all of the battery cells comprised by the battery are then accommodated.

Eine Rundzelle wird dabei typischerweise auch als zylindrische Batteriezelle bezeichnet. Dies ist ihrer Geometrie geschuldet, denn eine Rundzelle weist typischerweise zwei Stirnseiten mit runder Geometrie auf, insbesondere kreisförmiger Geometrie, die über eine zylindrische Zellwand miteinander verbunden sind. Die Zellpole befinden sich auf einer oder den beiden Stirnseiten. Eine Längsachse einer Rundzelle korrespondiert dann entsprechend zu ihrer Zylinderachse.A round cell is typically also referred to as a cylindrical battery cell. This is due to its geometry, since a round cell typically has two end faces with a round geometry, in particular a circular geometry, which are connected to one another via a cylindrical cell wall. The cell poles are located on one or both end faces. A longitudinal axis of a round cell then corresponds to its cylinder axis.

Die durch die Spannkraft bereitgestellte Spannwirkung bezieht sich dabei vor allem auf die dritte Richtung. Insbesondere können durch die Kühlelemente auf eine Zelle in der dritten Richtung entgegengesetzte Spannkräfte ausgeübt werden. Die Rundzellen können damit automatisch über die Kühlelemente im Aufnahmebereich zentriert und verspannt werden.The clamping effect provided by the clamping force relates primarily to the third direction. In particular, opposing clamping forces can be exerted on a cell in the third direction by the cooling elements. The round cells can thus be automatically centered and braced via the cooling elements in the mounting area.

Um eine homogene Belastung und/oder homogene Wärmeverteilung zu erreichen, besteht zudem die Möglichkeit einer Aufschäumung. Es kann also vorgesehen sein, dass Zwischenräume innerhalb des Modulgehäuses teilweise oder vollständig, zum Beispiel bis zu einer bestimmten Höhe in der zweiten Richtung mit einem Schaum, insbesondere einem aushärtbaren Kunststoffschaum, ausgefüllt werden. Bei einem Herstellungsverfahren kann ein solches Einbringen eines Schaums erfolgen, nachdem die mindestens eine Zelle in den mindestens einen Aufnahmebereiche eingesetzt wurde und die mindestens eine erste Kühleinheit in die Betriebsposition überführt wurde, und bevor die mindestens eine Zelle elektrisch verschaltet und kontaktiert wird. Zum Schluss kann ein Gehäusedeckel auf das Modulgehäuse aufgesetzt werden, der die mindestens eine Zelle sowie die Kühleinheiten in der zweiten Richtung fixiert.In order to achieve a homogeneous load and/or homogeneous heat distribution, there is also the possibility of foaming. Provision can therefore be made for intermediate spaces within the module housing to be filled partially or completely, for example up to a specific height in the second direction, with a foam, in particular a hardenable plastic foam. In a production method, such an introduction of a foam can take place after the at least one cell has been inserted into the at least one receiving area and the at least one first cooling unit has been transferred into the operating position, and before the at least one cell is electrically connected and contacted. Finally, a housing cover can be placed on the module housing, which fixes the at least one cell and the cooling units in the second direction.

Des Weiteren soll auch ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Batterie oder einer ihrer Ausgestaltungen als zur Erfindung gehörend angesehen werden. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.Furthermore, a motor vehicle with a battery according to the invention or one of its configurations should also be regarded as belonging to the invention. The motor vehicle according to the invention is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car or truck, or as a passenger bus or motorcycle.

Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Einbringen von mindestens einer Rundzelle in ein Modulgehäuse mit einer Kühleinrichtung, die eine erste Kühleinheit aufweist, die mindestens ein erstes Kühlelement und mindestens ein zweites Kühlelement aufweist, die jeweils von einem Kühlmittel durchströmbar und in einer ersten Richtung wellenförmig verlaufend ausgebildet sind, wobei das mindestens eine erste und das zweite Kühlelement bezüglich der ersten Richtung jeweils ein erstes Ende und ein dem ersten Ende bezüglich der ersten Richtung gegenüberliegendes zweites Ende aufweisen. Dabei sind das mindestens eine erste und zweite Kühlelement in einer zur ersten senkrechten zweiten Richtung übereinander angeordnet und das mindestens eine erste und das zweite Kühlelement sind in der ersten Richtung derart komplementär zueinander wellenförmig verlaufend ausgebildet, dass sich das mindestens eine erste und zweite Kühlelement in einer Draufsicht auf die zweite Richtung bereichsweise überschneiden und dass zwischen dem ersten und zweiten Kühlelement bezogen auf eine dritte Richtung zumindest ein Aufnahmebereich zur Aufnahme einer Rundzelle bereitgestellt ist, der eine maximale Abmessung in der dritten Richtung aufweist. Dabei sind das mindestens eine erste und zweite Kühlelement in der ersten Richtung elastisch deformierbar ausgebildet, wobei zum Einbringen der Rundzelle in den Aufnahmebereich die maximale Abmessung des Aufnahmebereichs in der dritten Richtung durch ein Bewegen der jeweiligen Enden relativ zu den jeweiligen zweiten Enden bezogen auf die erste Richtung variiert wird.Furthermore, the invention also relates to a method for introducing at least one round cell into a module housing with a cooling device, which has a first cooling unit, which has at least one first cooling element and at least one second cooling element, through which a coolant can flow and in a first direction are designed to run in a wavy manner, wherein the at least one first and the second cooling element each have a first end with respect to the first direction and a second end opposite the first end with respect to the first direction. The at least one first and second cooling element are arranged one above the other in a second direction perpendicular to the first, and the at least one first and second cooling element are designed to run in waves that are complementary to one another in the first direction such that the at least one first and second cooling element are in one Top view of the second direction partially overlap and that between the first and second cooling element based on a third direction at least one receiving area for receiving a round cell is provided, which has a maximum dimension in the third direction. The at least one first and second cooling element are designed to be elastically deformable in the first direction, with the maximum dimension of the receiving area being adjusted in the third direction by moving the respective ends relative to the respective second ends in relation to the first to insert the round cell into the receiving area direction is varied.

Die für die erfindungsgemäße Kühleinrichtung und ihre Ausgestaltungen, sowie auch die für die erfindungsgemäße Batterie und das erfindungsgemäße Modulgehäuse und deren Ausgestaltungen genannten Vorteile gelten in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Verfahren.The advantages mentioned for the cooling device according to the invention and its configurations, as well as for the battery according to the invention and the module housing according to the invention and their configurations apply in the same way to the method according to the invention.

Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kühleinrichtung, des erfindungsgemäßen Modulgehäuses und der erfindungsgemäßen Batterie beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.The invention also includes developments of the method according to the invention, which have features as have already been described in connection with the developments of the cooling device according to the invention, the module housing according to the invention and the battery according to the invention. For this reason, the corresponding developments of the method according to the invention are not described again here.

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.The invention also includes the combinations of features of the described embodiments. The invention also includes implementations that each have a combination of the features of several of the described embodiments, provided that the embodiments are not considered have been described as mutually exclusive.

Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

1 eine schematische und perspektivische Darstellung einer Batterie mit einer Kühleinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
2 eine schematische Darstellung eines Teils der Kühleinrichtung aus 1 mit darin aufgenommenen Batteriezellen in einer Draufsicht gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Exemplary embodiments of the invention are described below. For this shows:

1 a schematic and perspective view of a battery with a cooling device according to an embodiment of the invention; and
2 a schematic representation of part of the cooling device 1 with battery cells received therein in a plan view according to an embodiment of the invention.

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.The exemplary embodiments explained below are preferred embodiments of the invention. In the exemplary embodiments, the described components of the embodiments each represent individual features of the invention that are to be considered independently of one another and that each also develop the invention independently of one another. Therefore, the disclosure is also intended to encompass combinations of the features of the embodiments other than those illustrated. Furthermore, the described embodiments can also be supplemented by further features of the invention that have already been described.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.In the figures, the same reference symbols designate elements with the same function.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Batterie 10 mit einer Kühleinrichtung 12 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Kühleinrichtung 12 ist dabei gleichzeitig als Halte- und Spanneinrichtung ausgebildet, wie dies nachfolgend noch näher erläutert wird. Neben der Kühleinrichtung 12 weist die Batterie 10 im vorliegenden Beispiel ein Modulgehäuse 14 auf, von welchem im vorliegenden Beispiel zur besseren Veranschaulichung nur manche Komponenten dargestellt sind. Unter anderem umfasst das Modulgehäuse 14 einen Modulboden 14a und zwei einander gegenüberliegende Gehäusewände 14b, 14c, die zum Beispiel senkrecht auf dem Gehäuseboden 14 angeordnet sein können. Insbesondere liegen sich diese Gehäusewände 14b, 14c bezüglich einer ersten Richtung gegenüber, die zur in 1 dargestellten x-Richtung korrespondiert. Eine zweite zur ersten senkrechte Richtung ist in diesem Beispiel durch die in 1 dargestellte z-Richtung definiert, und eine dritte Richtung durch die in 1 dargestellte y-Richtung. Alle diese drei Richtungen stehen also zueinander senkrecht. Weiterhin umfasst die Batterie 10 mehrere als Rundzellen 16 ausgebildete Batteriezellen 16. Diese weisen eine im Wesentlichen zylindrische Geometrie auf und sind mit ihren Längsachsen L parallel zur dargestellten z-Richtung ausgerichtet, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit für die jeweiligen Batteriezellen 16 nur zwei solche Längsachsen L exemplarisch dargestellt sind. Ein mit 16a bezeichneter Zellpol einer jeweiligen Zelle 16 ist dabei im vorliegenden Beispiel an der Oberseite bezüglich der z-Richtung an einer jeweiligen Zelle 16 angeordnet. Ein zweiter hier nicht dargestellter Pol kann zum Beispiel in einem Randbereich der oberseitigen Stirnseite einer jeweiligen Zelle 16 angeordnet sein oder aber auf der gegenüberliegenden Unterseite einer jeweiligen Zelle 16. Die Batteriezellen 16 sind dabei in mehreren Zellreihen 18a, 18b, 18c angeordnet, vorliegend in drei Zellreihen 18a, 18b, 18c. Jeder dieser Zellreihen 18a, 18b, 18c ist dabei eine Kühleinheit 20a, 20b, 20c der Kühleinrichtung 12 zugeordnet. Diese Kühleinheiten 20a, 20b, 20c können dabei identisch aufgebaut sein, weshalb daher der Aufbau einer solchen Kühleinheit 20a, 20b, 20c im Folgenden exemplarisch nur für eine erste Kühleinheit 20a im Detail beschrieben wird. 1 shows a schematic representation of a battery 10 with a cooling device 12 according to an embodiment of the invention. The cooling device 12 is designed at the same time as a holding and clamping device, as will be explained in more detail below. In addition to the cooling device 12, the battery 10 in the present example has a module housing 14, of which only some components are shown in the present example for better illustration. Among other things, the module housing 14 comprises a module base 14a and two opposite housing walls 14b, 14c, which can be arranged perpendicularly on the housing base 14, for example. In particular, these housing walls 14b, 14c face each other with respect to a first direction, which is toward the in 1 shown x-direction corresponds. A second direction perpendicular to the first is indicated in this example by the in 1 z-direction shown, and a third direction defined by the in 1 shown y-direction. All these three directions are therefore perpendicular to one another. The battery 10 also includes a plurality of battery cells 16 designed as round cells 16. These have a substantially cylindrical geometry and are aligned with their longitudinal axes L parallel to the z-direction shown, with only two such longitudinal axes L are shown as an example. A cell pole designated 16a of a respective cell 16 is arranged in the present example on the upper side with respect to the z-direction on a respective cell 16. A second pole, not shown here, can be arranged, for example, in an edge area of the upper end face of a respective cell 16 or on the opposite underside of a respective cell 16. The battery cells 16 are arranged in several cell rows 18a, 18b, 18c, here in three Cell rows 18a, 18b, 18c. A cooling unit 20a, 20b, 20c of the cooling device 12 is assigned to each of these rows of cells 18a, 18b, 18c. These cooling units 20a, 20b, 20c can be constructed identically, which is why the construction of such a cooling unit 20a, 20b, 20c is described in detail below as an example for only a first cooling unit 20a.

Diese erste Kühleinheit 20a weist mindestens ein erstes Kühlelement 22a und ein zweites Kühlelement 22b auf. Das erste sowie das zweite Kühlelement 22a; 22b sind dabei von einem Kühlmittel durchströmbar, insbesondere in der hier dargestellten x-Richtung. Diese Kühlelemente 22a, 22b sind also mit einem von einem Kühlmittel durchströmbaren Hohlraum ausgebildet. Dieser kann optional auch in z-Richtung in mehrere separate Teilkanäle segmentiert sein. Die Kühlelemente 22a, 22b sind zudem bezüglich der z-Richtung übereinander angeordnet. Weiterhin sind das erste und das zweite Kühlelement 22a, 22b jeweils in x-Richtung wellenförmig verlaufend ausgebildet. Dabei sind das erste und das zweite Kühlelement 22a, 22b in x-Richtung komplementär zueinander wellenförmig verlaufend ausgebildet. Dies bedeutet, dass sie in x-Richtung um eine halbe Wellenlänge in Bezug auf ihren wellenförmigen Verlauf zueinander versetzt sind.This first cooling unit 20a has at least one first cooling element 22a and one second cooling element 22b. The first and the second cooling element 22a; 22b can be flowed through by a coolant, in particular in the x-direction shown here. These cooling elements 22a, 22b are therefore designed with a cavity through which a coolant can flow. Optionally, this can also be segmented into a number of separate sub-channels in the z-direction. The cooling elements 22a, 22b are also arranged one above the other with respect to the z-direction. Furthermore, the first and the second cooling element 22a, 22b are each designed to run in a wave shape in the x-direction. In this case, the first and the second cooling element 22a, 22b are designed to run in a wave-like manner in the x-direction, complementary to one another. This means that they are offset from one another in the x-direction by half a wavelength in relation to their waveform.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils der Kühleinrichtung 12 aus 1, insbesondere die ersten Kühleinheit 20a der Kühleinrichtung 12, mit darin aufgenommenen Batteriezellen 16 in einer Draufsicht. Bedingt durch den wellenförmigen Verlauf der Kühlelemente 22a, 22b und ihren Versatz in x-Richtung überkreuzen sich die Kühlelemente 22a, 22b bereichsweise, insbesondere in Kreuzungsbereichen 24, die zu den Wendepunkten des wellenförmigen Verlaufs der Kühlelemente 22a, 22b in der Draufsicht auf die z-Richtung korrespondieren. Der Abstand zwischen zwei Wendepunkten 24 in x-Richtung ist vorliegend mit b bezeichnet und entspricht einer halben Wellenlänge des wellenförmigen Verlaufs eines jeweiligen Kühlelements 22a, 22b. Zudem ergeben sich durch die beschriebene Anordnung der Kühlelemente 22a, 22b zueinander in y-Richtung zwischen den Kühlelementen 22a, 22b entsprechende Aufnahmebereiche 26, in welche Rundzellen 16 aufnehmbar sind und im vorliegenden Beispiel bereits aufgenommen sind. Den Aufnahmebereichen 26 ist dabei jeweils eine maximale Abmessung D in y-Richtung zugeordnet. 2 FIG. 12 shows a schematic representation of part of the cooling device 12. FIG 1 , In particular the first cooling unit 20a of the cooling device 12, with battery cells 16 accommodated therein in a plan view. Due to the wavy shape of the cooling elements 22a, 22b and their offset in the x-direction, the cooling elements 22a, 22b intersect in some areas, in particular in crossing areas 24, which are at the turning points of the wavy shape of the cooling elements 22a, 22b in the top view of the z- correspond direction. The distance between two turning points 24 in the x-direction is denoted by b in the present case and corresponds to half a wavelength of the waveform of a respective cooling element 22a, 22b. In addition, due to the described arrangement of the cooling elements 22a, 22b relative to one another in the y-direction between the cooling elements 22a, 22b corresponding receiving areas 26, in which round cells 16 can be accommodated and are already accommodated in the present example. A maximum dimension D in the y-direction is assigned to each of the recording areas 26 .

Weiterhin ist dem ersten Kühlelement 22a bezüglich der ersten Richtung, das heißt der x-Richtung, ein erstes Ende 28a und ein gegenüberliegendes zweites Ende 28b zugeordnet. Korrespondierend ist auch dem zweiten Kühlelement 22b bezüglich der x-Richtung ein erstes Ende 30a und ein gegenüberliegendes zweites Ende 30b zugeordnet.Furthermore, a first end 28a and an opposite second end 28b are assigned to the first cooling element 22a with respect to the first direction, ie the x-direction. Correspondingly, a first end 30a and an opposite second end 30b are also assigned to the second cooling element 22b with respect to the x-direction.

Im vorliegenden Beispiel ist das erste Kühlelement 22a bezüglich der z-Richtung unter dem zweiten Kühlelement 22b angeordnet. Entsprechend befinden sich auch das erste und zweite Ende 28a, 28b des ersten Kühlelements 22a unter dem ersten und zweiten Ende 30a, 30b des zweiten Kühlelements 22b.In the present example, the first cooling element 22a is arranged below the second cooling element 22b with respect to the z-direction. Correspondingly, the first and second ends 28a, 28b of the first cooling element 22a are also located below the first and second ends 30a, 30b of the second cooling element 22b.

Das erste und das zweite Kühlelement 22a, 22b sind nun vorteilhafterweise in der ersten Richtung elastisch deformierbar ausgebildet, und zwar so, dass die maximale Abmessung D eines jeweiligen Aufnahmebereichs 26 in der dritten Richtung y durch ein Bewegen der jeweiligen ersten Enden 28a, 30a relativ zu den jeweiligen zweiten Enden 28b, 30b bezogen auf die erste Richtung, das heißt die x-Richtung, variierbar ist. Ein solches Bewegen ist vorliegend durch den Pfeil B veranschaulicht. Werden also zum Beispiel die zweiten Enden 28b, 30b entgegen der dargestellten x-Richtung in Richtung der ersten Enden 28, 30a bewegt, die sich selbst nicht bewegen, so wird die Anordnung der Kühlelemente 22a, 22b in x-Richtung zusammengedrückt, wodurch sich die maximalen Abmessungen D der jeweiligen Aufnahmebereiche 26 vergrößern. Diese weiten sich also in y-Richtung auf. Die Bewegung B kann durch eine Kraftbeaufschlagung der zweiten Enden 28b, 30b entgegen x-Richtung bewerkstelligt werden. Bei Verminderung dieser Kraftbeaufschlagung, insbesondere bei Wegfall dieser Kraftbeaufschlagung, dehnt sich die Anordnung der Kühlelemente 22a, 22b in x-Richtung wieder aus, wodurch sich die maximalen Abmessungen D der Aufnahmebereiche 26 wieder verkleinern. Die Anordnung der Kühlelement 22a, 22b geht also wiederum reversibel in ihre Ausgangslage zurück.The first and the second cooling element 22a, 22b are now advantageously designed to be elastically deformable in the first direction, in such a way that the maximum dimension D of a respective receiving area 26 in the third direction y can be increased by moving the respective first ends 28a, 30a relative to the respective second ends 28b, 30b relative to the first direction, ie the x-direction, is variable. Such a movement is illustrated by the arrow B in the present case. If, for example, the second ends 28b, 30b are moved counter to the x-direction shown in the direction of the first ends 28, 30a, which do not move themselves, the arrangement of the cooling elements 22a, 22b is compressed in the x-direction, whereby the maximum dimensions D of the respective recording areas 26 increase. These therefore widen in the y-direction. The movement B can be brought about by applying a force to the second ends 28b, 30b in the opposite direction to the x direction. When this application of force decreases, in particular when this application of force ceases, the arrangement of the cooling elements 22a, 22b expands again in the x-direction, as a result of which the maximum dimensions D of the receiving regions 26 decrease again. The arrangement of the cooling elements 22a, 22b is thus in turn reversibly returned to its initial position.

Diese Ausgestaltung hat nun vielzählige Vorteile: Zum einen kann dies dazu genutzt werden, um die Zellen 16 auf besonders einfache Weise in die jeweiligen Aufnahmebereiche 26 einzubringen. Im eingebrachten Zustand kann Abwesenheit der Kraftbeaufschlagung ein Einspannen der Zellen 16 erreicht werden, wodurch eine Selbstzentrierung der Zellen 16 innerhalb ihres Aufnahmebereichs 26 erreicht werden kann. Damit fungiert die Kühleinrichtung 12 gleichzeitig auch als Halteeinrichtung und Spanneinrichtung für die Zellen 16. Im Modulgehäuse 14 sind also meanderförmige Kühlkanäle angelegt, die durch die Kühlelemente 22a, 22b bereitgestellt sind, und die die Rundzellen 16 von beiden Seiten halbkreisförmig umfassen. Die Anzahl der Kühlkanäle kann hierbei beliebig, zum Beispiel in Zweierschritten, erhöht werden.This configuration now has numerous advantages: On the one hand, it can be used to introduce the cells 16 into the respective receiving areas 26 in a particularly simple manner. In the inserted state, in the absence of the application of force, clamping of the cells 16 can be achieved, as a result of which the cells 16 can be self-centering within their receiving area 26 . The cooling device 12 thus also functions as a holding device and clamping device for the cells 16. Meandering cooling channels are thus created in the module housing 14, which are provided by the cooling elements 22a, 22b and which enclose the round cells 16 on both sides in a semicircular manner. The number of cooling channels can be increased as desired, for example in steps of two.

Zum Einbringen der Zellen 16 in die Aufnahmebereiche 26 kann eine Montageeinrichtung verwendet werden, die im vorliegenden Beispiel als Montagewerkzeug 32 bezeichnet wird, und die ebenfalls in 1 schematisch dargestellt ist. Dabei hat eine Seitenwand 14c des Modulgehäuses 14 pro Kühleinheit 20a, 20b, 20c mindestens eine Durchgangsöffnung 34, die im Anordnungsbereich der zweiten Enden 28b, 30b an der Gehäusewand 14c angeordnet sind. Im vorliegenden Beispiel sind pro Kühleinheit 20a, 20b, 20c zwei solcher Durchgangsöffnungen 34, die auch einfach als Löcher bezeichnet werden können, in der Gehäusewand 14c vorgesehen. Das Montagewerkzeug 32 kann entsprechende entgegen x-Richtung von einer Grundplatte 32a abstehende Stößel oder Stege aufweisen, die die Wand 14c im Bereich der Löcher 34 bei Bewegen der Grundplatte 32a entgegen der x-Richtung durchdringen können, und hierdurch die zweiten Enden 28b, 30b einer jeweiligen Kühleinheit 20a, 20b, 20c entgegen x-Richtung drücken können. Dadurch können die Kühleinheiten 20a, 20b, 20c auf besonders einfache Weise in ihre Aufnahmeposition P1 bewegt werden, wie diese in 1 veranschaulicht ist, und in welcher sie besonders einfach Zellen 16 aufnehmen können. In dieser Aufnahmeposition P1 weisen also die jeweiligen Aufnahmebereiche 26 eine größere maximale Abmessung D in y-Richtung auf, als in einer Betriebsposition P2, die in 2 veranschaulicht ist, und die erreicht wird, wenn das Montagewerkzeug 32 wieder in x-Richtung vom Modulgehäuse 14 wegfährt. Eine geringfügige Aufweitung des maximalen Durchmessers D in der Aufnahmeposition P1 ist dabei ausreichend, um ein komfortables Einbringen der Zellen 16 in die Aufnahmebereiche 26 zu ermöglichen. Wenn das Montangewerkzeug 32 entfernt wird, können sich die Kühlelemente 22a, 22b wieder in x-Richtung ausdehnen, wodurch sich ihre maximale Abmessung D in y-Richtung wieder veringert. Dabei kommen die Kühlelemente 22a, 22b an den Außenseiten der Zellen 16 zur Anlage und üben eine entsprechende Spannkraft auf die Zellen aus. Um dabei die Kühlelemente 22a, 22b an der Gehäusewand 14c in Position zu halten, insbesondere in der Betriebsposition P2 (vgl. 2), kann diese Gehäusewand 14c mit einer entsprechenden Halteeinrichtung 36 ausgebildet sein, die zum Beispiel eine Nut bereitstellen kann, in welcher die zweiten Enden 28b, 30b gemäß dem Nut-Feder-Prinzip eingreifen können. Die Nut ist im vorliegenden Beispiel zwischen zwei parallel verlaufende, erhabene, langgestreckte Stege auf der Innenwandoberfläche der Gehäusewand 14c gebildet, die entsprechend die Haltevorrichtung 36 bereitstellen. Diese Stege 36 können beispielsweise derart weit entgegen x-Richtung von der Wandoberfläche der Wand 14c abstehen, dass die Enden 28b, 30b auch während des gesamten Bewegens entgegen x-Richtung zur Überführung der Anordnung in die Aufnahmeposition P1 innerhalb der Nut verbleiben, sodass ein Verrutschen der Kühlelemente 22a, 22b in y-Richtung verhindert werden kann.To introduce the cells 16 into the receiving areas 26, an assembly device can be used, which in the present example is referred to as an assembly tool 32, and which is also shown in 1 is shown schematically. A side wall 14c of the module housing 14 has at least one through opening 34 per cooling unit 20a, 20b, 20c, which is arranged in the area in which the second ends 28b, 30b are arranged on the housing wall 14c. In the present example, two such through openings 34, which can also be referred to simply as holes, are provided in the housing wall 14c for each cooling unit 20a, 20b, 20c. The assembly tool 32 can have corresponding rams or webs protruding from a base plate 32a in the opposite direction to the x direction, which can penetrate the wall 14c in the area of the holes 34 when the base plate 32a is moved in the opposite direction to the x direction, and thereby the second ends 28b, 30b of a respective cooling unit 20a, 20b, 20c against the x-direction. As a result, the cooling units 20a, 20b, 20c can be moved into their receiving position P1 in a particularly simple manner, as shown in FIG 1 is illustrated, and in which they can accommodate cells 16 particularly easy. In this receiving position P1, the respective receiving areas 26 therefore have a larger maximum dimension D in the y-direction than in an operating position P2, which is shown in 2 is illustrated, and is achieved when the assembly tool 32 moves away from the module housing 14 again in the x-direction. A slight widening of the maximum diameter D in the receiving position P1 is sufficient to enable the cells 16 to be conveniently introduced into the receiving areas 26 . When the assembly tool 32 is removed, the cooling elements 22a, 22b can again expand in the x-direction, as a result of which their maximum dimension D in the y-direction decreases again. The cooling elements 22a, 22b come into contact with the outer sides of the cells 16 and exert a corresponding clamping force on the cells. In order to keep the cooling elements 22a, 22b in position on the housing wall 14c, in particular in the operating position P2 (cf. 2 ), this housing wall 14c can be designed with a corresponding holding device 36, which can provide a groove, for example, in which the second ends 28b, 30b can be positioned according to the tongue and groove intervene in principle. In the present example, the groove is formed between two parallel, raised, elongated webs on the inner wall surface of the housing wall 14c, which correspondingly provide the holding device 36 . These webs 36 can, for example, protrude so far in the opposite direction to the x direction from the wall surface of the wall 14c that the ends 28b, 30b remain within the groove during the entire movement in the opposite direction to the x direction for transferring the arrangement into the receiving position P1, so that they cannot slip of the cooling elements 22a, 22b in the y-direction can be prevented.

Die einzelnen Kühleinheiten 20a, 20b, 20c weisen in y-Richtung einen Abstand zueinander auf, zumindest in der Betriebsposition P2 (vergleiche 2), um das Aufweiten zu ermöglichen. Sind die Zellen 16 dann in die Aufnahmebereiche 26 eingesetzt, wie in 1 dargestellt, und werden die Kühleinheiten 20a, 20b, 20c daraufhin wieder in die Betriebsposition P1 überführt, die im Übrigen auch zu einer Ausgangsposition korrespondieren kann, die die Kühleinheiten 20a, 20b, 20c vor dem Aufnehmen der Zellen 16 aufweisen können, so können damit einhergehend auch die dann in den Aufnahmebereichen 26 aufgenommenen Zellen 16 leicht in x-Richtung verschoben werden. Entsprechend ist es bevorzugt, dass die Zellen 16 unterseitig nicht am Modulboden 14a befestigt sind. Damit ist vorteilhafterweise eine Relativbewegung zumindest in x-Richtung zwischen den Zellen 16 und dem Modulboden 14a möglich.The individual cooling units 20a, 20b, 20c are spaced apart from one another in the y-direction, at least in the operating position P2 (cf 2 ) to allow expansion. If the cells 16 are then inserted into the receiving areas 26, as in 1 shown, and if the cooling units 20a, 20b, 20c are then transferred back to the operating position P1, which incidentally can also correspond to a starting position that the cooling units 20a, 20b, 20c can have before the cells 16 are picked up, this can go hand in hand with this the cells 16 then recorded in the recording areas 26 can also be slightly shifted in the x-direction. Accordingly, it is preferred that the cells 16 are not fastened to the module base 14a on the underside. This advantageously allows a relative movement at least in the x-direction between the cells 16 and the module base 14a.

Die Kühlelemente 22a, 22b, die im Folgenden auch als Kühlkanäle 22a, 22b bezeichnet werden, besitzen also eine gewisse Vorspannung, das heißt insbesondere in ihrer Betriebsposition P2, und sind vom Radius, das heißt den Krümmungsradius bezogen auf ihren wellenförmigen Verlauf, ähnlich zur Zelle 16 ausgeführt. Um zudem kleine Differenzen zwischen den Zellradien der Zellen 16 und der Kühlung, das heißt den Kühlelementen 22a, 22b auszugleichen, können diese auch dünn mit einer wärmeleitenden Ausgleichsmasse beschichtet sein, insbesondere auf den den Zellen 16 beziehungsweise den Aufnahmebereichen 26 zugewandten Seiten.The cooling elements 22a, 22b, which are also referred to below as cooling channels 22a, 22b, therefore have a certain prestress, i.e. in particular in their operating position P2, and are similar to the cell in terms of radius, i.e. the radius of curvature in relation to their wave-like course 16 executed. In order to also compensate for small differences between the cell radii of the cells 16 and the cooling, i.e. the cooling elements 22a, 22b, these can also be thinly coated with a thermally conductive leveling compound, in particular on the sides facing the cells 16 or the receiving areas 26.

Zum Einlegen der Zellen 16 werden die Kühlkanäle 22a, 22b, wie beschrieben mit einem Werkzeug 32 durch Löcher 34 im Modulgehäuse 14 zusammengedrückt. Somit sind die Kühlkanäle geometrisch größer als die einzulegende Zelle 16. Die Bewegung B (vergleiche 2) wird verursacht durch den Druck des Montagewerkzeugs 32. Die Justierung der Zellen 16 der Längsachse L erfolgt über den Boden 14a des Modulgehäuses 14. Nach dem Einlegen der Zellen 16 in die Aufnahmebereiche 26 wird die Vorspannkraft durch Entfernen des Vorspannwerkzeugs 32 auf die Zellen 16 wiederaufgebaut. Somit sind die Zellen 16 gegen Verrutschen gesichert. Um eine homogene Belastung und/oder homogene Wärmeverteilung zu erreichen, besteht zudem die Möglichkeit einer Aufschäumung. Das heißt eventuelle Zwischenräume zwischen den Zellen und anderen Komponenten der Batterie 10, zum Beispiel den Kühlelementen 22a, 22b, sowie Komponenten des Modulgehäuses 14, insbesondere alle verbleibenden Zwischenräume im Modulgehäuse können mit einem Schaum zumindest bis zu einer bestimmten Höhe in z-Richtung ausgefüllt werden. Bei einem solchen Schaum handelt es sich zum Beispiel um einen Kunststoffschaum. Dieser kann nach Einbringen in die gewünschten Bereiche aushärten beziehungsweise ausgehärtet werden. Nach diesem Schritt können dann letztendlich die Zellverbinder auf die Zellen 16, insbesondere oberseitig, aufgebracht werden, insbesondere durch Schweißen. Das Niederhalten der Kühlkanäle 22a, 22b, erfolgt hierbei über das Montieren des Moduldeckels, der vorliegend jedoch nicht dargestellt ist. Dieser wird dem Modulboden 14a gegenüberliegend oben auf das Modulgehäuse 14 aufgesetzt.To insert the cells 16, the cooling ducts 22a, 22b are pressed together with a tool 32 through holes 34 in the module housing 14, as described. Thus, the cooling channels are geometrically larger than the cell 16 to be inserted. The movement B (cf 2 ) is caused by the pressure of the assembly tool 32. The cells 16 of the longitudinal axis L are adjusted via the base 14a of the module housing 14. After the cells 16 have been inserted into the receiving areas 26, the prestressing force is built up again on the cells 16 by removing the prestressing tool 32 . The cells 16 are thus secured against slipping. In order to achieve a homogeneous load and/or homogeneous heat distribution, there is also the possibility of foaming. This means that any gaps between the cells and other components of the battery 10, for example the cooling elements 22a, 22b, and components of the module housing 14, in particular all remaining gaps in the module housing, can be filled with a foam at least up to a certain height in the z-direction . Such a foam is, for example, a plastic foam. This can harden or be hardened after it has been introduced into the desired areas. After this step, the cell connectors can then finally be applied to the cells 16, in particular on the upper side, in particular by welding. The cooling ducts 22a, 22b are held down here by mounting the module cover, which is not shown here, however. This is placed on top of the module housing 14 opposite the module base 14a.

Weiterhin können die Kühlelemente 22a, 22b untereinander und auch zwischen den verschiedenen Kühleinheiten 20a, 20b, 20c fluidisch miteinander verbunden sein, wie dies im vorliegenden Beispiel der Fall ist. Inbesondere sind im vorliegenden Beispiel für eine jede Kühleinheit 20a, 20b, 20c das zweite Ende 18b der ersten Kühleinheit 22a und das zweite Ende 20b der zweiten Kühleinheit 22b fluidisch miteinander gekoppelt. In diesem Kopplungsbereich fließt das die Kühlelemente 22a, 22b durchströmende Kühlfluid, z.B. Wasser, also im Wesentlich parallel zur z-Richtung vom einen in das andere Kühlelement 22a, 22b, jenach Strömungsrichtung. Weiterhin können auch die ersten Enden 28a, 30a mit den korrespondierenden ersten Enden 28a, 30a einer benachbarten Kühleinheit 20a, 20b, 20c fluidisch gekoppelt sein, die sich auf gleicher Höhe bezüglich der z-Richtung wie in 1 dargestellt befinden. Die Kopplung kann zum Beispiel durch Kopplungskanäle 40 realisiert sein. Im vorliegenden Beispiel weist die Kühleinrichtung 12 einen Zuführanschluss 38 auf, der mit dem ersten Kühlelement 22a der ersten Kühleinrichtung 20a fluidisch verbunden ist. Hierdurch kann dem ersten Kühlelement 22a das Kühlmittel zugeführt werden. Dieses durchströmt das erste Kühlelement 22a der ersten Kühleinheit 20a und wird am zweiten Ende 28b in das zweite Ende 30b des zweiten Kühlelements 22b überführt und strömt dieses entgegen der x-Richtung zurück bis zum ersten Ende 30a des zweiten Kühlelements 22b. Hier gelangt das Kühlmittel dann über den Kopplungskanal 40, der eine fluidische Verbindung zum ersten Ende 30a der benachbart angeordneten zweiten Kühleinheit 20b darstellt, zum ersten Ende 30a des zweiten Kühlelements 22b der zweiten Kühleinheit 20b. Dort durchströmt das Kühlmittel wieder in x-Richtung das zweite Kühlelement 22b der zweiten Kühleinheit 20b, wird am zweiten Ende 30b in das zweite Ende 28b des ersten Kühlelements 22a der zweiten Kühleinheit 20b überführt und durch dieses erste Kühlelement 22a der zweiten Kühleinheit 20b entgegen der x-Richtung wieder zurückgeführt zum ersten Ende 28a. Dort wird es durch einen weiteren Kopplungskanal 40 dem ersten Ende 28a eines weiteren ersten Kühlelements 22a der dritten Kühleinheit 20c zugeführt, durchströmt dieses in x-Richtung bis zum korrespondierenden zweiten Ende 28b, wird durch das zweite Ende 30b des zweiten Kühlelements 22b der dritten Kühleinheit 20c ins zweite Kühlelement 22b einführt und durch dieses bis zum ersten Ende 30a zurückgeführt und strömt an einem Kühlmittelabführanschluss 42, der fluidisch mit dem ersten Ende 30a des zweiten Kühlelements 22b der dritten Kühleinheit 20c gekoppelt ist aus der Kühleinrichtung 12 hinaus. Die Strömungsrichtung kann auch umgekehrt sein.Furthermore, the cooling elements 22a, 22b can be fluidically connected to one another and also between the various cooling units 20a, 20b, 20c, as is the case in the present example. In particular, in the present example, for each cooling unit 20a, 20b, 20c, the second end 18b of the first cooling unit 22a and the second end 20b of the second cooling unit 22b are fluidically coupled to one another. In this coupling area, the cooling fluid flowing through the cooling elements 22a, 22b, for example water, flows essentially parallel to the z-direction from one cooling element 22a, 22b to the other, depending on the direction of flow. Furthermore, the first ends 28a, 30a can also be fluidically coupled to the corresponding first ends 28a, 30a of an adjacent cooling unit 20a, 20b, 20c, which are at the same height with respect to the z-direction as in FIG 1 are shown. The coupling can be implemented by coupling channels 40, for example. In the present example, the cooling device 12 has a feed connection 38 which is fluidically connected to the first cooling element 22a of the first cooling device 20a. As a result, the coolant can be supplied to the first cooling element 22a. This flows through the first cooling element 22a of the first cooling unit 20a and is transferred at the second end 28b into the second end 30b of the second cooling element 22b and flows counter to the x-direction back to the first end 30a of the second cooling element 22b. Here the coolant then reaches the first end 30a of the second cooling element 22b of the second cooling unit 20b via the coupling channel 40, which represents a fluidic connection to the first end 30a of the second cooling unit 20b arranged adjacent to it. It flows through there Coolant again in the x-direction, the second cooling element 22b of the second cooling unit 20b, is transferred at the second end 30b into the second end 28b of the first cooling element 22a of the second cooling unit 20b and through this first cooling element 22a of the second cooling unit 20b in the opposite direction to the x-direction returned to the first end 28a. There it is fed through a further coupling channel 40 to the first end 28a of a further first cooling element 22a of the third cooling unit 20c, flows through this in the x-direction to the corresponding second end 28b, is passed through the second end 30b of the second cooling element 22b of the third cooling unit 20c into the second cooling element 22b and guided back through it to the first end 30a and flows out of the cooling device 12 at a coolant discharge connection 42 which is fluidically coupled to the first end 30a of the second cooling element 22b of the third cooling unit 20c. The direction of flow can also be reversed.

In diesem Beispiel ist also der Kühleinrichtung 12 mit mehreren Kühleinheiten 20a, 20b, 20c ein Kühlmittelzuführanschluss 38a und ein Kühlmittelabführanschluss 42b zugeordnet, wobei die Kühlelemente 22a, 22b sowohl innerhalb einer gleichen Kühleinheit 20a, 20b, 20c als auch unter den verschiedenen Kühleinheiten 20a, 20b, 20c miteinander fluidisch gekoppelt sind. Aber es sind noch vielzählige andere Ausgestaltungen denkbar. Beispielsweise kann pro Kühleinheit 20a, 20b, 20c ein Zuführanschluss 38 und ein Abführanschluss 42 vorgesehen sein, oder sogar pro Kühlelement 22a, 22b. Dabei sind den Ausgestaltungen keine Grenzen gesetzt. Die dargestellte Variante ist besonders vorteilhaft, da sie eine gleichmäßige Kühlung der Zellen 16 erlaubt, und mit sehr wenigen Zu- und Abführanschlüssen auskommt.In this example, the cooling device 12 with a plurality of cooling units 20a, 20b, 20c is assigned a coolant supply connection 38a and a coolant discharge connection 42b, with the cooling elements 22a, 22b both within the same cooling unit 20a, 20b, 20c and among the different cooling units 20a, 20b , 20c are fluidically coupled to one another. But numerous other configurations are also conceivable. For example, a supply connection 38 and a discharge connection 42 can be provided per cooling unit 20a, 20b, 20c, or even per cooling element 22a, 22b. There are no limits to the configurations. The variant shown is particularly advantageous since it allows the cells 16 to be cooled uniformly and requires very few inlet and outlet connections.

Die Batterie 10 sowie die Kühleinrichtung 12 kann zudem weiterhin beliebig anders in x- und y-Richtung dimensioniert werden. Beispielsweise lassen sich Zellreihen 18a, 18b, 18c mit beliebig vielen Zellen 16 gestalten, indem die Kühlelemente 22a, 22b in x-Richtung einfach korrespondierend länger hinsichtlich ihres wellenförmigen Verlaufs ausgebildet werden. Auch kann die dargestellte Anordnung durch beliebige weitere Zellenreihen in y-Richtung ganz analog ergänzt werden. Zudem ist es auch denkbar, dass eine jeweilige Kühleinheit 20a, 20b, 20c nicht nur ein erstes und ein zweites Kühlelement 22a, 22b aufweist, sondern auch mehrere in z-Richtung übereinander angeordnete erstes und/oder zweite Kühlelemente 22a, 22b. Vorteilhaft ist dabei vorallem eine gerade Anzahl an Kühlelementen pro Kühleinheit.The battery 10 and the cooling device 12 can also continue to be dimensioned in any other way in the x and y directions. For example, cell rows 18a, 18b, 18c can be designed with any number of cells 16 by simply making the cooling elements 22a, 22b correspondingly longer in the x-direction with regard to their wavy course. The arrangement shown can also be supplemented in a completely analogous manner by any further rows of cells in the y-direction. In addition, it is also conceivable that a respective cooling unit 20a, 20b, 20c not only has a first and a second cooling element 22a, 22b, but also a plurality of first and/or second cooling elements 22a, 22b arranged one above the other in the z-direction. An even number of cooling elements per cooling unit is particularly advantageous.

Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung ein kombiniertes Halte- und Kühlsystem für Rundzellenbatteriesysteme bereitgestellt werden kann. Ermöglicht wird hierbei eine Funktionsvereinigung von Halteelementen und Kühlungselementen von Rundzellen unter Ausnutzung von Selbstzentrierungsmechanismen. Hiermit können Toleranzketten entfeinert werden und damit Produktionskosten gesenkt werden.Overall, the examples show how a combined holding and cooling system for round cell battery systems can be provided by the invention. This enables a functional combination of holding elements and cooling elements of round cells using self-centering mechanisms. In this way, tolerance chains can be refined and production costs reduced.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

US 2019/0280260 A1 [0004]
WO 2020/247995 A1 [0005]
DE 10202807 A1 [0006]

Claims

Cooling device (12) for cooling at least one round cell (16) for a motor vehicle battery (10), the cooling device (12) having a first cooling unit (20a, 20b, 20c) which has at least one first cooling element (22a) and at least one second cooling element (22b) through which a coolant can flow and which are designed to run in a wave shape in a first direction (x), the at least one first and the second cooling element (22a, 22b) each having a first end with respect to the first direction (x). (28a, 30a) and a second end (28b, 30b) opposite the first end (28a, 30a) with respect to the first direction (x), characterized in that - the at least one first and second cooling element (22a, 22b) in are arranged one above the other in a second direction (z) perpendicular to the first, - the at least one first and the second cooling element (22a, 22b) in the first direction (x) are designed to run in waves that are complementary to one another such that the at least one first and second Cooling element (22a, 22b) partially overlap in a top view of the second direction (z) and that between the first and second cooling element (22a, 22b) relative to a third direction (y) at least one receiving area (26) for receiving a round cell ( 16) is provided having a maximum dimension (D) in the third direction (y); and - the at least one first and second cooling element (22a, 22b) are designed to be elastically deformable in the first direction (x), so that the maximum dimension (D) of the receiving area (26) in the third direction (y) by moving ( B) the respective first ends (28a, 30a) can be reversibly varied relative to the respective second ends (28b, 30b) in relation to the first direction (x).

Cooling device (12) after claim 1 , characterized in that the first cooling unit (20a, 20b, 20c) is assigned to a first cell row (18a, 18b, 18c) with a plurality of round cells (16), with the first and second cooling element (22a, 22b) having a plurality in the first Direction (x) arranged side by side receiving areas (26) are provided, which are each designed to receive a respective round cell (16) of the associated first row of cells (18a, 18b, 18c), each of which has a maximum dimension (D) in the third direction ( y) which are synchronously and reversibly variable in each case by moving (B) the respective first ends (28a, 30a) relative to the respective second ends (28b, 30b) in relation to the first direction (x).

Cooling device (12) according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling device (12) is designed such that the at least one first and second cooling element (22a, 22b) in and/or counter to the first direction (x) of a coolant can be flowed through.

Cooling device (12) according to one of the preceding claims, characterized in that the first cooling unit (20a, 20b, 20c) has a plurality of first and second cooling elements (22a, 22b) which are arranged alternately one above the other in the second direction (z).

Cooling device (12) according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling device (12) has a coolant supply connection (38) and a coolant discharge connection (42) - each for the at least one first cooling element (22a) and the at least one second cooling element (22b) having; or - for the first cooling unit (20a, 20b, 20c), wherein the second end (28b) of the at least one first cooling element (22a) is fluidically connected to the second end (30b) of the at least one second cooling element (22b) and that first end (28a) of the at least one first cooling element (22a) is fluidically connected to the coolant supply port (38) and the first end (30a) of the at least one second cooling element (22b) is connected to the coolant discharge port (42); or - for a plurality of cooling units (20a, 20b, 20c) comprised by the cooling device (12), the cooling units (20a, 20b, 20c) having the first cooling unit (20a, 20b) and one with respect to the third direction (y) to the first cooling unit (20a, 20b) has a second cooling unit (20b, 20c) arranged adjacent to it, wherein the second end (28b) of the at least one first cooling element (22a) of the first cooling unit (20a, 20b) is fluidically connected to the second end (30b) of the at least a second cooling element (22b) of the first cooling unit (20a, 20b) and at least one of the first ends (28a, 30a) of the first and second cooling elements (22a, 22b) of the first cooling unit (20a, 20b) fluidly with a further first End (28a, 30a) of a further cooling element (22a, 22b) of the second cooling unit (20b, 20c) is connected.

Module housing (14) for a motor vehicle battery (10), the module housing (14) having a cooling device (12) according to one of the preceding claims, characterized in that the first cooling unit (20a, 20b, 20c) is designed in such a way that it is Movement (B) of the respective first ends (28a, 30a) relative to the respective second ends (28b, 30b) between a receiving position (P1) for receiving at least one round cell (16) and an operating position (P2) can be varied, the maximum Dimension (D) in the pickup position (P1) is larger than in the Operating position (P2), wherein the module housing (14) is designed to hold the first cooling unit (20a, 20b, 20c) in its operating position (P2).

Module housing (14) according to claim 6 , characterized in that the module housing (14) has a housing wall (14c) which delimits the first cooling unit (20a, 20b, 20c) in its extension in the first direction (x), the housing wall (14c) in an arrangement region, in which the second ends (28b, 30b) of the at least one first and second cooling element (22a, 22b) are arranged, has a through opening (34) penetrating the housing wall (14c) in the first direction (x).

Battery (10) with a module housing (14) according to one of Claims 6 or 7 , characterized in that the battery (10) has at least one round cell (16) which is arranged in the receiving area (26), in particular in such a way that a longitudinal axis (L) of the round cell (16) is aligned parallel to the second direction (z). , wherein the first cooling unit (20a, 20b, 20c) is in the operating position (P2) and wherein the first cooling unit (20a, 20b, 20c) is designed such that in the operating position (P2) a clamping force of at least one first and second cooling element (22a, 22b) is exerted on the round cell (16).

Method for introducing at least one round cell (16) into a module housing (14) with a cooling device (12), which has a first cooling unit (20a, 20b, 20c), which has at least one first cooling element (22a) and at least one second cooling element ( 22b), through which a coolant can flow and which are designed to run in a wavy manner in a first direction (x), the at least one first and the second cooling element (22a, 22b) each having a first end (28a , 30a) and a second end (28b, 30b) opposite the first end (28a, 30a) with respect to the first direction (x), characterized in that - the at least one first and second cooling element (22a, 22b) in a are arranged one above the other in the first perpendicular second direction (z), - the at least one first and the second cooling element (22a, 22b) are designed to run in waves in the first direction (x) so as to be complementary to one another such that the at least one first and second cooling element ( 22a, 22b) partially overlap in a top view of the second direction (z) and that between the first and second cooling element (22a, 22b) relative to a third direction (y) there is at least one receiving area (26) for receiving a round cell (16) is provided having a maximum dimension (D) in the third direction (y); and - the at least one first and second cooling element (22a, 22b) are designed to be elastically deformable in the first direction (x), wherein for introducing the round cell (16) into the receiving area (26), the maximum dimension (D) of the receiving area (26 ) is varied in the third direction (y) by moving (B) the respective first ends (28a, 30a) relative to the respective second ends (28b, 30b) with respect to the first direction (x).

procedure after claim 9 , characterized in that for moving (B) the respective first ends (28a, 30a) relative to the respective second ends (28b, 30b) with respect to the first direction (x), a mounting device (32) through a through opening (34) in a housing wall (14c) of the module housing (14), which moves the second ends (28b, 30b) of the at least one first and second cooling element (22a, 22b) with respect to the first direction (x).