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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterievorrichtung.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Batterievorrichtung bereitzustellen, welche einfach und kostengünstig herstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Batterievorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
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Die Batterievorrichtung umfasst vorzugsweise Folgendes:
- Batterievorrichtung, wobei die Batterievorrichtung Folgendes umfasst:
- - mehrere Batteriezellen, welche entlang einer Stapelrichtung angeordnet sind;
- - eine Temperiervorrichtung zum Temperieren der Batteriezellen, welche ein oder mehrere Temperierelemente umfasst,
wobei das eine oder die mehreren Temperierelemente der Temperiervorrichtung jeweils zumindest abschnittsweise zwischen zwei benachbarten Batteriezellen angeordnet ist.
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Die Batteriezellen der Batterievorrichtung sind mittels des einen oder der mehreren Temperierelemente vorzugsweise temperierbar, insbesondere kühlbar und/oder erwärmbar.
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Insbesondere ist mittels des einen oder der mehreren Temperierelemente im Betrieb der Batterievorrichtung erzeugte Wärme von den Batteriezellen abführbar.
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Alternativ oder ergänzend dazu ist es denkbar, dass den Batteriezellen der Batterievorrichtung mittels des einen oder der mehreren Temperierelemente Wärme zuführbar ist.
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Mittels des einen oder der mehreren Temperierelemente ist vorzugsweise die Wahrscheinlichkeit eines thermischen Durchgehens („thermal runaway“) einer oder mehrerer Batteriezellen der Batterievorrichtung verringerbar.
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Vorzugsweise ist ein thermisches Durchgehen („thermal runaway“) einer oder mehreren Batteriezellen der Batterievorrichtung mittels des einen oder der mehreren Temperierelemente verhinderbar.
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Mittels des einen oder der mehreren Temperierelemente ist insbesondere eine homogene Temperaturverteilung innerhalb einer Batteriezelle und/oder innerhalb eines Zellstapels und/oder innerhalb der Batterievorrichtung realisierbar.
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Die im Rahmen dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche erwähnten Batteriezellen sind insbesondere Sekundärzellen.
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Die Batteriezellen sind somit vorzugsweise wiederaufladbare Batteriezellen.
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Günstig kann es sein, wenn eine jeweilige Batteriezelle jeweils ein Zellgehäuse umfasst, in welchem der eine oder die mehreren Zellwickel einer jeweiligen Batteriezelle angeordnet sind.
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Günstig kann es sein, wenn jeweils eine Hauptseite einer Batteriezelle und/oder eines Zellgehäuses der Batteriezelle einer Hauptseite einer weiteren Batteriezelle und/oder eines Zellgehäuses der weiteren Batteriezelle zugewandt ist.
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Eine jeweilige Batteriezelle und/oder ein Zellgehäuse einer jeweiligen Batteriezelle umfassen vorzugsweise zwei Hauptseiten und vier Nebenseiten.
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Vorzugsweise sind die zwei Hauptseiten und/oder jeweils zwei Nebenseiten auf einander abgewandten Seiten einer jeweiligen Batteriezelle und/oder eines Zellgehäuses einer jeweiligen Batteriezelle angeordnet.
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Unter einer Hauptseite einer jeweiligen Batteriezelle und/oder eines Zellgehäuses einer jeweiligen Batteriezelle wird insbesondere eine Seite verstanden, welche einen größeren Flächeninhalt aufweist als die Nebenseiten einer jeweiligen Batteriezelle und/oder eines Zellgehäuses einer jeweiligen Batteriezelle.
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Vorzugsweise sind sämtliche Batteriezellen der Batterievorrichtung identisch.
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Eine jeweilige Batteriezelle umfasst vorzugsweise einen oder mehrere Zellwickel („jelly rolls“).
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Beispielsweise ist es denkbar, dass eine jeweilige Batteriezelle jeweils zwei Zellwickel umfasst.
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Günstig kann es sein, wenn Zellwickel einer jeweiligen Batteriezelle im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
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Vorzugsweise sind die Batteriezellen prismatische Zellen, insbesondere im Wesentlichen quaderförmige Zellen, oder Pouch-Zellen.
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Insbesondere ist es denkbar, dass die Batteriezellen nach dem PHEV2-Format oder nach dem MEB-Format ausgebildet sind.
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Günstig kann es sein, wenn ein Zellgehäuse einer jeweiligen Batteriezelle prismatisch, insbesondere im Wesentlichen quaderförmig, ausgebildet ist.
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Günstig kann es sein, wenn ein oder mehrere Temperierelemente der Temperiervorrichtung zumindest abschnittsweise in einem Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Batteriezellen angeordnet sind.
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Bei einer Ausgestaltung der Batterievorrichtung ist vorgesehen, dass das eine oder die mehreren Temperierelemente der Temperiervorrichtung zur aktiven und/oder passiven Temperierung der Batteriezellen ausgebildet sind.
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Unter einer aktiven Temperierung wird im Rahmen dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche insbesondere eine Temperierung der Batteriezellen verstanden, welche im Wesentlichen durch erzwungene Konvektion erfolgt, insbesondere durch Fördern eines Temperiermediums, insbesondere einer Temperierflüssigkeit, durch einen Temperiermediumkanal.
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Unter einer passiven Temperierung wird im Rahmen dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche insbesondere eine Temperierung der Batteriezellen verstanden, welche im Wesentlichen durch Wärmeleitung erfolgt.
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Bei einer Ausgestaltung der Batterievorrichtung ist vorgesehen, dass die Temperiervorrichtung ein oder mehrere Temperierelemente umfasst, welche jeweils einen oder mehrere Temperiermediumkanäle umfassen, durch welche ein Temperiermedium zum Temperieren der Batteriezellen förderbar ist.
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Günstig kann es sein, wenn Temperiermedium von einem Temperiermediumeinlass eines Temperierelements in einen oder mehrere Temperiermediumkanäle des Temperierelements hinein, durch einen oder mehrere Temperiermediumkanäle des Temperierelements hindurch und über einen Temperiermediumauslass aus einem oder mehreren Temperiermediumkanälen des Temperierelements heraus förderbar ist.
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Vorzugsweise umfasst die Temperiervorrichtung eine Temperiermediumpumpe zum Fördern von Temperiermedium durch den einen oder die mehreren Temperiermediumkanäle eines Temperierelements.
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Mittels der Temperiermediumpumpe ist Temperiermedium vorzugsweise in einen oder mehrere Temperiermediumkanäle eines oder mehrerer Temperierelemente förderbar.
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Als Temperiermedium, insbesondere Temperierflüssigkeit, ist beispielsweise Wasser durch die Temperiermediumkanäle förderbar.
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Bei einer Ausgestaltung der Batterievorrichtung ist vorgesehen, dass die Temperiervorrichtung ein Temperierelement, insbesondere nur ein einziges Temperierelement, umfasst, wobei vorzugsweise sämtliche Batteriezellen eines Zellstapels der Batterievorrichtung mittels des Temperierelements, insbesondere mittels des einzigen Temperierelements, temperierbar sind.
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Insbesondere ist jedem Zellstapel der Batterievorrichtung jeweils ein einziges Temperierelement zugeordnet, mittels welchem sämtliche Batteriezellen des Zellstapels temperierbar sind.
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Günstig kann es sein, wenn das Temperierelement, insbesondere das einzige Temperierelement, einen oder mehrere Temperiermediumkanäle umfasst, durch welche ein Temperiermedium, insbesondere eine Temperierflüssigkeit, förderbar ist.
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Beispielsweise ist es denkbar, dass das eine Temperierelement, insbesondere das einzige Temperierelement, einen einzigen Temperiermediumkanal umfasst, mittels welchem Temperiermedium, insbesondere eine Temperierflüssigkeit, von einem Temperiermediumeinlass des Temperierelements zu einem Temperiermediumauslass des Temperierelements förderbar ist.
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Vorzugsweise liegt das Temperierelement, insbesondere das einzige Temperierelement, an mindestens ungefähr 60 %, vorzugsweise an mindestens ungefähr 80 %, einer jeweiligen Oberfläche zweier einander zugewandter Hauptseiten benachbarter Batteriezellen an, insbesondere an einer jeweiligen Oberfläche zweier einander zugewandter Hauptseiten von Zellgehäusen benachbarter Batteriezellen.
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Günstig kann es sein, wenn eine Breite des einen Temperierelements, insbesondere des einzigen Temperierelements, im Wesentlichen einer parallel zu einer kurzen Nebenseite der Batteriezellen, insbesondere der Zellgehäuse der Batteriezellen, genommenen Höhe entspricht.
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Insbesondere beträgt eine Breite des einen Temperierelements, insbesondere des einzigen Temperierelements, mindestens ungefähr 60 %, vorzugsweise mindestens ungefähr 80 %, einer parallel zu einer kurzen Nebenseite der Batteriezellen, insbesondere der Zellgehäuse der Batteriezellen, genommenen Höhe.
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Günstig kann es sein, wenn ein Temperiermediumzuführanschluss des Temperierelements, insbesondere des einzigen Temperierelements, in der Stapelrichtung auf einer ersten Seite eines Zellstapels der Batterievorrichtung angeordnet ist und wenn ein Temperiermediumabführanschluss in der Stapelrichtung auf einer zweiten Seite des Zellstapels der Batterievorrichtung angeordnet ist, welche der ersten Seite abgewandt ist.
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Das Temperierelement, insbesondere das einzige Temperierelement, ist beispielsweise als Flachschlauch ausgebildet, insbesondere als metallischer Flachschlauch oder als Kunststoffflachschlauch.
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Beispielsweise ist es denkbar, dass ein metallischer Flachschlauch durch Zusammenschweißen zweier metallischer Hälften hergestellt ist.
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Das Temperierelement, insbesondere das einzige Temperierelement, ist vorzugsweise derart angeordnet und/oder umgeformt, dass das Temperierelement mehrere Fluidumlenkungsabschnitte und mehrere Parallelführungsabschnitte umfasst.
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Vorzugsweise sind die Parallelführungsabschnitte des Temperierelements, insbesondere des einzigen Temperierelements, parallel zueinander und/oder senkrecht zu der Stapelrichtung angeordnet.
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Mittels eines Fluidumlenkungsabschnitts ist eine Strömungsrichtung eines durch den Temperiermediumkanal des Temperierelements, insbesondere des einzigen Temperierelements, strömenden Temperiermediums umkehrbar.
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Insbesondere ist Temperiermedium mittels eines Fluidumlenkungsabschnitts von einem Parallelführungsabschnitt zu einem in Strömungsrichtung abwärts abgeordneten Parallelführungsabschnitt leitbar.
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Fluidumlenkungsabschnitte des Temperierelements, insbesondere des einzigen Temperierelements, sind beispielsweise halbkreisförmig ausgebildet.
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Bei einer Ausgestaltung der Batterievorrichtung ist vorgesehen, dass das eine Temperierelement, insbesondere das einzige Temperierelement, ein oder mehrere mit Temperiermedium durchströmbare Zusatztemperierabschnitte umfasst, wobei die Zusatztemperierabschnitte vorzugsweise derart angeordnet und/oder ausgebildet sind, dass zwischen benachbarten Zellpolen zweier benachbarter Batteriezellen alternierend jeweils ein Zusatztemperierabschnitt angeordnet ist.
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Vorzugsweise sind Zellpole der Batteriezellen der Batterievorrichtung mittels der Zusatztemperierabschnitte temperierbar, insbesondere kühlbar und/oder erwärmbar.
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Die Zusatztemperierabschnitte ragen vorzugsweise in einer senkrecht zu der Stapelrichtung und/oder parallel zu einer kurzen Nebenseite der Batteriezellen verlaufenden Richtung über die Batteriezellen, insbesondere über Zellgehäuse der Batteriezellen, weg.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass ein erster Zusatztemperierabschnitt jeweils zwischen einem Pluspol einer Batteriezelle und einem Minuspol einer ersten benachbarten Batteriezelle angeordnet ist und/oder dass ein zweiter Zusatztemperierabschnitt jeweils zwischen einem Minuspol der Batteriezelle und einem Pluspol einer zweiten benachbarten Batteriezelle angeordnet ist.
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Vorzugsweise ist zwischen zwei benachbarten Batteriezellen jeweils nur ein Zusatztemperierabschnitt angeordnet.
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Zusatztemperierabschnitte des Temperierelements, insbesondere des einzigen Temperierelements, sind vorzugsweise mit Temperiermedium durchströmbar.
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Günstig kann es sein, wenn die Zusatztemperierabschnitte des Temperierelements, insbesondere des einzigen Temperierelements, fluidisch mit dem einzigen Temperiermediumkanal des Temperierelements, insbesondere des einzigen Temperierelements, verbunden sind.
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Bei einer Ausgestaltung der Batterievorrichtung ist vorgesehen, dass die Temperiervorrichtung ein oder mehrere Temperierelemente umfasst, welche als Wärmeleitelemente ausgebildet sind, wobei das eine oder die mehreren als Wärmeleitelemente ausgebildeten Temperierelemente der Temperiervorrichtung vorzugsweise eine anisotrope Wärmeleitfähigkeit aufweisen.
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Beispielsweise ist es denkbar, dass ein als Wärmeleitelement ausgebildetes Temperierelement in einer senkrecht zu einer Stapelrichtung der Batteriezellen verlaufenden Richtung eine größere Wärmeleitfähigkeit aufweist als in einer parallel zu der Stapelrichtung der Batteriezellen verlaufenden Richtung.
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Bei einer Ausgestaltung der Batterievorrichtung ist vorgesehen, dass jeweils mehrere Temperierelemente der Temperiervorrichtung zwischen zwei benachbarten Batteriezellen angeordnet sind, wobei mittels einer ersten Hälfte der zwischen zwei benachbarten Batteriezellen angeordneten Temperierelemente der Temperiervorrichtung vorzugsweise jeweils eine erste Batteriezelle temperierbar ist und wobei mittels einer zweiten Hälfte der zwischen zwei benachbarten Batteriezellen angeordneten Temperierelemente der Temperiervorrichtung vorzugsweise jeweils eine zweite Batteriezelle temperierbar ist.
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Beispielsweise ist es denkbar, dass zwischen zwei benachbarten Batteriezellen jeweils eine gerade Anzahl von Temperierelementen angeordnet ist, beispielsweise 2 Temperierelemente, 4 Temperierelemente, 6 Temperierelemente, 8 Temperierelemente, etc.
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Die erste und die zweite Batteriezelle der zwei benachbarten Batteriezellen sind dabei insbesondere jeweils mittels eines, zwei, drei oder vier Temperierelementen temperierbar.
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Günstig kann es sein, wenn Temperierelemente zum Temperieren der ersten Batteriezelle und Temperierelemente zum Temperieren der zweiten Batteriezelle jeweils alternierend angeordnet sind.
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Mittels Temperierelementen zum Temperieren einer ersten Batteriezelle zweier benachbarter Batteriezellen ist vorzugsweiser nur die erste Batteriezelle temperierbar und mittels Temperierelementen zum Temperieren einer zweiten Batteriezelle zweier benachbarter Batteriezellen ist vorzugsweise nur die zweite Batteriezelle temperierbar.
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Günstig kann es sein, wenn auf einer Oberfläche eines als Wärmeleitelement ausgebildeten Temperierelements ein thermisches Isolationselement, insbesondere eine Isolationsfolie, angeordnet ist.
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Insbesondere ist ein thermisches Isolationselement, beispielsweise eine Isolationsfolie, auf einer Oberfläche eines Temperierelements angeordnet, welche einer mittels des Temperierelements zu temperierenden Batteriezelle abgewandt ist.
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Mittels eines auf einer Oberfläche eines Temperierelements angeordneten thermischen Isolationselements, insbesondere einer Isolationsfolie, ist das Temperierelement vorzugsweise nur mit einer Batteriezelle zweier benachbarter Batteriezellen thermisch koppelbar.
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Bei einer Ausgestaltung der Batterievorrichtung ist vorgesehen, dass die Temperiervorrichtung ein oder mehrere, beispielsweise zwei, Wärmeabführelemente umfasst, welche parallel zu der Stapelrichtung der Batterievorrichtung angeordnet sind, wobei mittels eines oder mehrerer Temperierelemente der Temperiervorrichtung vorzugsweise Wärme an das eine oder die mehreren Wärmeabführelemente abgebbar ist.
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Mittels eines Wärmeabführelements ist vorzugsweise Wärme von einem oder mehreren Temperierelementen der Temperiervorrichtung abführbar.
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Günstig kann es sein, wenn parallel zu der Stapelrichtung angeordnete Wärmeabführelemente jeweils parallel zu kurzen Nebenseiten der Batteriezellen, insbesondere der Zellgehäuse der Batteriezellen, angeordnet sind.
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Die Temperiervorrichtung umfasst vorzugsweise zwei Wärmeabführelemente, wobei an einander abgewandten kurzen Nebenseiten der Batteriezellen eines Batteriestapels der Batterievorrichtung jeweils ein Wärmeabführelement angeordnet ist.
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Beispielsweise ist es denkbar, dass ein oder mehrere Temperierelemente der Temperiervorrichtung wärmeleitend mit einem oder mehreren Wärmeabführelementen verbunden sind.
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Beispielsweise ist es denkbar, dass ein oder mehrere Temperierelemente jeweils einstückig mit einem Wärmeabführelement ausgebildet sind.
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Ein jeweiliges Wärmeabführelement umfasst vorzugsweise jeweils einen oder mehrere Temperiermediumkanäle, durch welche ein Temperiermedium förderbar ist, insbesondere zum Abführen von Wärme von dem einen oder den mehreren Temperierelementen der Temperiervorrichtung.
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Alternativ oder ergänzend dazu ist es denkbar, dass ein jeweiliges Wärmeabführelement eine oder mehrere Kühlrippen umfasst.
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Günstig kann es sein, wenn das Wärmeabführelement ein metallisches Material umfasst oder durch dieses gebildet ist, beispielsweise Aluminium.
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Bei einer Ausgestaltung der Batterievorrichtung ist vorgesehen, dass das eine oder die mehreren Temperierelemente der Temperiervorrichtung ein metallisches Material umfassen oder aus diesem gebildet sind, beispielsweise Aluminium.
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Bei einer Ausgestaltung der Batterievorrichtung ist vorgesehen, dass das eine oder die mehreren Temperierelemente der Temperiervorrichtung jeweils mit einer Batteriezelle, insbesondere mit einem Zellgehäuse einer Batteriezelle, oder mit zwei benachbarten Batteriezellen, insbesondere mit Zellgehäusen zweier benachbarter Batteriezellen, wärmeleitend verbunden sind.
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Günstig kann es beispielsweise sein, wenn das eine oder die mehreren Temperierelemente der Temperiervorrichtung mittels einer Wärmeleitpaste mit einer Batteriezelle, insbesondere mit einem Zellgehäuse einer Batteriezelle, oder mit zwei benachbarten Batteriezellen, insbesondere mit Zellgehäusen zweier benachbarter Batteriezellen, wärmeleitend verbunden sind.
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Wenn ein Temperierelement der Temperiervorrichtung nur mit einer einzelnen Batteriezelle, insbesondere nur mit einem Zellgehäuse einer einzelnen Batteriezelle, wärmeleitend verbunden ist, ist die Batteriezelle, insbesondere das Zellgehäuse der Batteriezelle, vorzugsweise nur auf einer Seite des Temperierelements mit diesem in thermischem Kontakt.
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Wenn ein Temperierelement mit zwei benachbarten Batteriezellen, insbesondere mit Zellgehäusen zweier benachbarter Batteriezellen, wärmeleitend verbunden ist, ist vorzugsweise eine erste Batteriezelle, insbesondere das Zellgehäuse der Batteriezelle, auf einer ersten Seite des Temperierelements mit diesem in thermischem Kontakt, wobei eine zweite Batteriezelle, insbesondere das Zellgehäuse der Batteriezelle, auf einer zweiten Seite des Temperierelements, welche der ersten Seite abgewandt ist, mit dem Temperierelement in thermischem Kontakt ist.
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Die erfindungsgemäße Batterievorrichtung eignet sich insbesondere zur Verwendung in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, beispielsweise in einem Personenkraftwagen (PKW) oder in einem Lastkraftwagen (LKW).
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Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, welches eine erfindungsgemäße Batterievorrichtung umfasst.
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Das erfindungsgemäße Fahrzeug weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Batterievorrichtung beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
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Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Batterievorrichtung einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Batterievorrichtung beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
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Weitere bevorzugte Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.
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In den Zeichnungen zeigen:
- 1 eine schematische perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer Batterievorrichtung;
- 2 eine schematische Draufsicht auf die Ausführungsform einer Batterievorrichtung aus 1 in Richtung des Pfeils 2 in 1; und
- 3 eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Batterievorrichtung.
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Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Eine in den 1 und 2 dargestellte und als Ganzes mit 100 bezeichnete Batterievorrichtung umfasst vorzugsweise mehrere Batteriezellen 102, welche entlang einer Stapelrichtung 104 angeordnet sind.
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Entlang der Stapelrichtung 104 angeordnete Batteriezellen 102 bilden insbesondere einen Zellstapel 106 der Batterievorrichtung 100.
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Die Batteriezellen 102 sind insbesondere Sekundärzellen und/oder wiederaufladbare Batteriezellen 102.
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Vorzugsweise umfassen die Batteriezelle 102 jeweils einen oder mehrere zeichnerisch nicht dargestellte Zellwickel („jelly rolls“).
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Beispielsweise ist es denkbar, dass die Batteriezellen 102 jeweils zwei Zellwickel umfassen.
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Günstig kann es sein, wenn Zellwickel der Batteriezellen 102 im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
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Die Batteriezellen 102 umfassen vorzugsweise jeweils ein Zellgehäuse 108, in welchem der eine oder die mehreren Zellwickel einer jeweiligen Batteriezelle 102 angeordnet sind.
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Die Batteriezellen 102 und/oder die Zellgehäuse 108 der Batteriezellen 102 umfassen vorzugsweise zwei einander abgewandte Hauptseiten 110 und vier Nebenseiten 112, insbesondere zwei einander abgewandte kurze Nebenseiten 112a und zwei einander abgewandte lange Nebenseiten 112b.
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Aus Übersichtlichkeitsgründen sind in 1 lediglich die Hauptseiten 110 und die Nebenseiten 112 einer einzigen Batteriezelle 102 mit Bezugszeichen versehen.
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Vorzugsweise sind die zwei Hauptseiten 110 und jeweils zwei Nebenseiten 112 auf einander abgewandten Seiten der Batteriezellen 102 und/oder der Zellgehäuse 108 der Batteriezellen 102 angeordnet.
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Günstig kann es sein, wenn jeweils eine Hauptseite 110 einer Batteriezelle 102 und/oder eines Zellgehäuses 108 der Batteriezelle 102 einer Hauptseite 110 einer weiteren Batteriezelle 102 und/oder eines Zellgehäuses 108 der weiteren Batteriezelle 102 zugewandt ist.
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Vorzugsweise sind die Batteriezellen 102 prismatische Zellen, insbesondere im Wesentlichen quaderförmige Zellen.
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Günstig kann es daher sein, wenn die Zellgehäuse 108 der Batteriezellen 102 prismatisch, insbesondere im Wesentlichen quaderförmig, ausgebildet sind.
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Insbesondere ist es denkbar, dass die Batteriezellen 102 nach dem PHEV2-Format ausgebildet sind.
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Vorzugsweise sind sämtliche Batteriezellen 102 der Batterievorrichtung 100 identisch.
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Die Batteriezellen 102 umfassen vorzugsweise jeweils zwei Zellpole 114, welche beispielsweise an einer langen Nebenseite 112b angeordnet sind.
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Aus Übersichtlichkeitsgründen sind in den 1 und 2 lediglich die Zellpole 114 einer einzigen Batteriezelle 102 mit Bezugszeichen versehen.
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Günstig kann es sein, wenn die Batterievorrichtung 100 eine Temperiervorrichtung 116 zum Temperieren der Batteriezellen 102 umfasst.
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Bei der in den 1 und 2 dargestellten Batterievorrichtung 100 umfasst die Temperiervorrichtung 116 vorzugsweise ein einzelnes Temperierelement 118, insbesondere nur ein einziges Temperierelement 118.
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Vorzugsweise sind sämtliche Batteriezellen 102 des Zellstapels 106 der Batterievorrichtung 100 mittels des einzigen Temperierelements 118 temperierbar.
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Wenn die Batterievorrichtung 100 mehrere Zellstapel 106 umfasst, kann vorgesehen sein, dass jedem Zellstapel 106 der Batterievorrichtung 100 jeweils ein einziges Temperierelement 118 zugeordnet ist, mittels welchem sämtliche Batteriezellen 102 des jeweiligen Zellstapels 106 temperierbar sind.
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Mittels des Temperierelements 118 ist im Betrieb der Batterievorrichtung 100 erzeugte Wärme vorzugsweise von den Batteriezellen 102 abführbar.
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Günstig kann es ferner sein, dass den Batteriezellen 102 der Batterievorrichtung 100 mittels des Temperierelements 118 Wärme zuführbar ist.
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Die Batteriezellen 102 der Batterievorrichtung 100 sind mittels des Temperierelements 118 somit vorzugsweise temperierbar, insbesondere kühlbar und/oder erwärmbar.
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Durch Abführen von Wärme ist mittels des Temperierelements 118 vorzugsweise die Wahrscheinlichkeit eines thermischen Durchgehens („thermal runaway“) einer oder mehrerer Batteriezellen 102 der Batterievorrichtung 100 verringerbar.
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Günstig kann es insbesondere sein, wenn ein thermisches Durchgehen („thermal runaway“) einer oder mehreren Batteriezellen 102 der Batterievorrichtung 100 mittels des Temperierelements 118 verhinderbar ist.
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Vorzugsweise ist mittels des Temperierelements 118 eine homogene Temperaturverteilung innerhalb einer Batteriezelle 102 der Batterievorrichtung 100 und/oder innerhalb des Zellstapels 106 der Batterievorrichtung 100 und/oder innerhalb der gesamten Batterievorrichtung 100 realisierbar.
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Das Temperierelement 118 der Temperiervorrichtung 116 ist vorzugsweise jeweils mit zwei benachbarten Batteriezellen 102, insbesondere mit den Zellgehäusen 108 zweier benachbarter Batteriezellen 102, wärmeleitend verbunden, beispielsweise mittels einer Wärmeleitpaste.
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Das Temperierelement 118 ist vorzugsweise zumindest abschnittsweise zwischen zwei benachbarten Batteriezellen 102 des Zellstapels 106 angeordnet, insbesondere in einem Zwischenraum 120 zwischen zwei benachbarten Batteriezellen 102.
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Das Temperierelement 118 der Temperiervorrichtung 116 der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform einer Batterievorrichtung 100 ist vorzugsweise zur aktiven Temperierung der Batteriezellen 102 ausgebildet.
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Das Temperierelement 118 umfasst vorzugsweise einen zeichnerisch nicht dargestellten und lediglich mittels eines Pfeils 122 gekennzeichneten Temperiermediumkanal, durch welchen ein Temperiermedium zum Temperieren der Batteriezellen 102 förderbar ist.
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Das Temperierelement 118 umfasst beispielsweise nur einen einzigen Temperiermediumkanal 122.
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Temperiermedium ist insbesondere von einem Temperiermediumeinlass 124 des Temperierelements 118 in den Temperiermediumkanal 122 des Temperierelements 118 hinein, durch den Temperiermediumkanal 122 des Temperierelements 118 hindurch und über einen Temperiermediumauslass 126 aus dem Temperiermediumkanal 122 des Temperierelements 118 heraus förderbar.
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Das Temperierelement 118 umfasst vorzugsweise einen Temperiermediumzuführanschluss 128, welcher den Temperiermediumeinlass 124 umfasst oder bildet, und einen Temperiermediumabführanschluss 130, welcher den Temperiermediumauslass 126 umfasst oder bildet.
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Der Temperiermediumzuführanschluss 130 des Temperierelements 118 ist in der Stapelrichtung 104 vorzugsweise auf einer ersten Seite des Zellstapels 106 der Batterievorrichtung 100 angeordnet. Vorzugsweise ist der Temperiermediumabführanschluss 128 in der Stapelrichtung 104 auf einer zweiten Seite des Zellstapels 106 der Batterievorrichtung 100 angeordnet ist, welche der ersten Seite abgewandt ist.
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Die Temperiervorrichtung 116 umfasst vorzugsweise eine zeichnerisch nicht dargestellte Temperiermediumpumpe zum Fördern von Temperiermedium durch den Temperiermediumkanal 122 des Temperierelements 118.
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Als Temperiermedium, insbesondere Temperierflüssigkeit, ist beispielsweise Wasser mittels der Temperiermediumpumpe durch den Temperiermediumkanal 122 förderbar.
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Das Temperierelement 118 liegt beispielsweise an mindestens ungefähr 60 %, vorzugsweise an mindestens ungefähr 80 %, einer jeweiligen Oberfläche zweier einander zugewandter Hauptseiten 110 benachbarter Batteriezellen 102 an, insbesondere an einer jeweiligen Oberfläche zweier einander zugewandter Hauptseiten 110 der Zellgehäuse 108 benachbarter Batteriezellen 102.
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Vorzugsweise entspricht eine Breite 132 des einzigen Temperierelements 118 im Wesentlichen einer parallel zu der kurzen Nebenseite 112a der Batteriezellen 102, insbesondere der Zellgehäuse 108 der Batteriezellen 102, genommenen Höhe 134 der Batteriezellen 102.
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Die Breite 132 des einzigen Temperierelements 118 beträgt vorzugsweise, mindestens ungefähr 60 %, insbesondere mindestens ungefähr 80 %, einer parallel zu der kurzen Nebenseite 112a der Batteriezellen 102, insbesondere der Zellgehäuse 108 der Batteriezellen 102, genommenen Höhe 134 der Batteriezellen 102.
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Das Temperierelement 118 ist beispielsweise als Flachschlauch ausgebildet, insbesondere als metallischer Flachschlauch oder als Kunststoffflachschlauch.
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Beispielsweise ist es denkbar, dass ein metallischer Flachschlauch durch Zusammenschweißen zweier metallischer Hälften hergestellt ist.
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Das Temperierelement 118 ist vorzugsweise derart angeordnet und/oder umgeformt, dass das Temperierelement 118 mehrere Fluidumlenkungsabschnitte 136 und mehrere Parallelführungsabschnitte 138 umfasst.
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Das Temperierelement 118 verläuft insbesondere mäanderförmig zwischen den Batteriezellen 102 des Zellstapels 106 der Batterievorrichtung 100.
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Vorzugsweise sind die Parallelführungsabschnitte 138 des Temperierelements 118 parallel zueinander und/oder senkrecht zu der Stapelrichtung 104 angeordnet.
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Mittels eines Fluidumlenkungsabschnitts 136 ist eine Strömungsrichtung eines durch den Temperiermediumkanal 122 des Temperierelements 118 strömenden Temperiermediums vorzugsweise umkehrbar.
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Insbesondere ist Temperiermedium mittels eines Fluidumlenkungsabschnitts 136 von einem Parallelführungsabschnitt 138 zu einem in Strömungsrichtung abwärts abgeordneten Parallelführungsabschnitt 138 leitbar.
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Fluidumlenkungsabschnitte 136 des Temperierelements 118 sind beispielsweise halbkreisförmig ausgebildet.
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Günstig kann es sein, wenn das Temperierelement 118 mehrere mit Temperiermedium durchströmbare Zusatztemperierabschnitte 140 umfasst, wobei die Zusatztemperierabschnitte 140 vorzugsweise derart angeordnet und/oder ausgebildet sind, dass zwischen benachbarten Zellpolen 114 zweier benachbarter Batteriezellen 102 alternierend jeweils ein Zusatztemperierabschnitt 140 angeordnet ist.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass ein erster Zusatztemperierabschnitt 140 jeweils zwischen einem Pluspol einer Batteriezelle 102 und einem Minuspol einer ersten benachbarten Batteriezelle 102 angeordnet ist und/oder dass ein zweiter Zusatztemperierabschnitt 140 jeweils zwischen einem Minuspol der Batteriezelle 102 und einem Pluspol einer zweiten benachbarten Batteriezelle 102 angeordnet ist.
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Vorzugsweise ist zwischen zwei benachbarten Batteriezellen 102 jeweils nur ein Zusatztemperierabschnitt 140 angeordnet.
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Die Zusatztemperierabschnitte 140 des Temperierelements 118 sind vorzugsweise mit Temperiermedium durchströmbar.
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Günstig kann es sein, wenn die Zusatztemperierabschnitte 140 des Temperierelements 118 fluidisch mit dem einzigen Temperiermediumkanal 122 des Temperierelements 118 verbunden sind.
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Die Zellpole 114 der Batteriezellen 102 der Batterievorrichtung 100 sind mittels der Zusatztemperierabschnitte 140 vorzugsweise temperierbar, insbesondere kühlbar und/oder erwärmbar.
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Die Zusatztemperierabschnitte 140 ragen vorzugsweise in einer senkrecht zu der Stapelrichtung 104 und/oder parallel zu den kurzen Nebenseiten 112a der Batteriezellen 102 verlaufenden Richtung über die Batteriezellen 102, insbesondere über die Zellgehäuse 108 der Batteriezellen 102, weg.
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Eine in 3 dargestellte Ausführungsform einer Batterievorrichtung 100 unterscheidet sich von der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform einer Batterievorrichtung 100 im Wesentlichen dadurch, dass die Temperiervorrichtung 116 mehrere Temperierelemente 118 umfasst, welche zur passiven Temperierung der Batteriezellen 102 ausgebildet sind.
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Die Temperierelemente 118 umfassen vorzugsweise ein metallisches Material oder sind aus diesem gebildet, beispielsweise Aluminium.
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Die Temperierelemente 118 sind insbesondere als Wärmeleitelemente 142 ausgebildet, wobei die als Wärmeleitelemente 142 ausgebildeten Temperierelemente 118 der Temperiervorrichtung 116 vorzugsweise eine anisotrope Wärmeleitfähigkeit aufweisen.
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Beispielsweise ist es denkbar, dass ein als Wärmeleitelement 142 ausgebildetes Temperierelement 118 in einer senkrecht zu der Stapelrichtung 104 der Batteriezellen 102 verlaufenden Richtung eine größere Wärmeleitfähigkeit aufweist als in einer parallel zu der Stapelrichtung 104 der Batteriezellen 102 verlaufenden Richtung.
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Die Temperierelemente 118 sind vorzugsweise jeweils mit einer Batteriezelle 102, insbesondere mit einem Zellgehäuse 108 einer Batteriezelle 102 wärmeleitend verbunden, beispielsweise mittels einer Wärmeleitpaste.
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Beispielsweise ist es denkbar, dass ein jeweiliges Temperierelement 118 der Temperiervorrichtung 116 nur mit einer einzelnen Batteriezelle 102, insbesondere nur mit einem Zellgehäuse 108 einer einzelnen Batteriezelle 102, wärmeleitend verbunden ist, wobei die jeweilige Batteriezelle 102, insbesondere das Zellgehäuse 108 der jeweiligen Batteriezelle 102, vorzugsweise nur auf einer Seite des Temperierelements 118 mit diesem in thermischem Kontakt ist.
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Günstig kann es sein, wenn jeweils mehrere Temperierelemente 118 der Temperiervorrichtung 116 zwischen zwei benachbarten Batteriezellen 102 angeordnet sind.
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Mittels einer ersten Hälfte der zwischen zwei benachbarten Batteriezellen 102 angeordneten Temperierelemente 118 der Temperiervorrichtung 116 ist vorzugsweise jeweils eine erste Batteriezelle 102 temperierbar, wobei mittels einer zweiten Hälfte der zwischen zwei benachbarten Batteriezellen 102 angeordneten Temperierelemente 118 der Temperiervorrichtung 116 vorzugsweise jeweils eine zweite Batteriezelle 102 temperierbar ist.
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Beispielsweise ist es denkbar, dass zwischen zwei benachbarten Batteriezellen 102 jeweils eine gerade Anzahl von Temperierelementen 118 angeordnet ist, beispielsweise 2 Temperierelemente 118, 4 Temperierelemente 118, 6 Temperierelemente 118, 8 Temperierelemente 118, etc.
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Die erste und die zweite Batteriezelle 102 der zwei benachbarten Batteriezellen 102 sind dabei insbesondere jeweils mittels eines, zwei, drei oder vier Temperierelementen 118 temperierbar.
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Günstig kann es sein, wenn Temperierelemente 118 zum Temperieren der ersten Batteriezelle 102 und Temperierelemente 118 zum Temperieren der zweiten Batteriezelle 102 jeweils alternierend angeordnet sind.
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Mittels Temperierelementen 118 zum Temperieren einer ersten Batteriezelle 102 zweier benachbarter Batteriezellen 102 ist vorzugsweiser nur die erste Batteriezelle 102 temperierbar und mittels Temperierelementen 118 zum Temperieren einer zweiten Batteriezelle 102 zweier benachbarter Batteriezellen 102 ist vorzugsweise nur die zweite Batteriezelle 102 temperierbar.
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Beispielsweise ist es denkbar, dass auf einer Oberfläche eines als Wärmeleitelement 142 ausgebildeten Temperierelements 118 ein thermisches Isolationselement 144, insbesondere eine Isolationsfolie 146, angeordnet ist.
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Insbesondere ist ein thermisches Isolationselement 144, beispielsweise eine Isolationsfolie 146, auf einer Oberfläche eines Temperierelements 118 angeordnet, welche einer mittels des Temperierelements 118 zu temperierenden Batteriezelle 102 abgewandt ist.
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Mittels eines auf einer Oberfläche eines Temperierelements 118 angeordneten thermischen Isolationselements 144, insbesondere einer Isolationsfolie 146, ist das Temperierelement 118 vorzugsweise nur mit einer Batteriezelle 102 zweier benachbarter Batteriezellen 102 thermisch koppelbar.
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Günstig kann es sein, wenn die Temperiervorrichtung 116 mehrere, beispielsweise zwei, Wärmeabführelemente 148 umfasst, welche parallel zu der Stapelrichtung 104 der Batterievorrichtung 100 angeordnet sind.
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Die Wärmeabführelemente 148 umfassen vorzugsweise ein metallisches Material oder sind durch dieses gebildet, beispielsweise Aluminium.
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Die Temperierelemente 118 der Temperiervorrichtung 116 sind vorzugsweise wärmeleitend mit einem oder mehreren Wärmeabführelementen 148 verbunden.
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Beispielsweise ist es denkbar, dass die Temperierelemente 118 jeweils einstückig mit einem Wärmeabführelement 148 ausgebildet sind.
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Mittels der Temperierelemente 118 der Temperiervorrichtung 116 ist vorzugsweise Wärme an die Wärmeabführelemente 148 abgebbar.
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Mittels der Wärmeabführelemente 148 ist vorzugsweise Wärme von den Temperierelementen 118 der Temperiervorrichtung 116 abführbar.
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Die Wärmeabführelemente 148 sind beispielsweise jeweils parallel zu den kurzen Nebenseiten 112a der Batteriezellen 102, insbesondere der Zellgehäuse 108 der Batteriezellen 102, angeordnet.
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Insbesondere ist an einander abgewandten kurzen Nebenseiten 112a der Batteriezellen 102 des Batteriestapels 106 der Batterievorrichtung 100 jeweils ein Wärmeabführelement 148 angeordnet.
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Die Wärmeabführelemente 148 umfassen vorzugsweise jeweils einen oder mehrere zeichnerisch nicht dargestellte Temperiermediumkanäle, durch welche ein Temperiermedium förderbar ist, insbesondere zum Abführen von Wärme von den Temperierelementen 118 der Temperiervorrichtung 116.
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Alternativ oder ergänzend dazu ist es denkbar, dass die Wärmeabführelemente 148 eine oder mehrere zeichnerisch nicht dargestellte Kühlrippen umfassen.
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Im Übrigen stimmt die in 3 dargestellte Ausführungsform einer Batterievorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform einer Batterievorrichtung 100 überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
