DE102022200433A1 - Battery and method of operating a battery - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Batterie (2) angegeben, welche zur elektrischen Anbindung zwei Pole (4) aufweist, welche wenigstens eine Zelle (8) aufweist, welche ein Zellgehäuse (10) und zumindest ein Terminal (12) aufweist, welche einen Strompfad (14) aufweist, welcher von innerhalb der Zelle (8) über das Terminal (12) zu einem der zwei Pole (4) führt, welche ein thermoelektrisches Element (18) aufweist, welches an dem Strompfad (14) angebracht ist. Weiter wird ein Verfahren zum Betrieb der Batterie (2) angegeben.A battery (2) is specified which has two poles (4) for electrical connection, which has at least one cell (8), which has a cell housing (10) and at least one terminal (12), which has a current path (14) which leads from inside the cell (8) via the terminal (12) to one of the two poles (4), which has a thermoelectric element (18) which is attached to the current path (14). A method for operating the battery (2) is also specified.

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterie, insbesondere zur Versorgung eines elektrischen Antriebs eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer entsprechenden Batterie.The invention relates to a battery, in particular for supplying power to an electric drive of an electric or hybrid vehicle. The invention also relates to a method for operating a corresponding battery.

Eine Batterie findet beispielsweise Verwendung in einem Elektro- oder Hybridfahrzeug und dient dort zur Energieversorgung eines elektrischen Antriebs des Fahrzeugs. Eine solche Batterie stellt regelmäßig eine Spannung im Bereich von grob 100 V bis 1000 V bereit und einen Strom von mehreren Ampere. Hierzu weist die Batterie typischerweise mehrere Zellen auf, welche geeignet miteinander verschaltet sind, um eine gewünschte Spannung und einen gewünschten Strom zu erhalten.A battery is used, for example, in an electric or hybrid vehicle, where it is used to supply energy to an electric drive of the vehicle. Such a battery regularly provides a voltage in the range of roughly 100 V to 1000 V and a current of several amperes. To this end, the battery typically has a number of cells which are suitably connected to one another in order to obtain a desired voltage and a desired current.

Die Batterie ist beispielsweise eine Sekundärzelle auf Li-lonen-Basis und kann dann wiederkehrend geladen und entladen werden. Sowohl beim Laden als auch beim Entladen der Batterie entsteht regelmäßig Abwärme, welche durch geeignete Kühlung abgeführt werden sollte, um Schäden an der Batterie zu vermeiden. Eine Batterie mit einer Vielzahl an Zellen zur Bereitstellung einer hohen Spannung ist regelmäßig eine komplexe Komponente mit einer Vielzahl an Bauteilen, sodass auch die Kühlung für eine solche Batterie entsprechend anspruchsvoll ist.The battery is, for example, a secondary cell based on Li-ion and can then be charged and discharged repeatedly. Both when charging and discharging the battery, waste heat is regularly generated, which should be dissipated by suitable cooling in order to avoid damage to the battery. A battery with a large number of cells for providing a high voltage is regularly a complex component with a large number of components, so that the cooling for such a battery is correspondingly demanding.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, die Temperierung einer Batterie zu verbessern. Hierzu sollen eine geeignete Batterie sowie ein Verfahren zu deren Betrieb angegeben werden.Against this background, it is an object of the invention to improve the temperature control of a battery. For this purpose, a suitable battery and a method for its operation are to be specified.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Batterie mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Varianten sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Ausführungen im Zusammenhang mit der Batterie gelten sinngemäß auch für das Verfahren und umgekehrt. Sofern nachfolgend Schritte des Verfahrens beschrieben sind, ergeben sich bevorzugte Ausgestaltungen für die Batterie dadurch, dass diese ausgebildet ist, einen oder mehrere dieser Verfahrensschritte auszuführen. Die Aufgabe wird weiterhin insbesondere gelöst durch eine Zelle für eine solche Batterie. Die Ausführungen zur Batterie gelten sinngemäß auch für eine solche einzelne Zelle und umgekehrt.The object is achieved according to the invention by a battery having the features according to claim 1 and by a method having the features according to claim 10. Advantageous refinements, developments and variants are the subject matter of the dependent claims. The statements made in connection with the battery also apply to the method and vice versa. If steps of the method are described below, preferred configurations for the battery result from the fact that it is designed to carry out one or more of these method steps. The object is also achieved in particular by a cell for such a battery. The statements on the battery also apply analogously to such an individual cell and vice versa.

Ein Kerngedanke der Erfindung ist die Verwendung wenigstens eines thermoelektrischen Elements innerhalb einer Batterie, bevorzugterweise sogar innerhalb einer Zelle der Batterie. Die Verwendung eines thermoelektrischen Elements hat diverse Vorteile: Erstens ist eine aktive Kühlung gezielt an bestimmten Stellen innerhalb der Batterie möglich, speziell an sogenannten hot-spots, an welchen im Betrieb besonders viel oder überdurchschnittlich viel Wärme entsteht. Zweitens ist auch eine aktive Beheizung möglich, was speziell bei einer Batterie für ein Fahrzeug vorteilhaft ist. Drittens ist mit einem thermoelektrischen Element grundsätzlich auch eine Energiegewinnung möglich, d.h. die Abwärme, welche von der Batterie erzeugt wird, wird mittels des thermoelektrischen Elements in elektrische Energie umgewandelt und dann vorzugsweise genutzt, um die Batterie zu laden.A core concept of the invention is the use of at least one thermoelectric element within a battery, preferably even within a cell of the battery. The use of a thermoelectric element has various advantages: Firstly, active cooling is possible in a targeted manner at certain points within the battery, especially at so-called hot spots, where a particularly large or above-average amount of heat is generated during operation. Secondly, active heating is also possible, which is particularly advantageous in the case of a battery for a vehicle. Thirdly, energy can also be generated with a thermoelectric element, i.e. the waste heat generated by the battery is converted into electrical energy by means of the thermoelectric element and then preferably used to charge the battery.

Die Batterie ist vorzugsweise eine Sekundärzelle, insbesondere eine Li-lonen-Batterie. Die Batterie ist bevorzugterweise ausgebildet zur Verwendung in einem Elektro- oder Hybridfahrzeug und stellt hierfür eine geeignete Spannung und einen geeigneten Strom bereit, vorzugsweise eine Spannung im Bereich von 100 V bis 1000 V und/oder einen Strom von mehreren Ampere. Geeigneterweise dient die Batterie in einem Fahrzeugbordnetz eines Fahrzeugs zur elektrischen Versorgung eines elektrischen Antriebs zur Fortbewegung des Fahrzeugs. Alternativ ist die Batterie ein Stationärspeicher.The battery is preferably a secondary cell, in particular a Li-ion battery. The battery is preferably designed for use in an electric or hybrid vehicle and provides a suitable voltage and a suitable current for this purpose, preferably a voltage in the range from 100 V to 1000 V and/or a current of several amperes. The battery is suitably used in a vehicle electrical system of a vehicle for the electrical supply of an electric drive for moving the vehicle. Alternatively, the battery is stationary storage.

Die Batterie weist zur elektrischen Anbindung, z.B. an ein Fahrzeugbordnetz, zwei Pole auf. Die beiden Pole ragen insbesondere aus einem Gehäuse der Batterie heraus und stellen einen elektrischen Anschluss der Batterie dar. Weiter weist die Batterie wenigstens eine Zelle auf, bevorzugterweise sogar mehrere Zellen, z.B. 10 bis 200 Stück. Die Batterie wird daher auch als Batteriemodul bezeichnet. Die Zelle weist ein Zellgehäuse und zumindest ein, vorzugsweise zwei Terminals auf. Die Terminals dienen zur elektrischen Anbindung der Zelle. Vorliegend wird ohne Beschränkung der Allgemeinheit von einer Zelle mit zwei Terminals ausgegangen. Sofern nachfolgend nur ein Terminal beschrieben wird, ergeben sich vorteilhafte Ausgestaltungen dadurch, dass die jeweiligen Ausführungen analog auf ein zweites Terminal der Zelle angewandt werden, was jedoch nicht zwingend ist.The battery has two poles for electrical connection, e.g. to a vehicle electrical system. The two poles protrude in particular from a housing of the battery and represent an electrical connection of the battery. The battery also has at least one cell, preferably even several cells, e.g. 10 to 200 cells. The battery is therefore also referred to as a battery module. The cell has a cell housing and at least one, preferably two, terminals. The terminals are used for the electrical connection of the cell. In the present case, a cell with two terminals is assumed without loss of generality. If only one terminal is described below, advantageous configurations result from the fact that the respective statements are applied analogously to a second terminal of the cell, although this is not mandatory.

Ein jeweiliges Terminal ist entweder ein separates Teil der Zelle und dann gegenüber dem Zellgehäuse separat ausgebildet und gegenüber diesem insbesondere elektrisch isoliert oder ein Teil des Zellgehäuses, insbesondere ein Deckel oder allgemein eine Seitenwand oder Teilwandung des Zellgehäuses. In der letztgenannten Ausgestaltung dient vorzugsweise das Zellgehäuse selbst als einer der Pole der Zelle und ist dann entsprechend vollständig oder teilweise ein stromführender Teil der Zelle. Der andere Pol ist dann zweckmäßigerweise durch ein Terminal gebildet, welches separat und elektrisch vom Zellgehäuse getrennt ausgebildet ist. Entsprechend ist auch eine Kombination der beiden vorgenannten Ausgestaltungen ist vorteilhaft, sodass dann eines von zwei Terminals der Zelle durch das Zellgehäuse hindurchgeführt ist und das andere der zwei Terminals als ein Teil des Zellgehäuses ausgebildet ist.A respective terminal is either a separate part of the cell and then formed separately from the cell housing and is in particular electrically insulated from it, or a part of the cell housing, in particular a cover or generally a side wall or partial wall of the cell housing. In the last-mentioned configuration, the cell housing itself preferably serves as one of the poles of the cell and is then accordingly completely or partially a current-carrying part of the cell. The other pole is then expediently formed by a terminal which is designed separately and electrically isolated from the cell housing. Accordingly, a combination of the two is also provided mentioned configurations is advantageous, so that then one of two terminals of the cell is passed through the cell housing and the other of the two terminals is formed as a part of the cell housing.

Im Falle einer Zelle mit zwei Terminals, unabhängig davon, ob diese jeweils separat oder als Teil des Zellgehäuses ausgebildet sind, sind verschiedene räumliche Anordnungen der Terminals relativ zueinander geeignet. Bevorzugt ist eine Ausgestaltung derart, dass die beiden Terminals auf gegenüberliegenden Seiten der Zelle angeordnet sind. Ebenfalls geeignet sind aber auch andere Ausgestaltungen, insbesondere eine Ausgestaltung, bei welcher die beiden Terminals auf derselben Seite der Zelle angeordnet sind.In the case of a cell with two terminals, regardless of whether each is formed separately or as part of the cell housing, different spatial arrangements of the terminals relative to one another are suitable. An embodiment is preferred such that the two terminals are arranged on opposite sides of the cell. However, other configurations are also suitable, in particular a configuration in which the two terminals are arranged on the same side of the cell.

Die Batterie weist weiterhin einen Strompfad auf, welcher von innerhalb der Zelle über das Terminal zu einem der zwei Pole (der Batterie) führt. Der Strompfad besteht dabei insbesondere aus mehreren Leitern. Dabei sind der Pol und das Terminal jeweils ein Leiter und damit Teile des Strompfads. Weitere Leiter des Strompfads sind, jeweils optional, ein oder mehrere Leiter zur Verbindung des Pols und des Terminals, ein oder mehrere Leiter zur Verbindung der Terminals mehrerer Zellen, ein Leiter innerhalb der Zelle zur Verbindung des Terminals mit einem Zellstapel der Zelle. Der Zellstapel ist beispielsweise ein Einzelblattstapel, ein z-gefalteter Stapel, ein Wickel oder dergleichen und die hier gemachten Ausführungen gelten unabhängig von der genauen Ausgestaltung und Konfiguration des Zellstapels.The battery also has a current path which leads from inside the cell via the terminal to one of the two poles (the battery). The current path consists in particular of several conductors. The pole and the terminal are each a conductor and therefore part of the current path. Further conductors of the current path are, each optionally, one or more conductors for connecting the pole and the terminal, one or more conductors for connecting the terminals of several cells, a conductor within the cell for connecting the terminal with a cell stack of the cell. The cell stack is, for example, a single sheet stack, a z-folded stack, a coil or the like, and the statements made here apply regardless of the exact design and configuration of the cell stack.

Die Batterie weist weiter ein thermoelektrisches Element auf, welches an dem Strompfad angebracht (d.h. thermisch angeschlossen) ist, insbesondere zum Wärmetausch des Strompfads mit dem thermoelektrischen Element. Optional und je nach Ausgestaltung ist das thermoelektrisches Element auch elektrisch am Strompfad angeschlossen, bevorzugterweise mittelbar oder unmittelbar am Terminal. Das thermoelektrische Element ist insbesondere innerhalb des Gehäuses der Batterie angeordnet, d.h. nicht außen am Gehäuse angebracht, sondern in die Batterie integriert. Weiterhin ist das thermoelektrische Element insbesondere unmittelbar am Strompfad angebracht. Darunter wird insbesondere verstanden, dass das thermoelektrische Element in direktem Kontakt mit einem Leiter des Strompfads steht, vorzugsweise ohne dazwischenliegende Isolierung, gegebenenfalls aber auch mit einer solchen. Zweckmäßigerweise ist das thermoelektrische Element mittels eines wärmeleitfähigen Klebstoffs an dem Strompfad befestigt, auch dies wird noch als „unmittelbar am Strompfad angebracht“ angesehen. Alternativ zur Befestigung mit einem Klebstoff ist auch eine Klemm-, Steck- oder Schraubbefestigung geeignet, zweckmäßigerweise ist dann zwischen dem Strompfad und dem thermoelektrischen Element eine Wärmeleitpaste angeordnet, auch dies wird noch als „unmittelbar am Strompfad angebracht“ angesehen. Der Begriff „das thermoelektrische Element ist unmittelbar an einem Teil A angebracht“ wird auch allgemein derart verstanden, dass das thermoelektrische in direktem Kontakt mit dem Teil A steht und zwischen dem thermoelektrischen Element und dem Teil A im Übrigen lediglich ein möglichst wärmleitfähiges Material, vorzugsweise Klebstoff, angeordnet ist.The battery further includes a thermoelectric element attached (i.e., thermally connected) to the current path, particularly for heat exchange of the current path with the thermoelectric element. Optionally and depending on the configuration, the thermoelectric element is also electrically connected to the current path, preferably directly or indirectly to the terminal. In particular, the thermoelectric element is arranged inside the housing of the battery, i.e. not attached to the outside of the housing, but integrated into the battery. Furthermore, the thermoelectric element is attached in particular directly to the current path. This means in particular that the thermoelectric element is in direct contact with a conductor of the current path, preferably without insulation lying in between, but possibly also with such. The thermoelectric element is expediently attached to the current path by means of a thermally conductive adhesive, which is also still regarded as “attached directly to the current path”. As an alternative to fastening with an adhesive, a clamp, plug-in or screw fastening is also suitable. A heat-conducting paste is then expediently arranged between the current path and the thermoelectric element, this is also considered to be “attached directly to the current path”. The term “the thermoelectric element is attached directly to part A” is also generally understood to mean that the thermoelectric element is in direct contact with part A and between the thermoelectric element and part A there is only a material that is as thermally conductive as possible, preferably adhesive , is arranged.

Das thermoelektrische Element ist geeigneterweise ein Peltier-Element. Das thermoelektrische Element zeichnet sich dadurch aus, dass dieses eine Kaltseite und eine Heißseite aufweist und durch Anlegen eines Stroms Wärme von der Kaltseite zur Heißseite übertragen wird, sodass auf der Kaltseite eine Kühlung erfolgt und auf der Heißseite eine Beheizung. Bei einer Umkehrung der Stromrichtung werden auch die Heißseite und die Kaltseite vertauscht, sodass je durch Einstellen der Stromrichtung gesteuert wird, ob auf einer gegebenen Seite eine Kühlung oder eine Beheizung erfolgt. Umgekehrt erzeugt das thermoelektrische Element abhängig von einer Temperaturdifferenz zwischen der Kaltseite und der Heißseite eine Spannung, wenn das thermoelektrische Element nicht aktiv mit Strom versorgt wird, sodass eine Energiegewinnung möglich ist. Hierzu wird vorzugsweise die Zelle an das thermoelektrische Element angeschlossen und stellt dann einen elektrischen Widerstand dar, sodass vom thermoelektrischen Element auch ein Strom erzeugt wird und die Zelle dann geladen wird. Vorliegend wird insbesondere wenigstens eine diese drei Funktionen (Kühlung, Beheizung, Energiegewinnung) genutzt, vorzugsweise werden mehrere dieser Funktionen genutzt, je nach Betriebszustand der Batterie. Das thermoelektrische Element ist beispielsweise als Folie oder als Draht ausgebildet und weist generell zwei Anschlüsse auf, zur Versorgung des thermoelektrischen Elements mit elektrischer Energie und/oder zur Abfuhr von elektrischer Energie, welche mit dem thermoelektrischen Element erzeugt wird.The thermoelectric element is suitably a Peltier element. The thermoelectric element is characterized in that it has a cold side and a hot side and by applying a current, heat is transferred from the cold side to the hot side, so that cooling takes place on the cold side and heating on the hot side. When the current direction is reversed, the hot side and the cold side are also swapped, so that each adjustment of the current direction controls whether cooling or heating takes place on a given side. Conversely, when the thermoelectric element is not actively supplied with electricity, the thermoelectric element generates a voltage depending on a temperature difference between the cold side and the hot side, so that power generation is possible. For this purpose, the cell is preferably connected to the thermoelectric element and then represents an electrical resistance, so that a current is also generated by the thermoelectric element and the cell is then charged. In the present case, at least one of these three functions (cooling, heating, energy production) is used, preferably several of these functions are used, depending on the operating state of the battery. The thermoelectric element is designed, for example, as a foil or as a wire and generally has two connections for supplying the thermoelectric element with electrical energy and/or for dissipating electrical energy that is generated with the thermoelectric element.

Aufgrund des typischerweise geringen Wirkungsgrades eines thermoelektrischen Elements von z.B. nur 1 bis 2 % ist eine Verwendung eines thermoelektrischen Elements unter Umständen nicht an jeder Stelle innerhalb der Batterie sinnvoll. Da auch zumindest zur Kühlung und Beheizung demgegenüber effektivere Lösungen denkbar sind wird das thermoelektrische Element zweckmäßigerweise ergänzend zu einer anderen Temperierungslösung verwendet und/oder speziell an einem sogenannte hot-spot innerhalb der Batterie. Entsprechend weist in einer geeigneten Ausgestaltung der Strompfad einen hot-spot auf, an welchem das thermoelektrische Element angeordnet ist. Ein hot-spot zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass an diesem im Vergleich zu anderen Stellen eine deutlich höhere Temperatur vorliegt, insbesondere wenigstens 5 K, bevorzugt wenigstens 10 K und besonders bevorzugt wenigstens 20 K höher als durchschnittlich entlang des gesamten Strompfads. Ein hot-spot ist allgemein eine Stelle mit einer im Vergleich zur Umgebung des hot-spots überdurchschnittlichen Temperatur. Regelmäßig entsteht ein hot-spot in einer Zelle nicht notwendigerweise durch ein hohes Maß an erzeugter Abwärme, sondern dadurch, dass im betreffenden Bereich nur eine geringe thermische Masse vorhanden ist, um die entstehende Abwärme aufzunehmen und dadurch eine Pufferwirkung zu erzielen. Dies ist typischerweise in stromführenden Komponenten abseits des Zellstapels der Fall, während im Zellstapel selbst zwar absolut mehr Wärme erzeugt wird, diese dort infolge der typischerweise großen thermischen Masse aber auch gut gespeichert werden kann, ohne dass es zu einer signifikanten Temperaturerhöhung kommt. Entsprechend liegt am hot-spot ein hoher Wärmegradient vor. Ein hot-spot ist z.B. eine Stelle, an welcher ein Leiterquerschnitt des Strompfads verjüngt ist, oder eine Stelle, an welcher zwei unterschiedliche Leiter zusammentreffen und miteinander verbunden sind, z.B. verschweißt oder verschraubt sind.Due to the typically low efficiency of a thermoelectric element of, for example, only 1 to 2%, it may not make sense to use a thermoelectric element at every point within the battery. Since more effective solutions are conceivable, at least for cooling and heating, the thermoelectric element is expediently used in addition to another temperature control solution and/or specifically at a so-called hot spot inside the battery. Correspondingly, in a suitable embodiment, the current path has a hot spot at which the thermoelectric element is arranged. A hot spot is characterized in particular by the fact that the temperature at this point is significantly higher than at other points, in particular at least 5 K, preferably at least 10 K and particularly preferably at least 20 K higher than the average along the entire current path. A hot spot is generally an area with an above average temperature compared to the area surrounding the hot spot. A hot spot in a cell does not necessarily arise as a result of a high level of waste heat being generated, but rather because there is only a small thermal mass in the relevant area in order to absorb the waste heat produced and thereby achieve a buffer effect. This is typically the case in current-carrying components away from the cell stack, while more heat is generated in the cell stack itself, but due to the typically large thermal mass, it can also be stored there without leading to a significant increase in temperature. Accordingly, there is a high thermal gradient at the hot spot. A hot spot is, for example, a point at which a conductor cross section of the current path is reduced, or a point at which two different conductors meet and are connected to one another, for example welded or screwed.

Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung, bei welcher das thermoelektrische Element innerhalb des Zellgehäuses an dem Terminal der Zelle angebracht ist. Das thermoelektrische Element ist demnach nicht lediglich innerhalb der Batterie angeordnet, sondern sogar innerhalb der Zelle, sodass eine Temperierung (Kühlung und/oder Beheizung) und/oder Energiegewinnung auf Zellebene und nicht lediglich auf Modulebene realisiert ist. Grundsätzlich ist es bereits vorteilhaft, das thermoelektrische Element allgemein innerhalb der Zelle anzuordnen. Die hier beschriebene Anordnung am Terminal ist jedoch besonders vorteilhaft, da das Terminal regelmäßig im Betrieb besonders viel Abwärme erzeugt und regelmäßig auch ein hot-spot ist, insbesondere weil das Terminal vom gesamten Strom der Zelle passiert wird.A configuration in which the thermoelectric element is fitted inside the cell housing at the terminal of the cell is particularly advantageous. The thermoelectric element is therefore not only arranged inside the battery, but even inside the cell, so that temperature control (cooling and/or heating) and/or energy generation is realized at the cell level and not just at the module level. In principle, it is already advantageous to arrange the thermoelectric element generally within the cell. However, the arrangement at the terminal described here is particularly advantageous since the terminal regularly generates a particularly large amount of waste heat during operation and is also regularly a hot spot, in particular because the entire current of the cell passes through the terminal.

Das Terminal (alle Ausführungen sind vorteilhaft auch auf das andere Terminal anwendbar) weist allgemein insbesondere einen Außenkontakt auf, welcher vollständig außerhalb des Zellgehäuses liegt oder außenseitig am Zellgehäuse ausgebildet ist, einen Innenkontakt, welcher vollständig innerhalb des Zellgehäuses liegt oder innenseitig am Zellgehäuse ausgebildet ist, und ein Verbindungsteil, welches durch das Zellgehäuse führt oder ein Teil des Zellgehäuses ist und welches den Innenkontakt mit dem Außenkontakt elektrisch verbindet. Der Außenkontakt dient zur elektrischen Anbindung der Zelle an andere Zellen und/oder an die Pole der Batterie. Der Innenkontakt dient insbesondere zur elektrischen Anbindung an einen Zellstapel der Zelle innerhalb des Zellgehäuses. Der Zellstapel weist insbesondere einen aktiven Bereich auf und mehrere Elektrodenlagen, welche jeweils eine Elektrodenfahne aufweisen, welche aus dem aktiven Bereich hervorsteht, und sämtliche Elektrodenfahnen sind miteinander verbunden und gemeinsam an den Innenkontakt angeschlossen. Der Innenkontakt wird daher auch als Ableiter bezeichnet. Beispielsweise sind die Elektrodenfahnen gemeinsam kompaktiert und am Innenkontakt angeschweißt. Die weiteren Details des Zellstapels sind vorliegend nicht von Bedeutung. Das Verbindungsteil ist beispielsweise ein Bolzen, welcher durch eine geeignete und insbesondere abgedichtete Öffnung des Zellgehäuses hindurchführt. Vorzugsweise sind der Außenkontakt, das Verbindungsteil und der Innenkontakt drei separate Teile, welche geeignet miteinander verbunden sind. Denkbar und ebenfalls geeignet ist aber auch eine Ausgestaltung, bei welcher zwei oder alle drei dieser Teile einstückig, d.h. monolithisch hergestellt sind. Die genaue Ausgestaltung des Terminals ist insbesondere vom Zelltyp abhängig, d.h. von der Bauform der Zelle, Beispiele für verschiedene Zelltypen sind eine Pouch-Zelle, eine prismatische Zelle oder eine Rundzelle.The terminal (all versions can advantageously also be applied to the other terminal) generally has, in particular, an external contact which is completely outside the cell housing or is formed on the outside of the cell housing, an internal contact which is completely inside the cell housing or is formed on the inside of the cell housing, and a connection part which passes through the cell case or is a part of the cell case and which electrically connects the inner contact to the outer contact. The external contact is used to electrically connect the cell to other cells and/or to the battery poles. The inner contact serves in particular for the electrical connection to a cell stack of the cell within the cell housing. In particular, the cell stack has an active area and a plurality of electrode layers, each of which has an electrode tab that protrudes from the active area, and all of the electrode tabs are connected to one another and jointly connected to the inner contact. The inner contact is therefore also referred to as an arrester. For example, the electrode lugs are compacted together and welded to the inner contact. The further details of the cell stack are not relevant here. The connecting part is a bolt, for example, which passes through a suitable and, in particular, sealed opening in the cell housing. Preferably, the outer contact, the connecting part and the inner contact are three separate parts which are suitably connected to one another. However, an embodiment in which two or all three of these parts are manufactured in one piece, i.e. monolithically, is also conceivable and also suitable. The exact design of the terminal depends in particular on the cell type, i.e. the design of the cell. Examples of different cell types are a pouch cell, a prismatic cell or a round cell.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das thermoelektrische Element unmittelbar an dem Innenkontakt angebracht. Dort entsteht im Betrieb der Batterie regelmäßig besonders viel Wärme. Besonders bevorzugt ist eine Anbringung des thermoelektrischen Elements unmittelbar am Innenkontakt und neben einem Kontaktbereich, in welchem die Elektrodenfahnen am Innenkontakt angebracht sind.In a preferred embodiment, the thermoelectric element is attached directly to the inner contact. A particularly large amount of heat is regularly generated there when the battery is in operation. Attachment of the thermoelectric element directly to the inner contact and next to a contact area in which the electrode lugs are attached to the inner contact is particularly preferred.

Alternativ zur erwähnten Anbringung innerhalb des Zellgehäuses ist das thermoelektrische Element in einer geeigneten Ausgestaltung außerhalb des Zellgehäuses an einem der zwei Terminals angebracht. Das thermoelektrische Element ist dann insbesondere am Außenkontakt angebracht oder an einer außenliegenden Seite am Verbindungsteil. Auch an diesen Stellen entsteht regelmäßig viel Wärme. Beide Ausgestaltungen (d.h. innerhalb und außerhalb des Zellgehäuses) sind auch kombinierbar, sodass dann zwei oder mehr thermoelektrische Elemente vorhanden sind, wenigstens eines innerhalb und wenigstens eines außerhalb der Zelle, entweder am gleichen Terminal oder an unterschiedlichen Terminals oder beides.As an alternative to the attachment mentioned within the cell housing, the thermoelectric element is attached in a suitable configuration outside the cell housing at one of the two terminals. The thermoelectric element is then attached in particular to the external contact or to an external side on the connecting part. A lot of heat is also regularly generated at these points. Both configurations (i.e. inside and outside the cell housing) can also be combined so that there are then two or more thermoelectric elements, at least one inside and at least one outside the cell, either at the same terminal or at different terminals or both.

In einer weiteren geeigneten Ausgestaltung weist die Batterie mehrere Zellen auf und eine Sammelschiene (auch als bus bar bezeichnet), welche die Pole und die Zellen, genauer deren Terminals, elektrisch miteinander verbindet. Die Sammelschiene ist generell außerhalb der Zellgehäuse angeordnet und dient der Zusammenführung der einzelnen Ströme der Zellen. Die Sammelschiene ist ein Teil des Strompfads und das thermoelektrische Element ist dann zweckmäßigerweise an der Sammelschiene angebracht, bevorzugterweise in räumlicher Nähe zu einem der beiden Terminals einer der Zellen. Auch hier ist eine starke Wärmeentwicklung zu erwarten.In a further suitable embodiment, the battery has a number of cells and a bus bar (also referred to as a bus bar) which electrically connects the poles and the cells, more precisely their terminals, to one another. The busbar is generally outside the cell housing arranged and serves to combine the individual streams of the cells. The busbar is part of the current path and the thermoelectric element is then suitably attached to the busbar, preferably in close proximity to one of the two terminals of one of the cells. A strong heat development is also to be expected here.

Zweckmäßigerweise weist die Batterie eine Steuereinheit auf, an welche das thermoelektrische Element angeschlossen ist, zur Steuerung des thermoelektrischen Elements. In einer Ausgestaltung steuert die Steuereinheit die Stromversorgung des thermoelektrischen Elements. Alternativ oder zusätzlich steuert die Steuereinheit die Energiegewinnung mittels des thermoelektrischen Elements. In jedem Fall ist die Steuereinheit mit dem thermoelektrischen Element verbunden. Zur Steuerung weist die Steuereinheit einen oder mehrere Schalter auf und/oder einen vorzugsweise einstellbaren Widerstand (oder ist mit einem oder mehreren solcher Schalter und/oder einem solchen Widerstand verbunden), zum Steuern des Stroms und/oder der Spannung am thermoelektrischen Element. Die Steuereinheit ist entweder innerhalb des Zellgehäuses angeordnet und dann ein Teil der entsprechenden Zelle oder außerhalb des Zellgehäuses, zweckmäßigerweise aber wenigstens noch innerhalb des Gehäuses der Batterie. Die Anordnung innerhalb der Zelle hat die Vorteile, dass eine Ausgestaltung ohne zusätzliche Leitungen und entsprechende Durchbrüche aus der Zelle heraus möglich ist und dass die Steuereinheit auf Zellebene angeordnet ist und nicht in ein übergeordnetes Moduldesign eingebunden werden muss. Die Anordnung außerhalb der Zelle hat dagegen den Vorteil, dass eine einzelne Steuereinheit zur Steuerung mehrerer thermoelektrischer Elemente verschiedener Zellen genutzt werden kann und zweckmäßigerweise auch genutzt wird.The battery expediently has a control unit, to which the thermoelectric element is connected, for controlling the thermoelectric element. In one configuration, the control unit controls the power supply of the thermoelectric element. Alternatively or additionally, the control unit controls the generation of energy by means of the thermoelectric element. In any case, the control unit is connected to the thermoelectric element. For control, the control unit has one or more switches and/or a preferably adjustable resistor (or is connected to one or more such switches and/or such a resistor) for controlling the current and/or the voltage at the thermoelectric element. The control unit is either arranged inside the cell housing and then part of the corresponding cell or outside the cell housing, but expediently at least inside the battery housing. The arrangement within the cell has the advantages that an embodiment without additional lines and corresponding openings out of the cell is possible and that the control unit is arranged at cell level and does not have to be integrated into a superordinate module design. The arrangement outside the cell, on the other hand, has the advantage that a single control unit can be used to control a number of thermoelectric elements from different cells and is expediently also used.

Die Steuereinheit ist zweckmäßigerweise mittels eines wärmeleitfähigen Klebstoffs innen oder außen am Zellgehäuse befestigt. Eine solche wärmeleitfähige Anbindung der Steuereinheit an das Zellgehäuse kann auch auf andere Weise erfolgen und ist an sich auch nicht zwingend erforderlich.The control unit is expediently fastened to the inside or outside of the cell housing by means of a thermally conductive adhesive. Such a thermally conductive connection of the control unit to the cell housing can also take place in other ways and is not absolutely necessary.

Abseits der bereits genannten Funktionen der Temperierung (Kühlung und/oder Beheizung) und Energiegewinnung wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung eine unmittelbare oder mittelbare elektrische Anbindung des thermoelektrischen Elements an den Strompfad für eine Spannungsmessung genutzt. In einer geeigneten Ausgestaltung hierzu ist die Steuereinheit ausgebildet, das thermoelektrische Element stromlos zu schalten und dann eine Zellspannung der Zelle zu messen. Die Steuereinheit dient dabei insbesondere als Spannungssensor. Die Spannungsmessung erfolgt insbesondere entlang eines Messpfads von dem einen Terminal zu dem anderen Terminal. Die Steuereinheit ist dann entlang des Messpfads angeordnet. Je nach Ausgestaltung ist das thermoelektrische Element lediglich thermisch oder sowohl thermisch als auch elektrisch an den Strompfad, speziell an eines der Terminals angebunden. Die elektrische Anbindung dient insbesondere dazu, das thermoelektrische Element wie bereits beschrieben mit Energie aus der Zelle zu versorgen. Vorzugsweise ist das thermoelektrische Element zur elektrischen Anbindung unmittelbar an den Strompfad, insbesondere eines der Terminals angeschlossen (unmittelbare elektrische Anbindung), oder lediglich mittelbar über die Steuereinheit (mittelbare elektrische Anbindung). Im Falle einer zusätzlichen elektrischen Anbindung wie beschrieben, erfüllt diese dann vorteilhafterweise eine Doppelfunktion, dient nämlich einerseits zur elektrischen Versorgung im Rahmen des Betriebs des thermoelektrischen Elements und andererseits als ein Messpfad (oder zumindest als Teil eines Messpfads) zur Spannungsmessung. Für die Spannungsmessung ist es ausreichend, wenn zumindest die Steuereinheit an beide Terminals angeschlossen ist. Für die Spannungsmessung wird das thermoelektrische Element dann stromlos geschaltet, um nicht als zusätzlicher Verbraucher das Ergebnis der Spannungsmessung zu verfälschen. Im Falle der unmittelbaren elektrischen Anbindung des thermoelektrischen Elements liegt dieses auf dem Messpfad (dieser führt gleichsam durch das thermoelektrische Element hindurch) und wird daher zur Spannungsmessung zweckmäßigerweise stromlos geschaltet. Aber auch bei lediglich mittelbarer elektrischer Anbindung des thermoelektrischen Elements, wenn dieses also nicht auf dem Messpfad liegt, wird das thermoelektrische Element zur Spannungsmessung zweckmäßigerweise stromlos geschaltet, da ansonsten der Strom zum Betrieb des thermoelektrischen Elements zumindest teilweise über den Messpfad fließt und dann die Spannungsmessung verfälschen würde.In addition to the temperature control (cooling and/or heating) and energy generation functions already mentioned, in an advantageous embodiment, a direct or indirect electrical connection of the thermoelectric element to the current path is used for voltage measurement. In a suitable configuration for this purpose, the control unit is designed to de-energize the thermoelectric element and then to measure a cell voltage of the cell. The control unit serves in particular as a voltage sensor. The voltage is measured in particular along a measurement path from one terminal to the other terminal. The control unit is then arranged along the measurement path. Depending on the configuration, the thermoelectric element is connected only thermally or both thermally and electrically to the current path, specifically to one of the terminals. The electrical connection serves in particular to supply the thermoelectric element with energy from the cell, as already described. The thermoelectric element for the electrical connection is preferably connected directly to the current path, in particular to one of the terminals (direct electrical connection), or only indirectly via the control unit (indirect electrical connection). In the case of an additional electrical connection as described, this then advantageously fulfills a dual function, namely serving on the one hand for electrical supply during operation of the thermoelectric element and on the other hand as a measuring path (or at least as part of a measuring path) for voltage measurement. For the voltage measurement it is sufficient if at least the control unit is connected to both terminals. For the voltage measurement, the thermoelectric element is then switched off in order not to falsify the result of the voltage measurement as an additional consumer. In the case of direct electrical connection of the thermoelectric element, this lies on the measurement path (this leads through the thermoelectric element, so to speak) and is therefore expediently switched off for voltage measurement. But even if the thermoelectric element is only electrically connected indirectly, i.e. if it is not on the measurement path, the thermoelectric element is expediently switched off for voltage measurement, since otherwise the current for operating the thermoelectric element flows at least partially via the measurement path and then falsifies the voltage measurement would.

Als Energiequelle zur Versorgung des thermoelektrischen Elements zwecks Kühlung oder Beheizung des Strompfads sind grundsätzlich zwei Varianten geeignet: erstens, die Batterie oder die Zelle selbst, zweitens, eine externe Energiequelle, insbesondere ein Fahrzeugbordnetz. Geeigneterweise wird das thermoelektrische Element mittels rekuperierter Bremsenergie eines Fahrzeugs betrieben, in welchem die Batterie verbaut ist. Die rekuperierte Bremsenergie wird dann insbesondere über das Fahrzeugbordnetz und zweckmäßigerweise mittels der Steuereinheit dem thermoelektrischen Element zugeführt. Auf diese Weise wird verhindert, dass zur Temperierung die Batterie selbst entladen wird. Eine Versorgung des thermoelektrischen Elements unabhängig von der Batterie (oder der einzelnen Zelle) hat zudem den Vorteil, dass eine Temperierung unabhängig von der Stromrichtung in der Zelle durchführbar ist.In principle, two variants are suitable as the energy source for supplying the thermoelectric element for the purpose of cooling or heating the current path: firstly, the battery or the cell itself, secondly, an external energy source, in particular a vehicle electrical system. The thermoelectric element is suitably operated by means of recuperated braking energy from a vehicle in which the battery is installed. The recuperated braking energy is then supplied to the thermoelectric element in particular via the vehicle electrical system and expediently by means of the control unit. This prevents the battery itself from being discharged for temperature control. Supplying the thermoelectric element independently of the battery (or the individual cell) also has the advantage that a Tempe ration can be carried out independently of the current direction in the cell.

Ebenso vorteilhaft ist aber auch eine Ausgestaltung, bei welcher das thermoelektrische Element - wie oben bereits angedeutet - zur Stromversorgung an das Terminal der Zelle angeschlossen ist, insbesondere an beide Terminals. Auf diese Weise bildet die Zelle dann die Energiequelle zur Versorgung des thermoelektrischen Elements, sodass die Zelle insgesamt ein integriertes Paket bildet, bei welchem die Temperierung unabhängig ist von einer externen Stromversorgung.However, an embodiment in which the thermoelectric element--as already indicated above--is connected to the terminal of the cell for the power supply, in particular to both terminals, is just as advantageous. In this way, the cell then forms the energy source for supplying the thermoelectric element, so that the cell as a whole forms an integrated package in which the temperature control is independent of an external power supply.

Unabhängig davon, ob das thermoelektrische Element innerhalb oder außerhalb der Zelle angeordnet ist, also thermisch angeschlossen ist, ist das thermoelektrische Element entweder innerhalb der Zelle oder außerhalb der Zelle zweckmäßigerweise an die beiden Terminals elektrisch angeschlossen oder beides, d.h. an einem der beiden Terminals außerhalb der Zelle und an dem anderen der beiden Terminals innerhalb der Zelle. Die diversen Ausgestaltungen haben diverse Vorteile. Um eine besonders hohe Integration mit möglichst wenigen Durchbrüchen des Zellgehäuses zu erzielen, ist zweckmäßigerweise das thermoelektrische Element sowohl selbst innerhalb des Zellgehäuses angeordnet als auch an die beiden Terminals angeschlossen. Sofern das thermoelektrische Element dann auch konkret unmittelbar an einem der Terminal angebracht ist, ist das thermoelektrische Element dann an dieses Terminal sowohl thermisch als auch elektrisch angeschlossen. Vorzugsweise ist auch die optionale Steuereinheit innerhalb des Zellgehäuses angeordnet, dies ist aber nicht zwingend. Um bei einer Ausgestaltung mit thermoelektrischem Element innerhalb des Zellgehäuses und einer Steuereinheit außerhalb des Zellgehäuses (dann z.B. auch zur Steuerung mehrerer thermoelektrischer Elemente) möglichst wenige Durchbrüche durch das Zellgehäuse zu erhalten, ist das thermoelektrische Element an einem der Terminals innerhalb der Zelle elektrisch angeschlossen und am anderen Terminal außerhalb der Zelle. Bei einer Anordnung sowohl des thermoelektrischen Elements als auch der Steuereinheit außerhalb des Zellgehäuses, ist es entsprechend vorteilhaft, wenn das thermoelektrische Element außerhalb des Zellgehäuses an die beiden Terminals angeschlossen ist, dann ist das thermoelektrisch Element entsprechend an einem der Terminals sowohl thermisch als auch elektrisch angeschlossen.Irrespective of whether the thermoelectric element is arranged inside or outside the cell, i.e. is thermally connected, the thermoelectric element is conveniently electrically connected to the two terminals either inside the cell or outside the cell, or both, i.e. at one of the two terminals outside the cell and at the other of the two terminals within the cell. The various configurations have various advantages. In order to achieve a particularly high level of integration with as few openings as possible in the cell housing, the thermoelectric element is expediently both itself arranged within the cell housing and connected to the two terminals. If the thermoelectric element is then also specifically attached directly to one of the terminals, the thermoelectric element is then connected both thermally and electrically to this terminal. The optional control unit is preferably also arranged within the cell housing, but this is not mandatory. In order to obtain as few breakthroughs as possible through the cell housing in a design with a thermoelectric element inside the cell housing and a control unit outside the cell housing (then e.g. also for controlling several thermoelectric elements), the thermoelectric element is electrically connected to one of the terminals inside the cell and other terminal outside the cell. With an arrangement of both the thermoelectric element and the control unit outside the cell housing, it is correspondingly advantageous if the thermoelectric element is connected to the two terminals outside the cell housing, then the thermoelectric element is connected both thermally and electrically to one of the terminals .

Sämtliche der genannten Anordnungen des thermoelektrischen Elements relativ zur Zelle und gegebenenfalls in Kombination mit einer Steuereinheit innerhalb oder außerhalb der Zelle sind grundsätzlich sowohl zur Temperierung als auch zur Energiegewinnung geeignet. Unter Umständen muss lediglich die Orientierung von Kalt- und Heißseite des thermoelektrischen Elements je nach gewünschter Funktion entsprechend gewählt werden und/oder die Stromrichtung durch das thermoelektrische Element muss entsprechend geeignet gewählt werden, z.B. mittels der Steuereinheit, oder durch geeignete Verschaltung eingestellt werden. Je nach Ausgestaltung ist eine jeweilige Funktion (Kühlen, Beheizen, Energiegewinnung) entweder beim Laden und/oder Entladen der Batterie (oder der einzelnen Zelle) realisiert.All of the named arrangements of the thermoelectric element relative to the cell and optionally in combination with a control unit inside or outside the cell are basically suitable both for temperature control and for energy production. Under certain circumstances, only the orientation of the cold and hot side of the thermoelectric element must be selected according to the desired function and/or the current direction through the thermoelectric element must be selected appropriately, e.g. using the control unit, or set by suitable wiring. Depending on the configuration, a respective function (cooling, heating, energy generation) is implemented either when charging and/or discharging the battery (or the individual cell).

Bei dem Verfahren zum Betrieb einer Batterie wie vorstehend beschrieben wird der Strompfad mittels des thermoelektrischen Elements temperiert oder mit dem thermoelektrischen Element wird Energie erzeugt oder beides.In the method for operating a battery as described above, the current path is temperature-controlled using the thermoelectric element or energy is generated using the thermoelectric element, or both.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen jeweils schematisch:

  • 1 eine Batterie,
  • 2 eine Zelle der Batterie aus 1,
  • 3 eine Variante für die Zelle,
  • 4 eine weitere Variante für die Zelle,
  • 5 eine weitere Variante für die Zelle,
  • 6 ausschnittsweise eine weitere Variante für die Zelle,
  • 7 eine Energiegewinnung mit einem thermoelektrischem Element,
  • 8 ein Ersatzschaltbild.
Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to a drawing. They each show schematically:
  • 1 a battery,
  • 2 one cell of the battery 1 ,
  • 3 a variant for the cell,
  • 4 another variant for the cell,
  • 5 another variant for the cell,
  • 6 a detail of another variant for the cell,
  • 7 an energy generation with a thermoelectric element,
  • 8th an equivalent circuit.

1 zeigt eine Batterie 2, beispielsweise eine Li-Ionen-Batterie. Die Batterie 2 weist zur elektrischen Anbindung zwei Pole 4 auf, welche aus einem Gehäuse 6 der Batterie 2 herausragen und einen elektrischen Anschluss der Batterie 2 darstellen. Weiter weist die Batterie 2 wenigstens eine Zelle 8 auf, hier sogar mehrere Zellen 8. Eine jeweilige Zelle 8 weist ein Zellgehäuse 10 und zwei Terminals 12 auf, zur elektrischen Anbindung der Zelle 8. Vorliegend sind exemplarisch nur Zellen 8 mit jeweils zwei Terminals 12 gezeigt, welche durch das jeweilige Zellgehäuse 10 hindurchragen. Die hier gemachten Ausführungen gelten jedoch sinngemäß auch für Zellen 8 mit einer anderen Anzahl an Terminals 12 und auch für Zellen 8, bei welchen eines oder mehrere der Terminals 12 nicht wie hier gezeigt separat zum Zellgehäuse 10 ausgebildet sind, sondern ein Teil desselben sind. 1 shows a battery 2, for example a Li-ion battery. The battery 2 has two poles 4 for electrical connection, which protrude from a housing 6 of the battery 2 and represent an electrical connection of the battery 2 . The battery 2 also has at least one cell 8, here even a plurality of cells 8. Each cell 8 has a cell housing 10 and two terminals 12 for the electrical connection of the cell 8. In the present case, only cells 8 with two terminals 12 each are shown as an example , which protrude through the respective cell housing 10. However, the statements made here also apply analogously to cells 8 with a different number of terminals 12 and also to cells 8 in which one or more of the terminals 12 are not designed separately from the cell housing 10 as shown here, but are part of it.

Die Batterie 2 weiset weiterhin einen Strompfad 14 auf, welcher von innerhalb der Zelle 8 über eines der zwei Terminals 12 zu einem der zwei Pole 4 führt. Der Strompfad 14 besteht dabei im gezeigten Ausführungsbeispiel aus mehreren Leitern, unter anderem dem Pol 4 und dem Terminal 12, einem Leiter, hier einer Sammelschiene 16, zur Verbindung des Pols 4 und des Terminals 6, wobei diese Sammelschiene 16 auch die Terminals 12 mehrerer Zellen 8 verbindet. The battery 2 also has a current path 14 which leads from within the cell 8 via one of the two terminals 12 to one of the two poles 4 . In the exemplary embodiment shown, the current path 14 consists of a plurality of conductors, including the pole 4 and the terminal 12, a conductor ter, here a busbar 16, for connecting the pole 4 and the terminal 6, this busbar 16 also connecting the terminals 12 of several cells 8.

Die Batterie 2 weist weiter ein thermoelektrisches Element 18 auf, welches an dem Strompfad 14 angebracht (d.h. thermisch angeschlossen) ist, zum Wärmetausch des Strompfads 14 mit dem thermoelektrischen Element 18. Das thermoelektrische Element 18 ist in die Batterie 2 integriert und unmittelbar am Strompfad 14 angebracht, beispielsweise mit einem wärmeleitfähigen Klebstoff an den Strompfad 14 angeklebt.The battery 2 further has a thermoelectric element 18, which is attached to the current path 14 (i.e. thermally connected) for heat exchange of the current path 14 with the thermoelectric element 18. The thermoelectric element 18 is integrated into the battery 2 and directly on the current path 14 attached, for example glued to the current path 14 with a thermally conductive adhesive.

Das thermoelektrische Element 18 ist beispielsweise ein Peltier-Element und zeichnet sich dadurch aus, dass es eine Kaltseite und eine Heißseite aufweist und durch Anlegen eines Stroms Wärme von der Kaltseite zur Heißseite übertragen wird, sodass auf der Kaltseite eine Kühlung erfolgt und auf der Heißseite eine Beheizung. Bei einer Umkehrung der Stromrichtung werden auch die Heißseite und die Kaltseite vertauscht, sodass je durch Einstellen der Stromrichtung gesteuert wird, ob auf einer gegebenen Seite eine Kühlung oder eine Beheizung erfolgt. Umgekehrt erzeugt das thermoelektrische Element 18 abhängig von einer Temperaturdifferenz zwischen der Kaltseite und der Heißseite eine Spannung, wenn das thermoelektrische Element 18 nicht aktiv mit Strom versorgt wird, sodass eine Energiegewinnung möglich ist. Hierzu wird z.B. die Zelle 8 an das thermoelektrische Element 18 angeschlossen und stellt dann einen elektrischen Widerstand dar, sodass vom thermoelektrischen Element 18 auch ein Strom erzeugt wird und die Zelle 8 dann geladen wird.The thermoelectric element 18 is, for example, a Peltier element and is characterized in that it has a cold side and a hot side and by applying a current heat is transferred from the cold side to the hot side, so that cooling takes place on the cold side and cooling on the hot side heating. When the current direction is reversed, the hot side and the cold side are also swapped, so that each adjustment of the current direction controls whether cooling or heating takes place on a given side. Conversely, when the thermoelectric element 18 is not actively supplied with current, the thermoelectric element 18 generates a voltage depending on a temperature difference between the cold side and the hot side, so that energy generation is possible. For this purpose, for example, the cell 8 is connected to the thermoelectric element 18 and then represents an electrical resistance, so that a current is also generated by the thermoelectric element 18 and the cell 8 is then charged.

Vorliegend weist der Strompfad 14 einen hot-spot auf, an welchem das thermoelektrische Element 18 angeordnet ist. Ein hot-spot zeichnet sich dadurch aus, dass an diesem im Vergleich zu anderen Stellen im Betrieb eine deutlich höhere Temperatur vorliegt. In den 2 bis 5 sind unterschiedliche Ausführungsbeispiele gezeigt, bei welchen vor allem die Terminals 12 hot-spots sind und bei welchen das thermoelektrische Element 18 entweder unmittelbar am Terminal 12 oder zumindest am Strompfad 14 in räumlicher Nähe des Terminals 12 angebracht ist. Dabei zeigen die 2 bis 5 jeweils nur eine einzelne Zelle 8 der Batterie 2 in einer Schnittansicht.In the present case, the current path 14 has a hot spot on which the thermoelectric element 18 is arranged. A hot spot is characterized by the fact that the temperature at this point is significantly higher than at other points in the company. In the 2 until 5 different exemplary embodiments are shown in which the terminals 12 in particular are hot spots and in which the thermoelectric element 18 is attached either directly to the terminal 12 or at least to the current path 14 in the spatial vicinity of the terminal 12 . The show 2 until 5 only a single cell 8 of the battery 2 in a sectional view.

In den 2 - 4 ist das thermoelektrische Element 18 innerhalb des Zellgehäuses 10 an einem der zwei Terminals 12 der Zelle 8 angebracht. In 5 ist alternativ hierzu das thermoelektrische Element 18 außerhalb des Zellgehäuses 10 an einem der zwei Terminals 12 angebracht. Die gezeigten Ausgestaltungen sind auch miteinander kombinierbar.In the 2 - 4 For example, the thermoelectric element 18 is attached to one of the two terminals 12 of the cell 8 within the cell housing 10 . In 5 Alternatively, the thermoelectric element 18 is attached to one of the two terminals 12 outside the cell housing 10 . The configurations shown can also be combined with one another.

In 6 ist beispielhaft ein Teil der Zelle 8 im Detail gezeigt, daraus ist auch die Zusammensetzung des Terminals 12 erkennbar. Das Terminal 12 weist einen Außenkontakt 20 auf, welcher vollständig außerhalb des Zellgehäuses 10 liegt, einen Innenkontakt 22, welcher vollständig innerhalb des Zellgehäuses 10 liegt, und ein Verbindungsteil 24, welches durch das Zellgehäuse 10 führt und welches den Innenkontakt 22 mit dem Außenkontakt 20 elektrisch verbindet. Der Außenkontakt 20 dient zur elektrischen Anbindung der Zelle 8 an andere Zellen 8 und/oder an die Pole 4 der Batterie 2, z.B. mittels der Sammelschiene 16. Der Innenkontakt 22 dient zur elektrischen Anbindung an einen Zellstapel 26 innerhalb des Zellgehäuses 10. Der Zellstapel 26 weist einen aktiven Bereich 28 auf und mehrere Elektrodenlagen 30, welche jeweils eine Elektrodenfahne 32 aufweisen, welche aus dem aktiven Bereich 28 hervorsteht, und sämtliche Elektrodenfahnen 32 sind miteinander verbunden und gemeinsam an den Innenkontakt 22 angeschlossen. Das Verbindungsteil 24 ist hier ein Bolzen, welcher durch eine geeignete und abgedichtete Öffnung des Zellgehäuses 10 hindurchführt. Die genaue Ausgestaltung des Terminals 12 ist aber regelmäßig vom Zelltyp abhängig, d.h. von der Bauform der Zelle 8, also ob diese beispielsweise eine Pouch-Zelle, eine prismatische Zelle oder eine Rundzelle ist.In 6 a part of the cell 8 is shown in detail by way of example, from which the composition of the terminal 12 can also be seen. The terminal 12 has an outer contact 20, which lies completely outside the cell housing 10, an inner contact 22, which lies completely inside the cell housing 10, and a connecting part 24, which leads through the cell housing 10 and which electrically connects the inner contact 22 to the outer contact 20 connects. The outer contact 20 is used to electrically connect the cell 8 to other cells 8 and/or to the poles 4 of the battery 2, e.g. by means of the busbar 16. The inner contact 22 is used to electrically connect to a cell stack 26 within the cell housing 10. The cell stack 26 has an active area 28 and a plurality of electrode layers 30, each of which has an electrode tab 32 which protrudes from the active area 28, and all of the electrode tabs 32 are connected to one another and connected to the inner contact 22 in common. The connecting part 24 is a bolt here, which passes through a suitable and sealed opening in the cell housing 10 . However, the exact configuration of the terminal 12 is regularly dependent on the cell type, ie on the design of the cell 8, ie whether it is a pouch cell, a prismatic cell or a round cell, for example.

In 6 ist das thermoelektrische Element 18 unmittelbar an dem Innenkontakt 22 angebracht, genauer gesagt sogar neben einem Kontaktbereich 34, in welchem die Elektrodenfahnen 32 am Innenkontakt 22 angebracht sind. In 6 ist das Zellgehäuse 10 nicht explizit dargestellt, dieses verläuft zwischen dem Außenkontakt 20 und dem Innenkontakt 22.In 6 the thermoelectric element 18 is attached directly to the inner contact 22, more precisely even next to a contact area 34 in which the electrode lugs 32 are attached to the inner contact 22. In 6 If the cell housing 10 is not shown explicitly, it runs between the outer contact 20 and the inner contact 22.

In 1 ist das thermoelektrische Element 18 an der Sammelschiene 16 angebracht, genauer gesagt sogar in räumlicher Nähe zu einem der beiden Terminals 12 einer der Zellen 8. Dabei ist in 1 der Übersichtlichkeit halber lediglich ein einzelnes thermoelektrisches Element 18 explizit gezeigt, weitere thermoelektrische Elements 18 können aber analog nahe den anderen Terminals 12 an den beiden Sammelschienen 16 angebracht sein und optional auch zusätzlich innerhalb der Zellen 8 wie in den 2 - 6 gezeigt.In 1 the thermoelectric element 18 is attached to the busbar 16, more precisely even in spatial proximity to one of the two terminals 12 of one of the cells 8. In this case, in 1 For the sake of clarity, only a single thermoelectric element 18 is explicitly shown, but further thermoelectric elements 18 can be attached to the two busbars 16 analogously near the other terminals 12 and optionally also within the cells 8 as in FIGS 2 - 6 shown.

In den hier gezeigten Ausführungsbeispielen weist die Batterie 2 eine Steuereinheit 36 auf, an welche das thermoelektrische Element 18 angeschlossen ist, zur Steuerung. Die Steuereinheit steuert beispielsweise die Stromversorgung des thermoelektrischen Elements 18 und/oder die Energiegewinnung mittels des thermoelektrischen Elements 18. In jedem Fall ist die Steuereinheit 36 mit dem thermoelektrischen Element 18 verbunden. Wie aus den Figuren erkennbar ist, gibt es auch hierfür mehrere Möglichkeiten. Dabei ist die Anordnung der Steuereinheit 36 grundsätzlich unabhängig von der Anordnung des thermoelektrischen Elements 18, sodass die hier explizit gezeigten Ausführungsbeispiele keine abschließende Auflistung aller Kombinationsmöglichkeiten sind. Zur Steuerung weist die Steuereinheit 36 einen oder mehrere Schalter und/oder einen vorzugsweise einstellbaren Widerstand oder ist mit solchen verbunden, zum Steuern des Stroms und/oder der Spannung am thermoelektrischen Element 18. In 5 sind zwei Schalter 38 beispielhaft gezeigt, können aber auch in die Steuereinheit 36 integriert sein; auch in den anderen Ausführungsbeispielen können ein oder mehrere solcher Schalter 38 hinzugefügt werden.In the exemplary embodiments shown here, the battery 2 has a control unit 36 to which the thermoelectric element 18 is connected for control purposes. The control unit controls, for example, the power supply of the thermoelectric element 18 and/or the generation of energy by means of the thermoelectric element 18. In any case, the control unit 36 is connected to the thermoelectric element 18. As can be seen from the figures, there is also this more options. In this case, the arrangement of the control unit 36 is fundamentally independent of the arrangement of the thermoelectric element 18, so that the exemplary embodiments explicitly shown here are not an exhaustive list of all possible combinations. For control, the control unit 36 has one or more switches and/or a preferably adjustable resistor or is connected to such, for controlling the current and/or the voltage at the thermoelectric element 18. In 5 two switches 38 are shown by way of example, but can also be integrated into the control unit 36; one or more such switches 38 can also be added in the other exemplary embodiments.

Die Steuereinheit 36 ist entweder innerhalb des Zellgehäuses 10 angeordnet (2) und dann ein Teil der entsprechenden Zelle 8 oder außerhalb des Zellgehäuses 10 (3 - 5). In 2 ist die Steuereinheit 36 zudem innen am Zellgehäuse 10 befestigt, vorliegend sogar wärmeleitend mittels eines wärmeleitfähigen Klebstoffs 40, was an sich jedoch optional ist. Ein solcher wärmeleitfähigen Klebstoffs 40 wird hier auch zur Befestigung des thermoelektrischen Elements 18 am Terminal 12 oder der Sammelschiene 16 verwendet.The control unit 36 is either arranged within the cell housing 10 ( 2 ) and then part of the corresponding cell 8 or outside the cell case 10 ( 3 - 5 ). In 2 the control unit 36 is also attached to the inside of the cell housing 10, in the present case even thermally conductive by means of a thermally conductive adhesive 40, which is optional per se. Such a thermally conductive adhesive 40 is also used here to attach the thermoelectric element 18 to the terminal 12 or the busbar 16 .

Abseits der bereits genannten Funktionen der Temperierung (Kühlung und/oder Beheizung) und Energiegewinnung wird in einer Ausgestaltung eine unmittelbare oder mittelbare elektrische Anbindung des thermoelektrischen Elements 18 an den Strompfad 14 für eine Spannungsmessung genutzt. Hierzu ist die Steuereinheit 36 beispielsweise ausgebildet, das thermoelektrische Element 18 stromlos zu schalten und dann eine Zellspannung der Zelle 8 zu messen. Die Spannungsmessung erfolgt entlang eines Messpfads von dem einen Terminal 12 zu dem anderen Terminal 12, wobei die Steuereinheit 36 entlang des Messpfads angeordnet ist. Je nach Ausgestaltung ist das thermoelektrische Element 18 lediglich thermisch oder sowohl thermisch als auch elektrisch an den Strompfad 14, speziell an eines der Terminals 12 angebunden. Das thermoelektrische Element 18 ist zur elektrischen Anbindung unmittelbar an den Strompfad 14, z.B. eines der Terminals 12 angeschlossen (unmittelbare elektrische Anbindung, wie in 4 und 5 gezeigt) oder lediglich mittelbar über die Steuereinheit 36 (mittelbare elektrische Anbindung, wie in 2 gezeigt). Die elektrische Anbindung erfüllt dann eine Doppelfunktion, dient nämlich einerseits zur elektrischen Versorgung im Rahmen des Betriebs des thermoelektrischen Elements 18 und andererseits als ein Messpfad (oder zumindest als Teil eines Messpfads) zur Spannungsmessung. Für die Spannungsmessung ist es ausreichend, wenn zumindest die Steuereinheit 36 an beide Terminals 12 angeschlossen ist, z.B. wie in 2 (aber auch in 4 und 5). Für die Spannungsmessung wird das thermoelektrische Element 18 dann stromlos geschaltet, um nicht als zusätzlicher Verbraucher das Ergebnis der Spannungsmessung zu verfälschen. Im Falle der unmittelbaren elektrischen Anbindung des thermoelektrischen Elements (4 und 5) liegt dieses auf dem Messpfad und wird daher zur Spannungsmessung stromlos geschaltet. Aber auch bei lediglich mittelbarer elektrischer Anbindung des thermoelektrischen Elements 18 (2), wenn dieses also nicht auf dem Messpfad liegt, wird das thermoelektrische Element 18 zur Spannungsmessung stromlos geschaltet, da ansonsten der Strom zum Betrieb des thermoelektrischen Elements 18 zumindest teilweise über den Messpfad fließt und dann die Spannungsmessung verfälschen würde.Apart from the temperature control (cooling and/or heating) and energy generation functions already mentioned, in one embodiment a direct or indirect electrical connection of the thermoelectric element 18 to the current path 14 is used for a voltage measurement. For this purpose, the control unit 36 is designed, for example, to de-energize the thermoelectric element 18 and then to measure a cell voltage of the cell 8 . The voltage is measured along a measurement path from one terminal 12 to the other terminal 12, with the control unit 36 being arranged along the measurement path. Depending on the configuration, the thermoelectric element 18 is connected only thermally or both thermally and electrically to the current path 14, specifically to one of the terminals 12. For electrical connection, the thermoelectric element 18 is connected directly to the current path 14, e.g. to one of the terminals 12 (direct electrical connection, as in 4 and 5 shown) or only indirectly via the control unit 36 (indirect electrical connection, as in 2 shown). The electrical connection then fulfills a dual function, namely serving on the one hand for the electrical supply during operation of the thermoelectric element 18 and on the other hand as a measurement path (or at least as part of a measurement path) for voltage measurement. It is sufficient for the voltage measurement if at least the control unit 36 is connected to both terminals 12, e.g. as in 2 (but also in 4 and 5 ). For the voltage measurement, the thermoelectric element 18 is then switched off in order not to falsify the result of the voltage measurement as an additional consumer. In the case of direct electrical connection of the thermoelectric element ( 4 and 5 ) this is on the measuring path and is therefore switched off for voltage measurement. But even with only an indirect electrical connection of the thermoelectric element 18 ( 2 ), so if this is not on the measurement path, the thermoelectric element 18 is switched off for voltage measurement, since otherwise the current for operating the thermoelectric element 18 flows at least partially via the measurement path and would then falsify the voltage measurement.

Als Energiequelle zur Versorgung des thermoelektrischen Elements 18 zwecks Kühlung oder Beheizung des Strompfads 14 sind grundsätzlich zwei Varianten geeignet: erstens, die Batterie 2 oder die Zelle 8 selbst (in 2 mittelbar über die Steuereinheit 36, in den 4 und 5 unmittelbar), zweitens, eine externe Energiequelle, z.B. wie in 3 ein Fahrzeugbordnetz. In einer möglichen Ausgestaltung wird das thermoelektrische Element 18 mittels rekuperierter Bremsenergie betrieben, welche über das Fahrzeugbordnetz und mittels der Steuereinheit 36 dem thermoelektrischen Element 18 zugeführt wird. Auf diese Weise wird verhindert, dass zur Temperierung die Batterie 2 selbst entladen wird. Auch die Art Ausgestaltung der Energiequelle ist grundsätzlich unabhängig von der Anordnung des thermoelektrischen Elements 18 und der Steuereinheit 36.In principle, two variants are suitable as the energy source for supplying the thermoelectric element 18 for the purpose of cooling or heating the current path 14: firstly, the battery 2 or the cell 8 itself (in 2 indirectly via the control unit 36 in which 4 and 5 immediately), secondly, an external source of energy, e.g. as in 3 a vehicle electrical system. In one possible configuration, the thermoelectric element 18 is operated by means of recuperated braking energy, which is supplied to the thermoelectric element 18 via the vehicle electrical system and by means of the control unit 36 . This prevents the battery 2 itself from being discharged for temperature control. The type of design of the energy source is also fundamentally independent of the arrangement of the thermoelectric element 18 and the control unit 36.

In den 2, 4 und 5 ist das thermoelektrische Element 18 zur Stromversorgung an die zwei Terminals 12 der Zelle 8 angeschlossen, sodass diese selbst die Energiequelle zur Versorgung des thermoelektrischen Elements 18 bildet.In the 2 , 4 and 5 the thermoelectric element 18 is connected to the two terminals 12 of the cell 8 for power supply, so that the cell itself forms the energy source for supplying the thermoelectric element 18 .

Unabhängig davon, ob das thermoelektrische Element 18 innerhalb oder außerhalb der Zelle 8 angeordnet ist, ist das thermoelektrische Element 18 entweder innerhalb der Zelle 8 (2) oder außerhalb der Zelle 8 (3, 5) an die beiden Terminals 12 elektrisch angeschlossen oder beides (4), d.h. an einem der beiden Terminals 12 außerhalb der Zelle 8 und an dem anderen der beiden Terminals 12 innerhalb der Zelle 8. In 2 ist zudem die Steuereinheit 36 innerhalb des Zellgehäuses 10 angeordnet, dies ist aber nicht zwingend, wie in den 3 - 5 erkennbar ist.Regardless of whether the thermoelectric element 18 is arranged inside or outside the cell 8, the thermoelectric element 18 is either inside the cell 8 ( 2 ) or outside cell 8 ( 3 , 5 ) electrically connected to the two terminals 12 or both ( 4 ), ie at one of the two terminals 12 outside cell 8 and at the other of the two terminals 12 inside cell 8. In 2 the control unit 36 is also arranged within the cell housing 10, but this is not mandatory, as in FIGS 3 - 5 is recognizable.

Sämtliche der genannten Anordnungen des thermoelektrischen Elements 18 relativ zur Zelle 8 und gegebenenfalls in Kombination mit einer Steuereinheit 36 innerhalb oder außerhalb der Zelle 8 sind grundsätzlich sowohl zur Temperierung als auch zur Energiegewinnung geeignet. Unter Umständen muss lediglich die Orientierung von Kalt- und Heißseite des thermoelektrischen Elements 18 je nach gewünschter Funktion entsprechend gewählt werden und/oder die Stromrichtung durch das thermoelektrische Element 18 muss entsprechend geeignet gewählt werden, z.B. mittels der Steuereinheit 36, oder durch geeignete Verschaltung eingestellt werden. Je nach Ausgestaltung ist eine jeweilige Funktion (Kühlen, Beheizen, Energiegewinnung) entweder beim Laden und/oder Entladen der Batterie (oder der einzelnen Zelle) realisiert. All of the above arrangements of the thermoelectric element 18 relative to the cell 8 and optionally in combination with a control unit 36 inside or outside of the cell 8 are basically both for temperature control and for suitable for energy production. Under certain circumstances, only the orientation of the cold and hot side of the thermoelectric element 18 must be selected depending on the desired function and/or the current direction through the thermoelectric element 18 must be selected appropriately, e.g. by means of the control unit 36, or set by suitable wiring . Depending on the configuration, a respective function (cooling, heating, energy generation) is implemented either when charging and/or discharging the battery (or the individual cell).

Beispielsweise zeigt 7 ausgehend von 4 eine Verwendung des thermoelektrischen Elements 18 zur Energiegewinnung beim Laden der Zelle 8, wobei zusätzlich ein elektrischer Antrieb 42 gezeigt ist, welcher nicht Teil der Batterie 2 ist, mit dieser aber über ein nicht explizit gezeigtes Fahrzeugbordnetz verbunden ist. Das thermoelektrische Element 18 kann alternativ auch am anderen Terminal 12 thermisch und elektrisch angeschlossen sein. 8 zeigt ein Ersatzschaltbild der Situation aus 7, allerdings mit drei Zellen 8 anstelle von nur einer Zelle 8 und mit einer einzelnen Steuereinheit 36, welche drei thermoelektrische Elemente 18 fürje eine der Zellen 8 steuert. Darin stellen die Zellen 8, die thermoelektrischen Elemente 18 und die Steuereinheit 36 jeweils einen entsprechenden elektrischen Widerstand dar. In den 7 und 8 zeigen zudem Pfeile die Stromrichtung an. Beim Entladen ist die Stromrichtung entsprechend umgekehrt und eine Nutzung des thermoelektrische Elemente 18 zur Energiegewinnung ist dann nicht möglich.For example shows 7 starting from 4 a use of the thermoelectric element 18 to generate energy when charging the cell 8, an electric drive 42 also being shown, which is not part of the battery 2 but is connected to it via a vehicle electrical system that is not explicitly shown. Alternatively, the thermoelectric element 18 can also be thermally and electrically connected to the other terminal 12 . 8th shows an equivalent circuit diagram of the situation 7 , but with three cells 8 instead of just one cell 8 and with a single control unit 36 controlling three thermoelectric elements 18 for each one of the cells 8. Therein, the cells 8, the thermoelectric elements 18 and the control unit 36 each represent a corresponding electrical resistance 7 and 8th arrows indicate the direction of the current. When discharging, the current direction is correspondingly reversed and it is then not possible to use the thermoelectric element 18 to generate energy.

BezugszeichenlisteReference List

22
Batteriebattery
44
Polpole
66
GehäuseHousing
88th
Zellecell
1010
Zellgehäusecell case
1212
Terminalterminal
1414
Strompfadcurrent path
1616
Sammelschienebusbar
1818
thermoelektrisches Elementthermoelectric element
2020
Außenkontaktexternal contact
2222
Innenkontaktinternal contact
2424
Verbindungsteilconnection part
2626
Zellstapelcell stack
2828
aktiver Bereichactive area
3030
Elektrodenlageelectrode location
3232
Elektrodenfahneelectrode flag
3434
Kontaktbereichcontact area
3636
Steuereinheitcontrol unit
3838
SchalterSwitch
4040
wärmeleitfähiger Klebstoffthermally conductive adhesive
4242
elektrischer Antriebelectric drive

Claims (10)

Batterie (2), - welche zur elektrischen Anbindung zwei Pole (4) aufweist, - welche wenigstens eine Zelle (8) aufweist, welche ein Zellgehäuse (10) und zumindest einen Terminal (12) aufweist, - welche einen Strompfad (14) aufweist, welcher von innerhalb der Zelle (8) über das Terminal (12) zu einem der zwei Pole (4) führt, - welche ein thermoelektrisches Element (18) aufweist, welches an dem Strompfad (14) angebracht ist.battery (2), - which has two poles (4) for electrical connection, - which has at least one cell (8), which has a cell housing (10) and at least one terminal (12), - which has a current path (14) which leads from within the cell (8) via the terminal (12) to one of the two poles (4), - Having a thermoelectric element (18) which is attached to the current path (14). Batterie (2) nach Anspruch 1, wobei der Strompfad (14) einen hot-spot aufweist, an welchem das thermoelektrische Element (18) angeordnet ist.battery (2) after claim 1 , The current path (14) having a hot-spot on which the thermoelectric element (18) is arranged. Batterie (2) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das thermoelektrische Element (18) innerhalb des Zellgehäuses (10) an dem Terminal (12) angebracht ist.Battery (2) after one of Claims 1 or 2 wherein the thermoelectric element (18) is attached to the terminal (12) within the cell housing (10). Batterie (2) nach Anspruch 3, wobei das Terminal (12) einen Außenkontakt (20) aufweist, welcher vollständig außerhalb des Zellgehäuses (10) liegt, wobei das Terminal (12) einen Innenkontakt (22) aufweist, welcher vollständig innerhalb des Zellgehäuses (10) liegt, wobei das Terminal (12) ein Verbindungsteil (24) aufweist, welches durch das Zellgehäuse (10) führt und welches den Innenkontakt (22) mit dem Außenkontakt (20) verbindet, wobei das thermoelektrische Element (18) unmittelbar an dem Innenkontakt (22) angebracht ist.battery (2) after claim 3 , wherein the terminal (12) has an outer contact (20) which is completely outside the cell housing (10), the terminal (12) having an inner contact (22) which is completely inside the cell housing (10), the terminal (12) has a connecting part (24) which leads through the cell housing (10) and which connects the inner contact (22) to the outer contact (20), the thermoelectric element (18) being attached directly to the inner contact (22). Batterie (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das thermoelektrische Element (18) außerhalb des Zellgehäuses (10) an dem Terminal (12) angebracht ist.battery (2) after claim 1 or 2 wherein the thermoelectric element (18) outside the cell housing (10) is attached to the terminal (12). Batterie (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei diese mehrere Zellen (8) aufweist und eine Sammelschiene (16), welche die Pole (4) und die Zellen (8) elektrisch miteinander verbindet, wobei die Sammelschiene (16) ein Teil des Strompfads (14) ist und das thermoelektrische Element (18) an der Sammelschiene (16) angebracht ist.battery (2) after claim 1 or 2 , having a plurality of cells (8) and a busbar (16) electrically connecting the poles (4) and the cells (8) to one another, the busbar (16) being part of the current path (14) and the thermoelectric element (18) is attached to the busbar (16). Batterie (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei diese eine Steuereinheit (36) aufweist, an welche das thermoelektrische Element (18) angeschlossen ist, zur Steuerung des thermoelektrischen Elements (18).Battery (2) after one of Claims 1 until 6 , This having a control unit (36) to which the thermoelectric element (18) is connected, for controlling the thermoelectric element (18). Batterie (2) nach Anspruch 7, wobei die Steuereinheit (36) ausgebildet ist, das thermoelektrische Element (18) stromlos zu schalten und dann eine Zellspannung der Zelle (8) zu messen.battery (2) after claim 7 , wherein the control unit (36) is designed to switch the thermoelectric element (18) to zero current and then to measure a cell voltage of the cell (8). Batterie (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das thermoelektrische Element (18) zur Stromversorgung an das Terminal (12) der Zelle (8) angeschlossen ist.Battery (2) after one of Claims 1 until 8th wherein the thermoelectric element (18) is connected to the terminal (12) of the cell (8) for power supply. Verfahren zum Betrieb einer Batterie (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Strompfad (14) mittels des thermoelektrischen Elements (18) temperiert wird oder wobei mit dem thermoelektrischen Element (18) wird Energie erzeugt oder beides.Method for operating a battery (2) according to one of Claims 1 until 9 , wherein the current path (14) is temperature-controlled by means of the thermoelectric element (18) or wherein the thermoelectric element (18) generates energy or both.
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DE112014000419T5 (en) 2013-01-14 2015-10-15 Gentherm Incorporated Thermoelectric based thermal management of electrical devices

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