DE19504687C1 - Batteriekasten für mehrere darin angeordnete elektrochemische Speicher - Google Patents
Batteriekasten für mehrere darin angeordnete elektrochemische SpeicherInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Batteriekasten gemäß dem Oberbe
griff des Anspruchs 1, wie er aus der gattungsbildend zugrunde
gelegten DE 41 16 253 C1 als bekannt hervorgeht.
Die DE 41 16 253 C1 offenbart einen Batteriekasten für mehrere da
rin angeordnete elektrochemische Speicher, im folgenden Zellen
genannt. Die Zellengehäuse der einzelnen durch Strombrücken
polseitig elektrisch miteinander verbundenen Zellen sind aus Metall ge
fertigt, damit sie einen guten Wärmedurchgang aufweisen. Dieser
Wärmedurchgang ist insbesondere für die Temperierung der Zellen
wichtig, da die Temperatur ein entscheidendes Kriterium für die
Parameter der Zellen ist. Damit die Temperierung über die gesam
te Fläche der Zelle erfolgt, sind zwischen den Flachseiten von
Zellengehäusen benachbarter Zellen Umströmungskanäle angeordnet,
die von den Flachseiten der betreffenden Zellengehäuse begrenzt
sind und in denen ein temperierendes Fluid hindurchströmt. Die
Zellengehäuse sind durch Distanzhalter aus elektrisch isolieren
dem Material, die im Bereich der Ecken der Zellengehäuse ange
ordnet sind, bzgl. ihrer Flachseiten voneinander beabstandet ge
halten. Zur Versorgung der Umströmungskanäle weist der Batterie
kasten in seinem Innern noch einen mit den Umströmungskanälen
fluidisch verbundenen Zuströmkanal und einen am entgegengesetz
ten Ende des Umströmungskanals angeordneten Abströmkanal auf. Der
Massendurchfluß durch die von dem Zuströmkanal mit dem temperie
renden Fluid parallel versorgten Umströmungskanäle muß etwa
gleich sein, weshalb der lichte Querschnitt des Zuströmkanals
sich in Strömungsrichtung des durch ihn hindurchströmenden Fluids
verkleinert und der lichte Querschnitt des ihm hinsichtlich ei
nes Umströmungskanals gegenüberliegend angeordneten und fluidi
sch mit ihm verbundenen Abströmkanals sich in Strömungsrichtung
erweitert.
Trotz der Vorteilhaftigkeit des vorbekannten Batteriekastens
treten hierbei insbesondere bei "atmenden Zellen", also bei
Zellen bzw. elektrochemischen Speichern, die bei Entladung
und/oder Ladung ihr Volumen ändern, immer wieder Probleme in der
Temperierung durch lokale Temperaturunterschiede innerhalb des
Batteriekastens auf. Des weiteren ist aus unfalltechnischen
Gründen und auch aus Stabilitätsgründen ein metallischer
Behälter als Abschlußbehälter notwendig, der i.a. in der Karos
serie eingelassen ist. Daher wird bei Metallgehäuse aufweisenden
elektrochemischen Speichern aus Isolationsgründen ein innerer.,
isolierender Kunststoffbehälter als Batteriekasten verwandt, der
anschließend in obigen Abschlußbehälter eingesetzt wird. Aus den
oben genannten Gründen ist die Stabilität des Gesamtaufbaus un
abdingbar. Auch muß aus Energiegründen das Gesamtgewicht eines
Fahrzeuges möglichst gering sein, wobei allerdings in kleinst
möglichen Volumen möglichst viel elektrochemische Speicherkapa
zität vorliegen soll und die Temperierung der Zellen ausreichend
sein muß. Weiterhin ist aufgrund der baulichen Gegebenheiten der
Kraftfahrzeugkarosserie die vertikale Bauhöhe des Batterieka
stens innerhalb geringer Toleranzen beschränkt.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, den gattungsgemäß zugrundege
legten Batteriekasten dahingehend weiterzuentwickeln, daß
u. a. die Temperierung der Zellen verbessert ist, wobei bei
gleichbleibenden Vorteilen des Batteriekastens dieser
einen möglichst geringeren Einfluß auf das Gesamtgewicht
eines Kraftfahrzeuges aufweisen soll.
Die Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Batteriekasten durch
die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die
Abstützung der Zellengehäuse über zumindest einen Großteil der
Fläche ihrer Flachseiten ist ein gleichbleibender Querschnitt
der Umströmungskanäle auch bei atmenden Zellen gewährleistet.
Ferner trägt diese Abstützung auch zur Stabilisierungen der
Bodenstruktur der Fahrzeugkarosserie und somit u. a. zu einem
Sicherheitsgewinn in einem Crash-Fall bei. Des weiteren ist der ge
samte Batteriekasten auf geringem Gewichtsbedarf stabilisiert,
wobei insbesondere die metallische Wandung - im Gesamtenbe
trachtete - auch zur Gewichtsminimierung des Gesamtfahrzeuges
beiträgt, da der erfinderische Batteriekasten nicht mehr wie
bisher in einer zusätzlichen Blechwanne versenkt werden muß.
Von besonderem Vorteil ist auch die flache Lagerung der Zellen,
da hierdurch eine neue Lage Zellen eine geringere Erstreckung in
vertikaler Richtung aufweist. Dadurch kann eine Erhöhung der Ge
samtkapazität aller in dem Batteriekasten angeordneten Zellen
mit einer geringen Zunahme der vertikalen Bauhöhe des Batterie
kastens vorgenommen werden. In günstigen Fällen, d. h. bei einem
auswechselbaren Batteriekasten, kann dies innerhalb bestimmter
Grenzen ohne Veränderungen an der Karosserie des Kraftfahrzeuges
erfolgen, da nur der Batteriekasten verändert werden muß.
Des weiteren bietet der erfindungsgemäße Batteriekasten bei zu
kühlenden Zellen auch noch den Vorteil, daß die Wandung des
Batteriekastens aus Metall ist, so daß auch durch die Wandung ei
ne Kühlung erfolgen kann.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprü
chen entnehmbar. Im übrigen wird die Erfindung anhand von in
den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Dabei
zeigen
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Batteriekasten mit abgenommenem
Deckel und entfernter erster Zellenlage von mit ihrer
Flachseite parallel zum Boden des Batteriekastens ange
ordneten Zellen,
Fig. 2 einen vertikal verlaufenden Schnitt durch einen Batterie
kasten gemäß Fig. 1 entlang der Linie II-II,
Fig. 3 eine Ausschnittsvergrößerung eines Distanzhalters für ei
nen Batteriekasten nach Fig. 1 in räumlicher
Darstellung,
Fig. 4 einen randseitig anzuordnenden Randabstandhalter,
Fig. 5 einen zwischen den Schmalseiten der Zellen anzuordnenden
Abstandhalter,
Fig. 6 eine Draufsicht auf einen weiteren Batteriekasten bei ab
genommenem Deckel und mit ihren Flachseiten senkrecht zum
Boden des Batteriekastens angeordneten Zellen und
Fig. 7 einen vertikal verlaufenden Schnitt durch den
Batteriekasten nach Fig. 6 entlang der Linie VII-VII.
In Fig. 1 ist ein horizontal verlaufender Schnitt durch einen
erfindungsgemäßen Batteriekasten 2 dargestellt. Der aus
Isolationsgründen sinnvollerweise aus elektrisch isolierendem
Kunststoff gefertigte Batteriekasten 2 ist zum unmittelbaren
Einbau in die tragende Bodenstruktur 1 einer Karosserie eines
Fahrzeuges vorgesehen. Hierzu wird der Batteriekasten 2 in eine
Öffnung bzw. einen Durchbruch der Bodenstruktur 1 eingebaut und
insbesondere entlang von ihm abragenden Flanschen 17 dichtend
und lösbar mit der Bodenstruktur 1, insbesondere durch Schrauben
randseitig befestigt, wobei der Batteriekasten zweckmäßigerweise
in einen vorgefertigten Rahmen eingelassen wird. Damit der
Batteriekasten 2 im Crash-Fall zur Stabilität bzw. Unfall-
Sicherheit des Fahrzeugs beiträgt, ist er aus einem auch bei
tiefen Frosttemperaturen duktilen Werkstoff, insbesondere aus
Blech gebildet und in seiner Wandstärke so bemessen, daß er im
Crash-Fall zwar definiert aber nicht soweit aufreißt, daß ein
zelne Zellen 3 aus dem Batteriekasten 2 herausfallen können.
Die in dem Batteriekasten 2 angeordneten Zellen 3, insbesondere
gasdichte Zellen 3 und Ni-Zellen, sind mit ihrer Flachseite 4
parallel zum Boden 13 des Batteriekastens 2, 2′ eingelegt. In
Richtung der Polbolzenseite 8 der Zellen 3 betrachtet sind auf
der Grundfläche des Batteriekastens 2 vier Zellen 3 hintereinan
der und in Richtung der zu der Polbolzenseite 8 quer verlaufen
den Schmalseite 10 betrachtet fünf Zellen 3 nebeneinander ange
ordnet. Diese Anordnung wiederholt sich schichtweise nach
oben, also in Vertikalrichtung zum Deckel 18 des Batteriekastens
2 hin, insgesamt fünf mal. Die Zellen 3 sind zu Zellenreihen 9
zusammengefaßt, wobei die Grundfläche einer Zellenreihe 9 paral
lel zum Boden 13 des Batteriekastens 2 ausgerichtet ist.
Im einzelnen weist der Batteriekasten 2 nach Fig. 2 drei
Zellenreihen 9 auf, wobei eine Grundfläche einer einzelnen Zel
lenreihe 9 vier einzelne und in Richtung der Polbolzenseite 8
hintereinander angeordnete Zellen 3 aufweist. Die Grundfläche
der beiden anderen Zellenreihen 9 sind durch vier in Richtung
der Polbolzenseite 8 der Zellen 3 hintereinander angeordnete
Zellenpaare gebildet, wobei ein Zellenpaar zwei an ihrer Schmal
seite 10 direkt aneinander gelegte Zellen 3 aufweist, die bei
Zellen 3 mit metallischen Zellengehäusen gehäuseseitig elek
trisch voneinander isoliert sind.
Zwischen der Polbolzenseite 8 einer Zelle 3 und dem parallel da
zu ausgerichteten Boden 13 der polseitig folgenden Zelle 3 einer
Zellenreihe 9 sind Abstandhalter 19 angeordnet, so daß sich die
se beiden Seiten der Zellengehäuse nicht berühren. Unter anderem
können dadurch Zellenverbinder 21, die die Pole 22 der einzelnen
Zellen 3 in der gewünschten Art miteinander elektrisch leitend
verbinden, frei verlegt werden.
Die Abstandhalter 19 sind günstigerweise an Abstandsleisten 20
angeordnet, wobei zwischen einer randseitigen Abstandsleiste 20,
wie sie in Fig. 4 dargestellt ist und einer unterschiedlich
ausgebildeten inneren Abstandsleiste 23, die im Innern des
Batteriekasten 2 zwischen zwei Schmalseiten 10 von Zellen 3 an
geordnet ist, unterschieden werden muß, da die innere Abstands
leiste 23 (siehe Fig. 5) auf gegenüberliegenden Seiten mit nach
außen abragendem Abstandhalter 19 versehen ist, wobei die rand
seitige Abstandsleiste 20 nur nach einer Seite nach außen abra
gende Abstandhalter 19 aufweist.
Zwischen den Flachseiten 4 der Zellen 3 einer Zellenreihe 9 sind
Distanzhalter 5 angeordnet, so daß zwischen den voneinander be
abstandeten Flachseiten 4 ein von ihnen begrenzter Umströmungs
kanal 7 gebildet ist, der im Betriebsfalle von einem die Zellen
3 temperierenden Fluid, insbesondere von Luft, durchströmt wird.
Zur Leitung des Fluids weist der Batteriekasten 2 bodenseitig
einen Zuströmkanal 11 und deckelseitig einen Abströmkanal 12
auf, die über einen Querabström- 16 und einen Querzuströmkanal
15, die gegenüberliegend den Umströmungskanälen 7 angeordnet und
durch die Umströmungskanäle 7 fluidisch miteinander verbunden
sind. Bezüglich einer Zellenreihe 9 strömt das Fluid über den
Zuströmkanal 11 in den Querzuströmkanal 15, verteilt sich von diesem
ausgehend in die Umströmungskanäle 7 der Zellenreihe 9,
in denen die Leisten 6 parallel zur Strömungsrichtung (Pfeil A)
ausgerichtet sind, wird von dem Querabströmkanal 16 aufgesammelt
und dem Abströmkanal 12 zugeleitet, von dem es aus dem Batterie
kasten 2 strömt.
Damit jeder der Umströmungskanäle 7 einer Zellenreihe 9 einen
etwa gleichen Volumenfluß an Fluid aufweist, nimmt der durch
strömbare Querschnitt des Querzuströmkanals 15 in Richtung der
Strömungsrichtung (Pfeil A) ab, wohingegen derjenige des Querab
strömkanals 16 in gleicher Weise zunimmt, wobei das Maß der je
weiligen Querschnittsveränderung auf den Abfluß des Fluids in
bzw. den Zufluß des Fluids aus den Umströmungskanälen 7 abge
stimmt ist.
Zur Ausbildung des Querzuströmkanals 15 und des Querabström
kanals 16 sind zwischen zwei bzgl. der Schmalseiten 10 benach
barte Zellenreihen 9 gegen diese geneigte Leitplatten 24 ange
ordnet. Dadurch ist mittels einer in dem schmalseitigen Freiraum
angeordneten Leitplatte 24 gleichzeitig ein Querzuströmkanal 15
für die eine Zellenreihe 9 und eine Querabströmkanal 16 für die
andere, benachbarte Zellenreihe 9 ausgebildet.
Da der Zuströmkanal 11 gleichfalls mehrere Querzuströmkanäle 15
versorgt und der Abströmkanal 12 entsprechend viele Querabström
kanäle 16 entsorgt, weist auch der Zuströmkanal 11 und ebenso
der Abströmkanal 12 einen sich in Strömungsrichtung (Pfeil A)
verändernden durchströmbaren Querschnitt auf, wobei sich der
Querschnitt des Zuströmkanals 11 in Strömungsrichtung (Pfeil A)
verringert und sich der des Abströmkanals 12 erweitert. Bei
einem Batteriekasten 2 gemäß Fig. 1 und 2 und auch bei dem
später beschriebenen Batteriekasten 2′ gemäß Fig. 6 und 7 wird
die Querschnittsveränderung des Zuströmkanals 11 und des Ab
strömkanals 12 durch am Boden 13 bzw. am Deckel 18 des jewei
ligen Batteriekasten 2, 2′ angeordneten und das Fluid leitenden
Bauteile wie Fluidleitplatten 25 und/oder Fluidleitkeile 26 rea
lisiert.
Der für die Umströmungskanäle 7 benötigte Distanzhalter 5 weist
eine Distanzleiste 27 auf, von der mehrere nebeneinander ange
ordnete Leisten 6 quer abragen. Die Distanzleiste 27 des Di
stanzhalters 5 ist an eine Schmalseiten 10 der Zellengehäuse
angelegt, wodurch die Leisten 6 in den Umströmungskanal 7 einra
gen und in diesen mit ihrer Längserstreckung parallel zur Strö
mungsrichtung (Pfeil A) ausgerichtet sind.
Sinnvollerweise entspricht die parallel zu den Schmalseiten 10
der Zellen 3 gemessene Erstreckung der Distanzleiste 27 etwa dem
entsprechenden Maß einer Zellenreihe 9. Dadurch wird im günstig
sten Fall je Zellenlage einer Zellenreihe 9 nur eine Distanzlei
ste 27 benötigt, wobei eine Zellenlage zumindest eine Zellen
reihe 9 von polseitig hintereinander angeordneten Zellen 3 und
höchstens einer mit Zellen 3 ausgelegten Grundfläche einer
Zellenreihe 9 entspricht. Im Falle der Zellenreihen 9, die an
ihren Schmalseiten 10 direkt aneinander angeordnete Zellenge
häuse aufweisen, ist bei diesem Ausführungsbeispiel je Zellen
lage der Zellenreihe 9 ein Distanzhalter 5 mit seiner Distanz
leiste 27 an jeder freien Schmalseite 10 der Zellengehäuse
angelegt. Beim Einlegen der Zellen 3 in den Batteriekasten 2
nach Fig. 1, das zweckmäßigerweise zellenlageweise vorgenommen
wird, werden zuerst die Distanzhalter 5, dann die Zellen 3 und
anschließend die Abstandhalter 19, die in bestimmten Fällen
günstigerweise auch an den Distanzhaltern 5 integriert sein
können, und die Zellenverbinder 21 usw. angeordnet.
Die in Strömungsrichtung (Pfeil A) des temperierenden Fluids ge
messene Längserstreckung der Leisten 6 entspricht etwa dem in
Strömungsrichtung (Pfeil A) gemessenen Zellenmaß, wodurch die
Leisten 6 etwa die Fläche der Flachseiten 4 bedecken. Da ferner
die quer zu den Flachseite 4 der Zellengehäuse gemessene Höhe
der Leisten 6 gleich der Höhe eines Umströmungskanals 7 ist,
sind die Zellen 3 ungefähr über ihre gesamte Fläche abgestützt.
Der Werkstoff der Distanzhalter 5, also der Distanzleisten 27
und der sinnvollerweise einteilig damit verbundenen Leisten 6,
ist ein elektrischer Isolator, wodurch die Flachseiten 4 gehäu
seseitig zueinander elektrisch isoliert sind. Des weiteren ist
der Werkstoff der Leisten 6 allenfalls nur geringfügig ela
stisch, wodurch der durchströmbare lichte Querschnitt eines
Umströmungskanals 7 selbst bei "atmenden" Zellen 3 nahezu unver
ändert bleibt. Eine geringfügige Elastizität des Werkstoff 5 der
Leisten 6 ist von Vorteil, da hierdurch Fertigungstoleranzen des
Batteriekastens 2 und seiner innenseitig angeordneten Bauteile,
wie Zellen 3 usw. auf einfache Weise ausgeglichen werden können.
Gleichzeitig tragen die inneren Bauteile wegen ihrer Druckaufnahme
und der Ableitung der dabei entstehenden Kräfte an die tragende
Bodenstruktur des Fahrzeugs zur Erhöhung der Gesamtstabilität
bei.
In Fig. 6 ist ein weiterer Batteriekasten 2′ in Draufsicht bei
abgenommenem Deckel 18 dargestellt. Wie der Batteriekasten 2 ge
mäß Fig. 1 ist auch der Batteriekasten 2′ gemäß Fig. 6 zum un
mittelbaren Einbau in die tragende Bodenstruktur 1 einer Karos
serie eines Fahrzeuges vorgesehen. Die Verbindung des Batterie
kastens 2′ mit der Bodenstruktur 1 des Fahrzeuges und die Aus
bildung der außenseitigen Wandungen des Batteriekastens 2′ er
folgt in analoger Weise zu der bereits beschriebenen Art.
Die in dem Batteriekasten 2′ angeordneten Zellen 3, insbesondere
gasdichte Zellen 3 und Ni-Zellen, sind in dem Batteriekasten 2′
mit ihrer quer zur Flachseite 4 und quer zu Polbolzenseite 8
liegenden Schmalseiten 10 parallel zum Boden 13 des Batterie
kastens 2′ angeordnet. In Richtung der Polbolzenseite 8 der
Zellen 3 betrachtet sind auf der Grundfläche des Batteriekastens
2′ vier Zellen 3 hintereinander und in Richtung der zu der Pol
bolzenseite 8 quer verlaufenden Schmalseite 10 betrachtet fünf
Zellen 3 nebeneinander angeordnet sind. Diese Anordnung wieder
holt sich schichtweise, insgesamt zwei mal, also Zellenlage für
Zellenlage noch oben, d. h. in Vertikalrichtung zum Deckel hin.
Die Zellen 3 sind zu Zellenreihen 9 zusammengefaßt, wobei die
Grundfläche einer Zellenreihe 9 parallel zum Boden 13 des
Batteriekastens 2′ ausgerichtet ist.
Die Schmalseiten 10 der Zellengehäuse einer Zellenreihe 9 liegen
direkt aneinander, wobei Zellen 3 mit metallenen Zellengehäusen
gehäuseseitig elektrisch voneinander isoliert sind. Zwischen den
Flachseiten 4 der Zellen 3 weisen die Zellenreihen 9 Umströmungs
kanäle 7 auf, deren lichter durchströmbarer Querschnitt durch
eingelegte Distanzhalter 5, die die betreffenden Flachseiten 4
zueinander beabstanden, gewährleistet ist.
Zwischen der Polbolzenseite 8 einer Zelle 3 und dem parallel da
zu ausgerichteten Zellenboden der polseitig folgenden Zelle 3
einer Zellenreihe 9 sind Abstandhalter 19 angeordnet, so daß
sich diese beiden Seiten der Zellengehäuse nicht berühren. Zu
diesem Zweck können Abstandhalter 19 und/oder Abstandshalter 19
aufweisende Abstandsleisten 20 verwendet werden, wie sie anhand
der Fig. 4 und 5 beschrieben sind.
Zur Leitung des Fluids weist der Batteriekasten 2′ bodenseitig
einen Zuströmkanal 11 und deckelseitig einen Abströmkanal 12
auf, die über die Umströmungskanäle 7 fluidisch miteinander ver
bunden sind. Der Einlaß des Fluids befindet sich mittig im Boden
13 des Batteriekastens 2′, so daß vom Einlaß zwei Arme des
Zuströmkanals 11 abgehen, die jeder für sich als Teilzuström
kanal, der jeweils einen Teil der Zellen 3 versorgt, betrachtet
werden kann. Der lichte Querschnitt jedes dieser Arme des Zu
strömkanals 11 verringert sich in Strömungsrichtung (Pfeil A)
des Fluids, insbesondere der Luft, d. h. der durchströmbare Quer
schnitt jeder der Arme des Zuströmkanals 11 nimmt in Richtung auf
die quer zu den Stirnseiten 14 liegenden Längsseiten 29 des
Batteriekastens hin ab. Ebenso wie der Zuströmkanal 11 ist der
deckelseitige Abströmkanal 12 in zwei Arme unterteilt, die je
weils in der Mitte zwischen den Längsseiten 29 des Batterie
kastens 2′ beginnen und an der jeweiligen Stirnseite 14 enden.,
wobei der lichte durchströmbare Querschnitt der Arme des Ab
strömkanals 12 in Richtung zu der zugeordneten Längsseite 29 hin
zunimmt.
Bezüglich einer Zellenreihe 9 strömt das Fluid in den Einlaß,
teilt sich in die Arme des Zuströmkanals 11, von wo es in die
Umströmungskanäle 7 der Zellenreihe gelangt, wobei pro Zeit
einheit ein jeder der Umströmungskanäle 7 von ungefähr dem
gleichen Volumen durchströmt wird. Von den Umströmungskanälen 7
gelangt das Fluid in den es sammelnden Abströmkanal 12, über den
es aus dem Batteriekasten 2′ strömt. Durch die die beschriebene
Querschnittsveränderung aufweisende Gestaltung der Arme des
Zuströmkanals 11 und der Arme des Abströmkanals 12 ist der
Volumenfluß des Fluids durch die Umströmungskanäle 7 und dadurch
die Temperierung aller Zellen 3 etwa gleich, da die Querschnitt
veränderung auf das jeweilige Volumen des strömenden Fluids ab
gestimmt ist.
Der für die Umströmungskanäle 7 benötigte Distanzhalter 5 weist
eine Distanzleiste 27 auf von der mehrere nebeneinander ange
ordnete Leisten 6 quer dazu abragen. Die Distanzleiste 27 des
Distanzhalters 5 ist an eine Schmalseite 10 der Zellengehäuse
einer jeden Zellenlage einer Zellenreihe 9 angelegt. Dadurch ra
gen die mit ihrer Längserstreckung in Strömungsrichtung (Pfeil
A) ausgerichteten und etwa äquidistant zueinander angeordneten
Leisten 6 in jeden Umströmungskanal 7 ein. Bei der
Bestückung des Batteriekastens 2′ mit Zellen 3 wird zuerst der
Distanzhalter 5 und erst anschließend die Zelle 3 eingelegt.
Wie schon im vorherigen Ausführungsbeispiel erwähnt, entspricht
auch hier die parallel zu den Schmalseiten 10 der Zellen 3 ge
messene Erstreckung der Distanzleiste 27 sinnvollerweise etwa
dem entsprechenden Maß einer Zellenreihe 9, wodurch im günstig
sten Fall je Zellenlage einer Zellenreihe 9 nur eine Distanz
leiste 27 benötigt wird.
Die in Strömungsrichtung (Pfeil A) des temperierenden Fluids ge
messene Längserstreckung der Leisten 6 entspricht etwa der in
Strömungsrichtung (Pfeil A) gemessenen Höhe einer Zellenreihe 9,
wodurch die Leisten 6 etwa die Fläche der Flachseiten 4 der bei
den mit ihrer Schmalseite 10 direkt elektrisch isoliert aneinan
der angeordneten Zellen 3 bedecken. Da ferner die quer zu den
Flachseiten 4 der Zellengehäuse gemessene Höhe der Leisten 6
gleich der Höhe eines Umströmungskanals 7 ist, sind die Zellen 3
ungefähr über ihre gesamte Fläche abgestützt.
Bei beiden Ausführungsbeispielen kann es sinnvoll sein, an dem
Einlaß des Fluids und/oder wie in Fig. 7 dargestellt, am Auslaß
des Fluids aus dem Batteriekasten 2, 2′, ein Gebläse 28 und/oder
eine Pumpe anzuordnen, wodurch eine Regulierung des Gesamtvolum
enflusses des Fluids ermöglicht ist.
Bei atmenden Zellen 3, also bspw. Ni-Metallhydrid-Zellen, die im
Betrieb einen inneren Druck bis zu 3 bar Überdruck aufweisen
können, ist es sinnvoll, die Batteriekästen 2, 2′ zur Erhöhung
der Stabilität zu versteifen, was insbesondere durch Queranker
vorgenommen werden kann, wobei die jeweiligen Queranker zweckmä
ßigerweise an zwei gegenüberliegenden Seiten des betreffenden
Batteriekastens 2, 2′ angelegt werden.
Claims (4)
1. Batteriekasten für mehrere darin angeordnete elektrochemische
Speicher, im folgenden Zellen genannt, mit einer gegenüber den
metallischen Zellengehäusen der polseitig elektrisch miteinander
verbundenen Zellen gehäuseseitig elektrisch zueinander isolier
ter Wandung des Batteriekastens, ferner mit Umströmungskanälen,
die zwischen den Flachseiten von Zellengehäusen benachbarter
Zellen angeordnet und zumindest einseitig von den Flachseiten
dieser Zellengehäuse begrenzt sind, wobei die Zellen durch im
Bereich der Zellengehäuse angeordnete Distanzhalter aus elektrisch
isolierendem Material flachseitenseitig voneinander beabstandet
sind, weiterhin mit einem im Innern des Batteriekastens angeord
neten und mit den Umströmungskanälen fluidisch verbundenen Zu
strömkanal, dessen lichter Querschnitt sich in Strömungsrichtung
eines hindurchströmenden Fluids verkleinert, des weiteren mit
einem strömungsseitig dem Zuströmkanal gegenüberliegend angeord
neten und über die Umströmungskanäle fluidisch mit dem Zuström
kanal verbundenen Abströmkanal, dessen lichter Querschnitt sich
in Strömungsrichtung erweitert,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß der unmittelbar in die tragende Bodenstruktur (1) einer Karosserie eines Fahrzeuges dichtend und lösbar befestigte Batteriekasten (2, 2′) aus einem auch bei tiefen Frosttem peraturen duktilen Werkstoff, insbesondere aus Blech gebildet und in seiner Wandstärke so bemessen ist, daß er im Crash-Fall zwar definiert aber nicht soweit aufreißt, daß einzelne Zellen (3) aus dem Batteriekasten (2, 2′) herausfallen können,
- - daß die die Flachseiten (4) der Zellengehäuse der Zellen (3) auf Abstand haltenden Distanzhalter (5) mehrere nebeneinander mit Abstand angeordnete Leisten (6) aufweisen, deren in Strömungsrichtung (Pfeil A) des Fluids gemessene Längserstrec kung wenigstens der Hälfte des in Strömungsrichtung (Pfeil A) gemessenen Zellenmaßes entspricht und die aus elektrisch iso lierendem Material gefertigt sind,
- - daß die Zellengehäuse gegen die Wandung des Batteriekastens (2, 2′) elektrisch isolierend abgestützt sind und
- - daß die quer zur Flachseite (4) eines Zellengehäuses gemessene Höhe der Leisten (6) gleich der Höhe eines Umströmungskanals (7) ist, wobei diese Höhe dem gewünschten Abstand zwischen zwei benachbarten Flachseiten (4) von Zellengehäusen entspricht.
2. Batteriekasten nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß innerhalb des Batteriekastens (2, 2′) die Zellengehäuse (4) bzgl. der Polbolzenseite (8) des gegenüberliegenden Zellen bodens (9) des in Richtung der Polbolzenseite (8) nächst folgenden Zellengehäuses fluchtend hintereinander in Form einer Zellenreihe (9) angeordnet sind und
- - daß zumindest zwei in Strömungsrichtung (Pfeil A) benachbarte Zellengehäuse (4) an ihren gemeinsamen Schmalseiten (10) elek trisch isoliert aneinander anliegen.
3. Batteriekasten nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Batteriekasten (2, 2′) selbsttragend ist.
4. Batteriekasten nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Batteriekasten (2, 2′) aus Blech gebildet ist.
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