JP5893159B2 - バッテリおよびバッテリのためのセルブロック - Google Patents

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Description

本発明は請求項１の前提部分に添ったバッテリのためのセルブロックおよび請求項８の前提部分の特徴に添った、バッテリに関する。
車両で使用するためのバッテリ、特に車両を駆動するための電気エネルギを蓄えるための駆動バッテリは、従来技術から一般的に知られている。これらのバッテリは、複数の、電気的に相互に、直列および／または並列に接続されている電気化学的単一セルを含み、この電気化学的単一セルはそれに付属する電子回路部と温度調整部と共にケース内に配置されている。バッテリは、温度調整のために、例えばそれぞれ少なくとも１つの、液体、例えば水、冷却剤または空気が直接貫流し、ならびに直接、または熱伝導フィルムもしくは注形コンパウンドを介して、単一セルと熱伝導的に接続されている、温度調整プレートを含む。
この単一セルは、セル結合とも呼ばれる、いわゆるセルブロックにまとめられ、このセルブロックは、それぞれある程度の数の単一セルを含み、また機械的な固定具と電気的接続部も含む。四角形の、フラットセルとして形成された単一セル、例えばポーチセルまたは角柱状単一セルは、セルとそのホルダないしは、双極性フレームフラットセルの場合は、単一セル全体が、締め付け手段を介してプレッシャプレートによって押し付けられている。これによって堅固なセルブロックが形成される。プレッシャプレート上に力を加えるための締め付け手段としては、たとえば緊締ロッドまたは固定ストラップが使われる。
本発明の課題は、バッテリのための改善されたセルブロックおよび改善されたバッテリを提供することである。
この課題は、本発明の、請求項１の特徴を備えるバッテリのためのセルブロック、および請求項８の特徴を備えるバッテリによって解決される。
本発明の有利な実施形態は従属項の対象である。
バッテリのためのセルブロックは、複数の電気化学的単一セルを含み、単一セルは電気的に相互に直列および／または並列に接続され、フラットセルとして形成されており、セルブロック内で、基本的に相互に平行に方向付けられ、かつ前後に配置され、少なくとも１つの緊締要素によって相互に緊締されている。
フラットセルは２つの対向して位置する前面を持ち、この面は環状の縁面よりもはるかに大きい。このようなフラットセルは、例えばいわゆる双極性フレームフラットセル、ポーチセルないしはフィルム状の被覆を持つコーヒーバッグ型セル、または角柱状のフラットセルとして形成されている。
基本的に相互に平行に方向付けられているということは、単一セルが、通常の製造および生産許容誤差の枠内で互いに平行に方向付けられているということを意味する。
本発明の緊締要素は、単一セルの温度調整のための温度調整プレートとして形成されており、温度調整プレートはセルブロックの長手方向側面に配置され、単一セルと熱伝導的に接続されている。
目的にそって機械的に、温度調整プレートを使って実施される、緊締または圧着によって、単一セルは力結合および／または形状結合によってセルブロックに固定され、セル接合体とも呼ばれる、堅固なセルブロックが形成されている。この温度調整プレートは、従来技術から周知の緊締要素に取って代わることができ、またこれゆえにセルブロックがより小さく形成されるため、緊締要素を、または少なくとも複数の緊締要素の１つを、温度調整プレートとして形成することで、セルブロックの重量と価格低減、ならびにセルブロックをバッテリ内に取付けるために必要な構造空間の減少を達成する。すなわち１つの構成部品、温度調整プレートで、同時に２つの機能を果たすことができ、セルブロックへと単一セルを緊締すること、ならびに単一セルの温度調整、すなわち、単一セルを最適な作動温度にするかまたは最適な作動温度に維持するための、単一セルの冷却および／または加熱である。このために、温度調整プレートは、例えば温度調整媒体、例えば空気、水もしくは冷却剤によって貫流されることができ、または貫流され、および／または冷却源および／または熱源、例えば少なくとも１つのペルティエ素子もしくは少なくとも１つの、いわゆる加熱路として形成された加熱ユニットと熱伝導的に接続される。このペルティエ素子ないしは加熱路は、例えば温度調整プレートの、単一セルとは反対側の背側に配置されている。
この温度調整プレートは、直接、または例えば電気的に絶縁する熱伝導フィルム、もしくは電気的に絶縁し、かつ良好に熱を伝導する注形コンパウンドを介して、単一セルと熱伝導的に接続されている。加えて熱伝導フィルムないしは注形コンパウンドを介して、単一セルと温度調整プレート間の許容誤差調整が可能であって、この結果、許容誤差が出現した場合も、非常に良好な、また確実な、温度調整プレートの単一セルとの熱的結合が確保される。このような電気的に絶縁する熱伝導フィルムまたは注形コンパウンドは、例えば、温度調整プレートが電極端子として使われ、これゆえに電気伝導性の単一セルのケースと、または単一セルのセル電極と、またはセル連結材を介して単一セルと熱伝導的に接続されている場合は、必要である。必要であれば、熱伝導フィルムもしくは注形コンパウンドを使用している場合でも、さらに代替としてまたは付加的に、例えば温度調整プレートを冷却バーまたは冷却プレートを介して単一セルと熱的に結合することも可能である。
温度調整プレートが緊締装置の構成部品の１つであることが目的に適っており、この場合緊締装置は、２つの、それぞれセルブロックの横面に、すなわちそれぞれセルブロックの１つの前面に配置されているプレッシャプレートを有する。さらに、緊締装置は少なくとも１つの、少なくともプレッシャプレートの１つを温度調整プレートと接続するための連結要素を備える。この温度調整プレートは、張力または押し付け力を、１つのプレッシャプレートから他のレッシャプレートへ、すなわちセルブロックの一側面から他の側面へと伝えるために、プレッシャプレート間に配置されている。この連結要素は、プレッシャプレートと温度調整プレートとの、長さが変更可能な接続を可能にするように形成されていて、その結果許容誤差が調整可能であり、またプレッシャプレートの温度調整プレートへの接近の増加、およびその結果としての２つのプレッシャプレート相互の接近の増加によって、前以て設定された緊締または圧着に調整することができる。この温度調整プレートはプレッシャプレートの１つと、例えば一体接合で、形状結合でおよび／または力結合で、例えば溶接またはねじ止めで確実に連結されることができる。ただし２つのプレッシャプレートは、接続要素を使って温度調整プレートと連結されていることも可能であり、その結果温度調整プレートが両方のプレッシャプレートへより接近することで、連結要素を介しての単一セルの保持が、またその結果としての、プレッシャプレート相互の接近の増加が可能になる。
目的にそった実施形態においてこの連結要素はプレッシャプレートの、少なくとも１つを温度調整プレートにねじ止めするためのねじとして形成されている。もちろん複数の、例えばねじとして形成されている、この種の連結要素も可能である。ねじが、温度調整プレート内へのねじ込みが増えることによって、このプレッシャプレートの温度調整プレートへの接近の増加を可能にするため、これらのねじは長さが変更可能な連結要素である。代替としての実施形態では、この連結要素は例えばスレッドロッドとして形成されていることができ、スレッドロッドは温度調整プレート内に固定配置されている。従ってプレッシャプレートは、スレッドロッド上で摺動可能であり、またスレッドロッド上にねじ込むナットを使って、温度調整プレー上にねじで取り付けられ、これによってプレッシャプレートの温度調整プレートへの接近は増加し、その間に配置されている単一セルの緊締の増加下で、これによってプレッシャプレートが相互に近づく。
この単一セルは縁側に枠要素を持ち、またはセルブロック内で縁側の枠要素によって少なくとも部分的に囲まれており、温度調整プレートの最大長さは、相互に平行に方向付けられ、かつ前後に配置されているセルブロックの枠要素全体の組み合わせ長さに等しいことが目的に適っている。このようにして、単一セルの堅固な緊締は、プレッシャプレートが温度調整プレートに完全に接近することが保証される。これを、枠要素の幅の許容誤差でも確保するためには、温度調整プレートが幾分短く形成されている場合は有利であり、その結果幾つかの枠要素が僅かにより薄く形成されている場合も、単一セルはプレッシャプレートによって充分に締め付けられる。
１つの有利な実施形態において、セルブロックは２つの温度調整プレートを備え、温度調整プレートはセルブロックの対向する長手方向側面上に配置されている。このようにして、従来技術から周知の緊締要素は全て温度調整プレートで交換され、すなわちセルブロックは単に温度調整プレート、プレッシャプレートおよび連結要素で確実に締め付けられ、その結果、さらなる重量、さらなる経費およびさらなる構造空間を必要とするであろう、これ以外の緊締要素を必要としない。さらに、温度調整プレートが、２つの対向する面から、その全面にわたって、比較的均一にまた確実に温度調整をするため、このようにして単一セルの温度調整は最適化される。もちろん、セルブロックの３つの長手方向側面、またはセルブロックの全ての４つの長手方向側面に、それぞれ温度調整プレートを取り付けることも可能である。このようにして、もしそれが必要であれば、単一セルの温度調整を、また付加的にその緊締もさらに改善することができる。加えてもちろん、２つの温度調整プレートの、セルブロック上での他の配列も可能であり、すなわち対向する側面ではなく、相互に接する側面でも可能である。
目的に適った１つの実施形態では、セルブロックは少なくとも１つのさらなる、単一セルの緊締のための、特に機械的に緊締するための緊締要素を備える。この緊締要素は、単に１つの温度調整プレートがセルブロック上に配置されていて、これが緊締要素として使用されている場合に、特に目的に適っている。この場合は、正しい緊締を確実にするために、対向する側面の領域内に同じく１つの緊締が必要であり、この緊締は１つのまたは複数のさらなる緊締要素で実現することができる。
好ましいのは、さらなる緊締要素が緊締ロッドまたは固定ストラップとして形成されていることである。固定ストラップは、両方のプレッシャプレートを含めてセルブロック全体を長手方向に周りを緊締し、この場合単一セルは固定ストラップを緊張させて緊締し、圧着する。緊締ロッドは、セルブロックの長手方向に、これに沿ってひとつのプレッシャプレートから他のプレッシャプレートへと、またこれらを貫通して案内されている。例えば、結合アンカはスレッドロッドとして形成されていて、ナットをねじ山上で締め付けることでプレッシャプレートを相互に緊締できるように一方の端部または両端にねじ山を有する。緊締ロッドが１つ端部のみにこのようなねじ山を持っている場合、他方の端部とは別の方法で、一体接合で、形状結合でおよび／または力結合で、例えば溶接されて、それぞれのプレッシャプレート上に固定されている。
本発明のバッテリは、少なくとも１つのこの種のセルブロックを含む。温度調整プレートが従来技術から周知の緊締要素に取って代わることができ、またこれゆえにセルブロックがより小さく形成されるため、緊締要素を、または少なくとも複数の緊締要素の１つを、温度調整プレートとして形成することで、セルブロックの、またこれによってバッテリの重量と価格低減、ならびにセルブロックをバッテリ内に取り付けるために必要な構造空間の減少を達成する。すなわち１つの構成部品、温度調整プレートで、同時に２つの機能を果たすことができ、セルブロックへと単一セルを緊締すること、ならびに単一セルの温度調整、すなわち、単一セルを最適な作動温度にするかまたは最適な作動温度に維持するための、単一セルの冷却および／または加熱である。バッテリ内のセルブロックのために必要とされる構造空間が僅かであるため、バッテリもより小さく形成されていて、その結果バッテリも例えば車両内で、より僅かな構造空間を必要とする。
好ましくはこのバッテリは複数の、電気的に相互に、直列および／または並列に接続されているセルブロックを含む。このようにして各々の使用の目的に必要な電圧、電流および蓄電能力を備えるバッテリは形成されている。
このバッテリは車両用バッテリであって、特に電気車両のための、ハイブリッド駆動を備える車両のための、または燃料電池車両のためのトラクションバッテリであることが目的に適っている。このような種類のトラクションバッテリは、車両を駆動するための電気エネルギのエネルギーアキュムレータとして使われる。特に、可能となったセルブロックをより小さく形成すること、またこれによって、１つまたは複数のこのセルブロックを持つバッテリで、構造空間と重量低減が達成され、これは特に、このバッテリまたは複数のこのようなバッテリのために提供される構造空間が制限されている、電気車両、ハイブリッド駆動を備える車両、または燃料電池車両での、トラクションバッテリとしての使用のためには大きな意味を持つ。構造空間の低減によってさらなるこの種のバッテリを使用することが可能となり、これによって例えば車両の走行距離を長くすること、または同じバッテリ数で、乗客と荷物のために車両内により大きな空間を提供することができる。さらに、達成された重量低減によって、より少ない重量のゆえに車両のエネルギ消費が達成され、その結果両の走行距離が長くなり、また加えて、車両の車両総重量がより少ないことから車両内へのより高い積載が達成される。セルブロックとバッテリの価格低減が達成されることによって、車両用バッテリとして使用する場合、車両の価格低減も達成される。
本発明の実施例を、図面を参照に以下に詳細に説明する。
セルブロックの第１の実施形態の概略的部分分解図である。 セルブロックの第１の実施形態の概略的斜視図である。 セルブロックの第１の実施形態の縦断面図である。 セルブロックの第１の実施形態の横断面図である。 セルブロックの第２の実施形態の概略的部分分解図である。 セルブロックの第２の実施形態の概略的斜視図である。 セルブロックの第２の実施形態の縦断面図である。 セルブロックの第３の実施形態の概略的部分分解図である。 セルブロックの第３の実施形態の概略的斜視図である。 セルブロックの第３の実施形態の縦断面図である。 バッテリの概略図である。
相互に対応する部分には、全ての図面で同じ記号が付けられている。
図１から１０には、バッテリ２のためのセルブロック１の、３つの異なる実施形態がさまざまな概略図で示されている。この種のセルブロック１はセル接合体とも呼ばれる。図１１は、電気的に相互に直列および／または並列に接続されている、複数のこの種のセルブロック１を持つ、１つのバッテリ２を示している。
このセルブロック１は、それぞれ電気的に相互に直列および／または並列に接続されている複数の電気化学的単一セル３を含み、単一セルはフラットセルとして形成されていて、セルブロック１内で、基本的に相互に平行に方向付けられ、また前後に配置されている。フラットセルとして形成されている単一セル３は、それぞれ２つの対向して位置する前面を持ち、この面は環状の縁面よりもはるかに大きい。
第１の、図１から４に示されている実施例、および第２の、図５から７に示されている実施例では、この単一セル３は角柱状のフラットセルとして形成されていて、金属製のセルケースを備え、この際に各々の単一セル３のセル電極３．１、３．２、すなわち１つの電気的正極および１つの電気的負極が単一セル３のその上方の長辺上に配置されている。第３の、図８から１０に示されている実施例では、単一セル３が、いわゆるポーチセルとして形成されていて、このポーチセルでは電気化学的に活性な電極フィルムユニットと電解液がフィルム状の被覆に囲まれていて、フィルム状の被覆の縁側が溶着されていて、この際にターミナルラグとして金属板形状に形成されているセル電極３．１、３．２が被覆から外へと案内されている。さらにフラットセルとして、ここでは詳細に例示しない、いわゆる双極性フレームフラットセルも可能であり、双極性フレームフラットセルでは１つのフレームが単一セル３に組み込まれていて、また２つの電気伝導的な金属製の被覆金属板を備え、被覆金属板がそれぞれ単一セル３の電極３．１、３．２として形成される。
この単一セル３は、単一セル３がこのようにして力結合でおよび／または形状結合によってセルブロック１内に固定され、また堅固なセルブロック１として形成されるために、緊締要素を介して相互に緊締されるかまたは圧着される。この場合に、第１の、図１から４に示されている実施形態、ならびに第３の、図８から１０に示されている実施形態では、全ての緊締要素が、単一セル３の温度調整のための温度調整プレート４として形成されていて、温度調整プレートはセルブロック１の対向する長手方向側面上に配置され、また単一セル３と熱伝導的に接続されている。第２の、図５から７に示されている実施形態では、ひとつのこの種の、温度調整プレート４として形成されている緊締要素のみを備え、その結果単一セル３の正しい保持を確実にするために、温度調整プレート４としては形成されていない、さらなる緊締要素５を必要とする。このさらなる緊締要素５は温度調整プレート４の領域内で、セルブロック１の対向する長手方向側面上に、第２の実施例ではセルブロック１の上面の領域に配置されている。
この温度調整プレート４は、単一セル３をセルブロック１へと緊締および圧着するための緊締要素としての機能と並んで、さらに単一セル３の温度調整、すなわち、単一セルを最適な作動温度にするかまたは最適な作動温度に維持するために、単一セル３の冷却および／または過熱に使われる。このために実施例に示されている温度調整プレート４は、ダクト６が貫通しており、また、例えば空気、水、冷却剤である、温度調整媒体が貫流可能であるか、貫流する。温度調整プレートは加えて２つの接続要素７を備え、それを介してそれぞれの温度調整プレート４が温度調整回路、例えば空調回路または車両の冷却剤回路と接続される。代替としてまたは付加的に、それぞれの温度調整プレート４は、さらにここには示されていない実施形態において、例えば冷却源および／または熱源と、例えば少なくとも１つのペルティエ素子もしくは少なくとも１つの、いわゆる加熱路として形成された加熱ユニットと熱伝導的に接続されることが可能である。このペルティエ素子ないしは加熱路は例えば温度調整プレート４の、単一セル３とは反対側の背側に配置されている。
この温度調整プレート４はそれぞれ直接、またはここで示されている実施形態のように、単一セル３と温度調整プレート４間に取り付けられている電気的に絶縁する熱伝導フィルム８を介して、それぞれ単一セル３と熱伝導的に接続されている。熱伝導フィルム８の代替として、単一セル３とそれぞれの温度調整プレート４の間の、ここには図示されていない、電気的に絶縁し、かつ良好に熱伝導をする注形コンパウンドも可能である。
熱伝導フィルム８ないしは注形コンパウンドを介して、それぞれの温度調整プレート４は単一セル３に対して電気的に絶縁されている。加えて単一セル３とそれぞれの温度調整プレート４間の許容誤差調整が可能であり、この結果、許容誤差が出現した場合も良好なまた確実なそれぞれの温度調整プレート４と単一セル３との熱的結合が確保される。
図１から７の、第１と第２の実施例に、角柱状のフラットセルとして形成された、金属製のケースを持つ単一セル３で示されているように、電気的に絶縁する熱伝導フィルム８またはここに示されていない例において注形コンパウンドを介して、この温度調整プレート４が単一セル３の金属製の電気伝導的なケースと熱伝導的に連結することが可能である。電気的に絶縁する、それぞれの熱伝導フィルム８を、単一セル３と各々の温度調整プレート４の間に配列することで、温度調整プレート４は単一セル３から電気的に絶縁されるが、熱伝導フィルム８の非常に良好な熱伝導性から、単一セル３とは非常に良好に熱伝導的に接続されている。
第３の、図８から１０に示されている実施例には、２つの温度調整プレート４が、セル連結材９を介して、ターミナルラグとして形成された単一セル３のセル電極３．１、３．２と熱伝導的に接続されている。ターミナルラグとして形成されたセル電極３．１、３．２は、Ｕ字形の金属製セル連結材９で、例えば超音波溶接によって、または抵抗溶接によって一体接合で連結されていて、その結果この温度調整プレート４はセル連結材９を、またターミナルラグとして形成されたセル電極３．１、３．２を介して、ポーチセルとして形成された単一セル３のセル内部と、すなわち電極フィルムユニットおよび電解液と熱伝導的に接続されている。温度調整プレート４をセル連結材９に対して電気的に絶縁するために、ここでもそれぞれ熱伝導フィルム８が各々の温度調整プレート４と単一セル３ないしはセル連結材９の間に配置されている。
さらに、ここには示されていない実施形態において、代替としてまたは付加的に、例えばそれぞれの温度調整プレート４と単一セル３とを、冷却バーまたは冷却金属板を介して熱的に結合することが可能であり、この際に必要である場合は熱伝導フィルム８または注形コンパウンドを使用することも可能で有る。
セルブロック１内に単一セル３を正しく緊締するために、温度調整プレート４はそれぞれ緊締装置の１つの構成部品である。このような緊締装置は、２つのプレッシャプレート１０を備え、これはそれぞれセルブロック１の横側、すなわちそれぞれセルブロック１の前面に配置されている。さらに緊締装置は、プレッシャプレート１０を温度調整プレート４と接続するための連結要素１１を備える。この温度調整プレート４は、緊締力または圧力を１つのプレッシャプレート１０から他のプレッシャプレートへと、すなわちセルブロック１の一側面から他の側面へと伝えるために、プレッシャプレート１０間にそれぞれ配置されている。この連結要素１１は、プレッシャプレート１０と各々の温度調整プレート４との長さが変更可能な接続を可能にするように形成されていて、その結果許容誤差が調整可能であり、またプレッシャプレート１０のそれぞれの温度調整プレート４への接近の増加、およびその結果としての２つのプレッシャプレート１０相互の接近の増加によって、前以て設定された緊締または圧着に調整することができる。
例えばこの連結要素１１は、ここで示されているように、プレッシャプレート１０を温度調整プレート４とねじ止めするためのねじとして形成されていて、これはそれぞれのプレッシャプレート１０内の開口１２を通して貫通案内され、それぞれの温度調整プレート４内にねじ止めされていて、この際にねじ頭は、各々のプレッシャプレート１０の温度調整プレート４とは反対側の側方の領域に留まり、その結果ねじでプレッシャプレート１０を温度調整プレート４へねじ付けることで、プレッシャプレートは温度調整プレート４に対して押し付けられる。このねじは、温度調整プレート４内へのねじ込みが増えることによって、それぞれのプレッシャプレート１０の温度調整プレート４への接近の増加が可能になるため、長さが変更可能な連結要素１１である。これを確実にするために、温度調整プレート４内には、特に図３、７および１０に示されているように、ねじ穴１３が必要であり、ねじ穴は少なくとも、ねじとして形成された連結要素１１の最大可能なねじ込みと同じ深さが必要である。
代替として、ここには示されていない実施形態において、この連結要素１１は例えばスレッドロッドとして形成されていることができ、スレッドロッドは温度調整プレート４に固定配置されている。従ってプレッシャプレート１０はスレッドロッド上に摺動可能であり、この際にスレッドロッドはプレッシャプレート１０内の開口１２を通して案内されまたスレッドロッド上に締め付けるナットを介して、温度調整プレート４上にねじで取り付けられていて、これによってプレッシャプレートの温度調整プレート４への接近が増加し、これによってプレッシャプレート１０は相互に近づき、その間に配置されている単一セル３の緊締が増加する。
さらにここには示されていない実施例において、それぞれの温度調整プレート４は１つのプレッシャプレート１０と例えば一体接合で、形状結合でおよび／または力結合で、固定連結されていて、その結果単一セル３をセルブロック１へと緊締することは、それぞれ他方のプレッシャプレート１０とそれぞれの温度調整プレート４とのねじ付けを増加することによって行う。
ここで示されている実施例では、セルブロック１内の単一セル３は縁側の枠要素１４、１５、１６によって少なくとも部分的に囲まれている。別の、ここには示されていない実施例では、セルブロック１が例えば双極性フレームフラットセルとして形成されている単一セル３によって形成されていて、この種の縁側の枠要素１４、１５、１６は単一セル３の構成部品である。
第１と第２の、図１から７に示されている実施例では、第１のおよび第２の枠要素１４、１５が合成樹脂からなるスペーサとも呼ばれる、間隔保持部材であって、単一セル３間ないしはセルブロック１の単一セル３の前面と各々のプレッシャプレート１０との間に形成されていて、この際にそれぞれ縁側の枠要素と、１つのそれぞれの単一セル３の前面を被覆する中央領域を備えている。第１の枠要素１４によって単一セル３は定義された間隔を持って相互に保持されまた対向して電気的に絶縁されている。セルブロック１の単一セル３の前面と、各々のプレッシャプレート１０の間に、それぞれ第２の枠要素１５が配置されていて、それには各々の単一セル３の前面の方向に縁側の枠要素が形成されているのみである。セルブロック１の長手方向上面上には、各々の枠要素１４、１５の縁側の枠構成領域が、その間をセル電極３．１、３．２が貫通案内可能であるように、相互に距離を持って有る。
この単一セル３はセル電極３．１、３．２上に配置されているセル連結材９によって、この例では直列に電気的に相互に接続されていて、しかしながら単一セルはさらなる実施例では平行に接続されていることができ、またはセルブロック１は、相互に、電気的に直列および電気的に並列に接続されている単一セル３を持つことができる。セル連結材基板１７にまとめられている、このセル連結材９は、例えば重なり合いを持つレーザー溶接でセル電極３．１、３．２と接続されている。セル連結材素材１７は２つのセルブロック電極１７．１、１７．２を備え、これを介してセルブロック１は電気的に接続可能である。
第３の、図８から１０に示されている実施例には、ポーチセルとして形成された単一セル３は、第３の枠要素１６によってセルブロック１内に固定され、また定義された間隔が維持されている。すなわち第３の枠要素１６は、それぞれ中央に縁側を枠状領域で囲まれた成形部を持ち、その中にそれぞれの単一セル３が取り付けられている。個々の単一セル３は、２つのこの種の、各々の単一セル３の１つの前面上の縁側に当接する、第３の枠要素１６の間に挾まれている。セルブロック１の緊締によって発生される押し付け力によって、単一セル３は堅固に第３の枠要素１６の間に挟持され、また力結合でおよび／または形状結合によってセルブロック１内に保持される。
ターミナルラグとして形成された、隣接する単一セル３のセル電極３．１、３．２は、第３の枠要素１６に取り付けられている、Ｕ字形の金属製のセル連結材９を介して、電気的に相互に接続されている。このために、セル電極３．１、３．２は例えば超音波溶接によって、または抵抗溶接によってセル連結材９に取り付けられている。これを可能にするために、第３の枠要素１６は２つの対向して位置する側にセル接合領域１８を持ち、セル接合領域にはそれぞれ１つのセル連結材９が据え付けられている。この第３の枠要素１６のセル連結材９およびセル接合領域１８はそれぞれ陥凹部を持つ。この陥凹部は対応した形を持つツールを受入れるために使われ、このツールは超音波溶接による場合、それぞれのセル電極３．１、３．２と各々のセル連結材９との接触のために支持部として利用される。これによって、各々のセル電極３．１、３．２および各々のセル連結材９が溶接の際に適当な力で相互に押し付けられることが可能となり、その結果面状の重なり合いが保証され、また作成された接続は相応に良好な電気伝導性を持つ。
示されている全ての実施形態では、温度調整プレート４は最大で、相互に平行に方向付けられ、また前後に配置されている、それぞれのセルブロック１の枠要素１４、１５、１６の全てを一緒にした長さである。このようにして、単一セル３の堅固な緊締は、プレッシャプレート１０がそれぞれの温度調整プレート４に完全に接近した場合に保証される。これを枠要素１４、１５、１６の幅許容誤差にも確保するために、温度調整プレート４が幾分短く形成されている場合は有利であって、その結果幾つかの枠要素１４、１５、１６が僅かにより薄く形成されている場合も、単一セル３はプレッシャプレート１０によって充分に締め付けられる。
第１および第３の実施例では、セルブロック１はそれぞれ２つの温度調整プレート４を有し、この温度調整プレートがセルブロック１の対向する長手方向側面上に配置されているが、すでに２つの温度調整プレート４を介して単一セル３を正しく緊締することが可能であることから、その緊締装置は単に、この２つの温度調整プレート４と、２つのプレッシャプレート１０と、連結要素１１を備えるのみである。すなわち、さらなる緊締要素５を必要としない。
第２の、図５から７に示されている実施例では、セルブロック１は１つの温度調整プレート４のみを持つことから、単一セル３をセルブロック１内に正しく保持するためにはさらなる緊締要素５が必要であり、すなわちこの緊締装置は、この実施例では、温度調整プレート４、プレッシャプレート１０および連結要素１１と並んで、付加的にさらなる緊締要素５を含む。既に説明したように、この温度調整プレート４は、ここではセルブロック１の下側の長手方向側に配置されていて、さらなる緊締要素５は、温度調整プレート４に対向する、セルブロック１の長手方向側の領域内に、すなわちここに示されている例では、セルブロック１の上方の長手方向側の領域内に配置されている。
このさらなる緊締要素５は、ここに示されている第２の実施例では、緊締ロッドとして形成されている。しかしながら代替として、ここには示されていない実施形態において、このさらなる緊締要素５は、例えば固定ストラップとして形成されていることもでき、固定ストラップは、両方のプレッシャプレート１０を含めてセルブロック全体の長手方向に掛け渡され、この場合固定ストラップを緊張させることで単一セル３を緊締し、圧着することができる。
ここに示されている実施例で使用された、緊締ロッドとして形成されているさらなる緊締要素５は、セルブロック１の上方の長手方向側の角領域に、１つのプレッシャプレート１０から他のプレッシャプレートへと、セルブロック１の長手方向に沿って配置されている。この際にこれらは、単一セル３を取り囲む第１と第２枠要素１４、１５内の穴１９、ならびにプレッシャプレート１０内の１つの付加的な開口２０を通って案内され、別のプレッシャプレート１０内で、一体接合で、形状結合で、および／または力結合で取り付けられている、例えばここに示されているように、別のプレッシャプレート１０内に配置されているねじ要素２１内に、ねじ込まれる。緊締ロッドとして形成されたさらなる緊締要素５は、少なくとも部分的にスレッドロッドとして形成されていて、すなわち緊締要素はその両端にそれぞれねじ山を持つ。このようにしてスレッドロッドは１つの端部でのプレッシャプレート１０のそれぞれのねじ要素２１内にねじ込まれ、他のプレッシャプレート１０を貫通して案内された他の端部上にはそれぞれナット２２がねじ付けされ、その結果これらのプレッシャプレート１０は、各々の緊締ロッドとして形成されたさらなる緊締要素５のねじ山上への、ナット２２のねじ付けを増加することで、相応に緊締することができる。
図１１に示されたバッテリ２は、複数のこのようなセルブロック１を含み、セルブロックは電気的に相互に、直列および／または並列に接続されている。このようにして、各々の使用の目的に必要な電圧、電流および蓄電能力を備えているバッテリ２は形成されている。
温度調整プレート４または複数の温度調整プレート４が、従来技術から周知の緊締要素に取って代わることができ、またまたこれゆえにセルブロック１がより小さく形成されるため、緊締要素を、または少なくとも緊締要素の１つを、温度調整プレート４として形成することで、セルブロック１の、またこれによってバッテリ２の重量と価格低減、ならびにセルブロック１をバッテリ２内へ取付けるために必要な構造空間の減少が達成される。すなわち１つの構成部品、温度調整プレートで、同時に２つの機能を果たすことができ、セルブロック１へと単一セル３を緊締すること、ならびに単一セルの温度調整、すなわち、単一セル３を最適な作動温度にするかまたは最適な作動温度に維持するための、単一セルの冷却および／または加熱である。バッテリ２内のセルブロック１のために必要とされる構造空間が僅かであるため、バッテリ２もより小さく形成されていて、その結果バッテリ２も例えば車両内で、より僅かな構造空間を必要とする。
このバッテリ２は例えば車両用バッテリであって、特に電気車両のための、ハイブリッド駆動を備える車両のための、または燃料電池車両のためのトラクションバッテリである。このような種類のトラクションバッテリは、車両を駆動するための電気エネルギのエネルギーアキュムレータとして使われる。
特に、可能となったセルブロック１をより小さく形成すること、またこれによって、複数のこのセルブロック１を持つバッテリ２は構造空間と重量低減が達成され、これは特に、バッテリ２または複数のこのようなバッテリ２のために提供される構造空間が制限されている、電気車両、ハイブリッド駆動を備える車両、または燃料電池車両でのトラクションバッテリとしての使用のためには大きな意味を持つ。構造空間の低減によってさらなるこの種のバッテリ２を使用することが可能で、これによって例えば車両の走行距離を長くすること、または同じバッテリ数で、乗客と荷物のために車両内により大きな空間を提供することができる。さらに達成された重量低減によって、より少ない重量のゆえに車両のエネルギ消費が達成され、その結果両の走行距離が長くなり、また加えて、車両の車両総重量がより少ないことから車両内へのより高い積載が達成される。セルブロック１とバッテリ２の価格低減が達成されることによって、車両用バッテリとしての使用する場合、車両の価格低減も達成される。
１ セルブロック
２ バッテリ
３ 単一セル
３．１、３．２ セル電極
４ 温度調整プレート
５ さらなる緊締要素
６ ダクト
７ 接続要素
８ 熱伝導フィルム
９ セル連結材
１０ プレッシャプレート
１１ 連結要素
１２ 開口
１３ ねじ穴
１４ 第１枠要素
１５ 第２枠要素
１６ 第３枠要素
１７ セル連結材素材
１７．１、１７．２ セルブロック電極
１８ セル接合領域
１９ 穴
２０ 付加的開口
２１ ねじ要素
２２ ナット

Claims (7)

  1. バッテリ（２）のためのセルブロック（１）であって、複数の電気化学的単一セル（３）を備え、前記単一セルは、電気的に相互に直列および／または並列に接続され、フラットセルとして形成されており、前記セルブロック（１）内で、基本的に相互に平行に方向付けられ、かつ前後に配置され、少なくとも１つの緊締要素によって相互に緊締されている、セルブロック（１）において、
    前記緊締要素が、前記単一セル（３）の温度調整のための温度調整プレート（４）として形成されており、前記温度調整プレートが、前記セルブロック（１）の長手方向側面に配置され、かつ前記単一セル（３）と熱伝導的に接続されていること、
    前記温度調整プレート（４）が、緊締装置の構成部品の１つであって、前記緊締装置が、２つのプレッシャプレート（１０）を有し、前記プレッシャプレートがそれぞれ前記セルブロック（１）の横面に配置され、前記プレッシャプレート（１０）の少なくとも１つを前記温度調整プレート（４）と接続するための少なくとも１つの連結要素（１１）を備えること、
    前記連結要素（１１）が、前記プレッシャプレート（１０）の少なくとも１つを前記温度調整プレート（４）にねじ止めするためのねじとして形成されていること、および
    前記単一セル（３）が、縁側に枠要素（１４，１５，１６）を備え、または前記セルブロック（１）内で縁側の枠要素（１４，１５，１６）によって少なくとも部分的に囲まれており、前記温度調整プレート（４）の最大長さが、相互に平行に方向付けられ、かつ前後に配置されている前記セルブロック（１）の枠要素（１４，１５，１６）全体の組み合わせ長さに等しいことを特徴とする、セルブロック（１）。
  2. 前記セルブロック（１）の対向する長手方向側面に配置されている、２つの温度調整プレート（４）を含むことを特徴とする、請求項１に記載のセルブロック（１）。
  3. 前記単一セル（３）を緊締するための少なくとも１つのさらなる緊締要素（５）を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載のセルブロック（１）。
  4. 前記さらなる緊締要素（５）が、緊締ロッドまたは固定ストラップとして形成されていることを特徴とする、請求項３に記載のセルブロック（１）。
  5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の少なくとも１つのセルブロック（１）を備えるバッテリ（２）。
  6. 電気的に相互に直列および／または並列に接続されている複数のセルブロック（１）を含む、請求項５に記載のバッテリ（２）。
  7. 前記バッテリ（２）が、車両用バッテリであることを特徴とする、請求項５または６に記載のバッテリ（２）。
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