WO2009080151A1 - Batterie als flachzellenverbund mit einer wärmeleitplatte - Google Patents

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Jens Meintschel
Dirk Schroeter
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Definitions

  • the invention relates to a battery with a heat conducting plate for tempering the battery, wherein the battery has a plurality of parallel and / or serially interconnected individual cells, which are formed for example as flat cells and each surrounded by a cell housing and heat conductively connected to the heat conducting.
  • various batteries such as a lithium-ion battery, known to dissipate the resulting heat loss
  • the battery comprises several parallel and / or serially interconnected single cells, in particular flat cells.
  • the cooling of the battery and the individual cells is generally carried out directly by means of pre-cooled air passed between the individual cells or indirectly via the air conditioning circuit.
  • the single cells are heat conductive with one of a heat conducting medium, such as. B. the coolant of the air conditioning circuit, flowed through heat conducting plate, which is arranged on the head or bottom side.
  • the heat generated during charging and discharging of the individual cells can be dissipated by means of the heat conducting medium flowing through the heat conducting plate.
  • a channel structure is arranged within the heat conducting plate, which can be fed via connecting points to the heat conducting medium.
  • the heat transfer plate supplied and transmitted to the heat transfer medium heat is then dissipated through the associated junction in the air conditioning circuit.
  • the invention has for its object to provide a battery that is simple and inexpensive constructed at the highest possible heat transfer.
  • the object is achieved by the features specified in claim 1.
  • Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • the invention relates to a battery with a heat conducting plate for tempering the battery.
  • the battery has a plurality of parallel and / or serially interconnected individual cells, which are each surrounded at least partially by a cell housing and heat conductively connected to the heat conducting plate.
  • the cell housing of each individual cell on two flat, plate-shaped and mutually corresponding housing side walls, between which a cell interior is arranged, which is surrounded at the edge by a partially open housing frame.
  • the housing side walls of the cell housing in sections over the length of the respective flat cell outgoing side wall element, which is angled towards the cell interior and forms at least a portion of a housing side wall arranged transverse to the housing wall ,
  • the heat transfer surface is also increased, thus enabling improved cooling of the individual cells.
  • the length of the individual cell is understood in particular to be the maximum length of the cell interior, which is usually surrounded by housing side walls, which terminate at the top and bottom sides with the edge of the cell interior.
  • the angled side wall element is arranged parallel to the heat conducting plate.
  • the heat can be dissipated easily and effectively via the adjacent heat conducting plate with a high heat transfer surface, so that the individual cells and thus the battery are well tempered.
  • the housing side walls lying opposite each other and corresponding to one another in sections each have at least one side wall element, which are angled towards each other in the direction of the cell interior and which form a housing wall arranged transversely to the housing side walls.
  • both housing side walls are used for heat transfer.
  • the respective side wall element is angled at least 90 °.
  • the at least one angled side wall element at least partially forms an upper or lower housing wall in the open area of the housing frame.
  • the flat cell consists of a flat, rectangular cell interior or core, which is surrounded by a housing frame which circumscribes these regions and is open towards the pole terminals of the individual cell, on which the two flat, plate-shaped housing side walls corresponding to one another are arranged.
  • the or the side wall elements between the poles or pole lugs of a single individual cell are arranged and thus at least partially form the upper housing wall at an angle.
  • the plate-shaped housing side walls are designed to be live, the poles standing as flag-like extensions over the length of the single cell. Also, it may be in the individual cells to another suitable cell shape, z. B. a round cell, act.
  • the spacer element may be profile-like in the form of individual profile elements or sheet-like in the form of a spacer board, which are positively, positively and / or cohesively applied to the angled side wall element or is.
  • the spacer element is preferably made of an electrically insulating material, for. B. plastic.
  • the sidewall element is in particular made of a heat and electrically conductive material, in particular aluminum.
  • the spacer element also sets a predeterminable distance, a so-called heat-conducting gap, between the cell housing, in particular the angled side wall element of the respective single cell and the heat conducting plate.
  • a heat-conducting gap By adjusting the heat-conducting gap, an efficient heat dissipation of the heat to be dissipated by the individual cells to the heat conducting plate is made possible by this heat-conducting gap being filled, for example, with a heat-conducting and electrically insulating medium.
  • For efficient heat dissipation from the individual cells that ordinarily an allowed maximum temperature have (in particular, for example, 5O 0 C), are also in the spaces between the individual cells, for example, heat conducting, preferably of aluminum, can be disposed.
  • the arrangement of politiciansleitstäben the resulting heat of the individual cells is passed directly over the heat conduction to the heat conduction.
  • the battery housing, the spaces between the heat conducting plate and individual cells and the spaces between the individual cells themselves provided with a particular electrically insulating and preferably heat conductive potting compound and / or an electrically insulating and preferably heat conductive foam.
  • the potting compound and / or foam completely fill the battery case.
  • the spaces within the battery case are efficiently used for heat dissipation, at the same time the stability of the entire battery case is increased.
  • casting compound for example, polyurethane foams, epoxy resins and / or silicones are filled in the interstices.
  • the interspaces are low-bubble and particularly preferably bubble-free.
  • the battery according to the invention in particular a vehicle battery, can be used in a vehicle with a hybrid drive and / or in a vehicle powered by fuel cells, in particular for a motor vehicle for transporting persons.
  • FIG. 1 schematically shows a perspective view of a single cell designed as a flat cell
  • FIG. 2 shows an exploded view of the two housing side walls for the flat cell according to FIG. 1
  • 3 is a schematic perspective view of a cell assembly of FIG
  • FIG. 4 is a schematic plan view of the cell assembly according to FIG. 3,
  • FIG. 5 is a sectional view of the cell assembly shown in Figure 4,
  • FIG. 6 is an enlarged sectional view of that shown in FIG.
  • FIG. 7 shows in perspective an exploded view of a cell composite according to FIGS. 3 to 5.
  • FIG. 1 a single cell 1 is shown in perspective as a flat cell (referred to below as flat cell 1). The invention will be described below with reference to a flat cell 1.
  • the flat cell 1, in particular the cell core is surrounded by a cell housing 2 at least partially.
  • the cell housing 2 comprises, for example, two flat, in particular plate-shaped and mutually corresponding housing side walls 3, which are arranged on an at least partially open, narrow housing frame 4.
  • the housing frame 4 surrounds the cell core largely encircling and is designed to be open in the region of poles 5 of the respective flat cell 1. In the exemplary embodiment, the housing frame 4 is open at the top.
  • the plate-shaped housing side walls 3 are guided and preferably made of aluminum.
  • the housing frame 4 is preferably for electrical insulation of an electrically insulating material, for. B. plastic.
  • the poles 5 of the flat cell 1 are each formed as a flag-like extension of the voltage-carrying housing side walls 3. Between the poles 5, at least one side wall element 6 of one of the housing side walls 3 is angled toward the cell interior by approximately 90 ° and forms a section of a housing wall 7 arranged transversely to the housing side wall 3.
  • FIG. 2 shows an exploded view of the flat, plate-shaped and mutually corresponding housing side walls 3 of the flat cell 1 without cell core.
  • both of the housing side walls 3 on the pole side have in sections a side wall element 6 extending beyond the length of the flat cell 1, which is angled, in particular bent by 90 °.
  • FIG. 3 shows a cell network Z of flat cells 1 which, depending on the application, are connected in parallel and / or in series with one another.
  • the flat cells 1 according to FIGS. 1 and 2 are arranged parallel to one another in such a way that their poles 5 are aligned in one direction, in the exemplary embodiment to the upper housing wall 7.
  • Head or front side is arranged on the flat cells 1, a heat conduction plate 8 for temperature control of the cell assembly Z.
  • a heat conducting medium in particular a coolant, for. B. cooling air or a liquid cooling medium, is flowed through.
  • connection points 9 are provided for feeding and discharging the cherriesleitmediums connection points 9 are provided.
  • the heat conducting plate 8 has at intervals corresponding to the staggered poles 5 of the flat cells 1 cuts 10 or through holes through which the poles 5 protrude.
  • two, in particular electrically isolated, poles 5 of two contiguous flat cells 1 are arranged in these incisions 10.
  • an electrically insulated material for.
  • epoxy resin arranged for example, epoxy resin, arranged.
  • each pole 5, an associated recess 10 or an average bore in the heat conduction plate 8 may be provided (not shown in detail).
  • the spacer element 11 may be formed, for example, as a profile element, in particular as an L-profile.
  • the spacer element 11 is a plastic molding.
  • the spacer element 11 is further a predeterminable distance, the so-called heat-conducting gap 12, between the upper housing wall 7 and the heat conducting plate 8 adjustable.
  • an insulating element 14 which has an electrically insulating and elastic property, can additionally be arranged on the heat-conducting plate 8.
  • the insulating element 14 is formed for example as a spring mat or spring element, in particular of an elastic material.
  • the insulating member 14 has in analogy to the heat conducting plate 8 at regular intervals to the staggered poles 5 corresponding recesses 13, in which the poles 5 are inserted.
  • a fastener 15, z. B. a ferrule placed by which the flat cells 1 are held and fixed to the heat conducting plate 8.
  • the insulating member 14 thus also serves to compensate for component tolerances and thermal expansion.
  • the fastening element 15 can also serve for contacting.
  • two exposed poles 5 of the flat cells 1 arranged at the edge are designed as voltage terminals 16.
  • FIG. 4 shows a plan view of the cell assembly Z of flat cells 1 shown in FIG. 3 with the heat-conducting plate 8 arranged on the top side.
  • FIG. 5 shows a sectional representation V-V of the cell assembly Z shown in FIGS. 3 and 4 with the heat-conducting plate 8 arranged on the top side and insulating element 14 lying above it, which is designed, for example, as a spring mat.
  • an electrically insulating and thermally conductive potting compound 17, z In intermediate spaces between the parallel juxtaposed flat cells 1 is suitably an electrically insulating and thermally conductive potting compound 17, z.
  • polyurethane foam As polyurethane foam, arranged.
  • the potting compound 17 or the foam in the heat-conducting gap 12 may be arranged for improved heat transfer.
  • FIG. 6 shows an enlarged head-side cutout of flat cells 1 with the part of the housing side wall 5 bent according to the invention by 90 °.
  • electrically insulating and preferably thermally conductive potting compound 17 or an electrically insulating and preferably thermally conductive foam is shown in more detail.
  • the potting compound 17 or the foam fills the battery housing, not shown in detail, surrounding the cell assembly Z completely.
  • FIG. 7 shows an exploded view of the cell assembly Z shown in perspective in FIGS. 3 to 6.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterie mit einer Wärmeleitplatte (8) zum Temperieren der Batterie, wobei die Batterie mehrere parallel und/oder seriell miteinander verschaltete Einzelzellen (1) aufweist, die jeweils zumindest bereichsweise von einem Zellengehäuse (2) umgeben und Wärme leitend mit der Wärmeleitplatte (8) verbunden sind. Erfindungsgemäß weist zumindest eine der Gehäuseseitenwände (3) des Zellengehäuses (2) abschnittsweise ein über die Länge der jeweiligen Einzelzelle (1) hinausgehendes Seitenwandelement (6) auf, das gegenüber der Gehäuseseitenwand (3) in Richtung zum Zelleninneren abgewinkelt ist und zumindest einen Abschnitt einer quer zur Gehäuseseitenwand (3) angeordneten Gehäusewand (7) bildet.

Description

Batterie als Flachzellenverbund mit einer Wärmeleitplatte
Die Erfindung betrifft eine Batterie mit einer Wärmeleitplatte zum Temperieren der Batterie, wobei die Batterie mehrere parallel und/oder seriell miteinander verschaltete Einzelzellen aufweist, die beispielsweise als Flachzellen ausgebildet und jeweils von einem Zellengehäuse umgeben sowie Wärme leitend mit der Wärmeleitplatte verbunden sind.
Nach dem Stand der Technik sind verschiedene Batterien, wie zum Beispiel eine Lithium- Ionen-Batterie, bekannt, die um die entstehende Verlustwärme abzuführen, üblicherweise gekühlt werden. Die Batterie umfasst dabei mehrere parallel und/oder seriell miteinander verschaltete Einzelzellen, insbesondere Flachzellen. Die Kühlung der Batterie und derer Einzelzellen erfolgt im Allgemeinen direkt mittels zwischen den Einzelzellen geführter vorgekühlter Luft oder indirekt über den Klimakreislauf. Bei der indirekten Kühlung sind die Einzelzellen Wärme leitend mit einer von einem Wärmeleitmedium, wie z. B. dem Kühlmittel des Klimakreislaufs, durchströmten Wärmeleitplatte verbunden, die kopfseitig oder bodenseitig angeordnet ist. Die bei Laden und Entladen der Einzelzellen entstehende Wärme ist mittels des die Wärmeleitplatte durchströmenden Wärmeleitmediums abführbar. Zum Führen des Wärmeleitmediums ist innerhalb der Wärmeleitplatte eine Kanalstruktur angeordnet, der über Anschlussstellen das Wärmeleitmedium zuführbar ist. Die der Wärmeleitplatte zugeführte und auf das Wärmeleitmedium übertragende Wärme wird anschließend über die zugehörige Anschlussstelle in den Klimakreislauf abgeführt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Batterie anzugeben, die bei einem möglichst hohen Wärmeübergang einfach und kostengünstig aufgebaut ist. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung betrifft eine Batterie mit einer Wärmeleitplatte zum Temperieren der Batterie. Die Batterie weist mehrere parallel und/oder seriell miteinander verschaltete Einzelzellen auf, die jeweils zumindest bereichsweise von einem Zellengehäuse umgeben sowie Wärme leitend mit der Wärmeleitplatte verbunden sind. Dabei weist das Zellengehäuse einer jeden Einzelzelle zwei ebene, plattenförmige und zueinander korrespondierende Gehäuseseitenwände auf, zwischen denen ein Zelleninneres angeordnet ist, das randseitig von einem abschnittsweise offenen Gehäuserahmen umgeben ist. Um einen möglichst hohen Wärmeübergang von der Einzelzelle zur Wärmeleitplatte zu ermöglichen, weist zumindest eine der Gehäuseseitenwände des Zellengehäuses abschnittsweise ein über die Länge der jeweiligen Flachzelle hinausgehendes Seitenwandelement auf, das in Richtung zum Zelleninneren abgewinkelt ist und zumindest einen Abschnitt einer quer zur Gehäuseseitenwand angeordneten Gehäusewand bildet. Durch eine hieraus resultierende, gegenüber herkömmlichen Einzelzellen vergrößerte Gehäuseoberfläche ist die Wärmeübergangsfläche ebenfalls vergrößert und somit eine verbesserte Kühlung der Einzelzellen ermöglicht. Unter der Länge der Einzelzelle wird dabei insbesondere die maximale Länge des Zelleninneren verstanden, welches üblicherweise von Gehäuseseitenwänden, welche mit dem Rand des Zelleninneren ober- und unterseitig abschließen, umgeben sind.
Bevorzugt ist das abgewinkelte Seitenwandelement parallel zur Wärmeleitplatte angeordnet. Hierdurch kann die Wärme einfach und effektiv über die angrenzende Wärmeleitplatte mit einer hohen Wärmeübergangsfläche abgeführt werden, so dass die Einzelzellen und somit die Batterie gut temperierbar sind.
In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung weisen die einander gegenüberliegenden und zueinander korrespondierenden Gehäuseseitenwände abschnittsweise jeweils mindestens ein Seitenwandelement auf, die zueinander in Richtung zum Zelleninneren abgewinkelt sind und die die quer zu den Gehäuseseitenwänden eine angeordnete Gehäusewand bilden. Somit werden beide Gehäuseseitenwände für einen Wärmeübergang verwendet. Bevorzugt ist das jeweilige Seitenwandelement mindestens um 90° abgewinkelt. Insbesondere bei einer als Flachzelle ausgebildeten Einzelzelle bildet das zumindest eine abgewinkelte Seitenwandelement zumindest bereichsweise eine obere oder untere Gehäusewand im offenen Bereich des Gehäuserahmens auf. Dabei besteht die Flachzelle aus einem flachen rechteckförmigen Zelleninneren oder Kern, der von einem diesen bereichsweise umlaufenden und zu den Polanschlüssen der Einzelzelle hin offenen Gehäuserahmen umgeben ist, an welchem die zwei ebenen, plattenförmigen und zueinander korrespondierenden Gehäuseseitenwände angeordnet sind.
Zweckmäßigerweise sind der oder die Seitenwandelemente zwischen den Polen oder Polfahnen einer einzelnen Einzelzelle angeordnet und bilden somit bei Abwinklung zumindest bereichsweise die obere Gehäusewand.
Darüber hinaus sind die plattenförmigen Gehäuseseitenwände Spannung führend ausgebildet, wobei die Pole als fahnenartige Verlängerungen über die Länge der Einzelzelle hinaus stehen. Auch kann es sich bei den Einzelzellen um eine andere geeignete Zellenform, z. B. eine Rundzelle, handeln.
Zur Vermeidung einer elektrischen Kontaktierung des Seitenwandelements und somit der Gehäuseseitenwand mit der Wärmeleitplatte ist ein Distanzelement zwischen diesen angeordnet. Je nach Aufbau und Form der Wärmeleitplatte kann das Distanzelement profilartig in Form von einzelnen Profilelementen oder flächenartig in Form einer Distanzplatine ausgebildet sein, welche auf das abgewinkelte Seitenwandelement form-, kraft- und/oder stoffschlüssig aufgebracht sind bzw. ist.
Das Distanzelement ist bevorzugt aus einem elektrisch isolierendem Material, z. B. Kunststoff. Das Seitenwandelement ist insbesondere aus einem Wärme und elektrisch leitenden Material, insbesondere Aluminium.
Das Distanzelement stellt darüber hinaus einen vorgebbaren Abstand, einen so genannten Wärmeleitspalt, zwischen Zellengehäuse, insbesondere dem abgewinkelten Seitenwandelement der jeweiligen Einzelzelle und der Wärmeleitplatte ein. Durch die Einstellung des Wärmeleitspaltes ist eine effiziente Wärmeableitung der von den Einzelzellen abzugebenden Wärme zur Wärmeleitplatte ermöglicht, indem dieser Wärmeleitspalt beispielsweise mit einen Wärme leitendem und elektrisch isolierendem Medium ausgefüllt wird. Für eine effiziente Wärmeableitung von den Einzelzellen, welche üblicherweise eine zulässige maximale Temperatur-aufweisen (insbesondere z.B. 5O0C), sind zusätzlich in den Zwischenräumen der Einzelzellen beispielsweise Wärmeleitstäbe, bevorzugt aus Aluminium, anordbar. Durch die Anordnung von Wärmeleitstäben wird die entstehende Wärme der Einzelzellen direkt über die Wärmeleitstäbe zur Wärmeleitplatte geführt.
Um eine elektrische Isolation der in dem Batteriegehäuse angeordneten Bauteile sicherzustellen sowie eine einfache und effektive Wärmeableitung über den gesamten Umfang der jeweiligen Einzelzelle zu ermöglichen, sind in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung das Batteriegehäuse, die Zwischenräume zwischen Wärmeleitplatte und Einzelzellen sowie die Zwischenräume zwischen den Einzelzellen selbst mit einer insbesondere elektrisch isolierenden und bevorzugt Wärme leitfähigen Vergussmasse und/oder einem elektrisch isolierenden und bevorzugt Wärme leitfähigen Schaum versehen. Dabei füllen die Vergussmasse und/oder der Schaum das Batteriegehäuse vollständig aus. Hierdurch werden die Zwischenräume innerhalb des Batteriegehäuses effizient zur Wärmeableitung genutzt, wobei gleichzeitig die Stabilität des gesamten Batteriegehäuses erhöht ist. Als Vergussmasse sind beispielsweise Polyurethan- Schäume, Epoxyd-Harze und/oder Silikone in die Zwischenräume eingefüllt. Mittels der Vergussmasse sind die Zwischenräume blasenarm und besonders bevorzugt blasenfrei ausgegossen.
Die erfindungsgemäße Batterie, insbesondere eine Fahrzeugbatterie, ist in einem Fahrzeug mit Hybridantrieb und/oder in einem mit Brennstoffzellen betriebenen Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug zur Personenbeförderung, einsetzbar.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 schematisch eine perspektivische Ansicht einer als Flachzelle ausgebildeten Einzelzelle, Fig. 2 schematisch in Explosionsdarstellung die zwei Gehäuseseitenwänden für die Flachzelle gemäß Figur 1 , Fig. 3 schematisch eine perspektivische Ansicht eines Zellenverbundes von
Flachzellen mit einer beispielsweise köpf- oder polseitig angeordneten
Wärmeleitplatte,
Fig. 4 schematisch eine Draufsicht auf den Zellenverbund gemäß Figur 3,
Fig. 5 eine Schnittdarstellung des in Figur 4 gezeigten Zellenverbundes,
Fig. 6 eine vergrößerte Schnittdarstellung des in Figur 5 gezeigten
Zellenverbundes mit einem kopfseitigen Ausschnitt, und Fig. 7 perspektivisch eine Explosionsdarstellung eines Zellenverbundes gemäß der Figuren 3 bis 5.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In Figur 1 ist perspektivisch eine Einzelzelle 1 als Flachzelle (im Weiteren Flachzelle 1 genannt) dargestellt. Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Flachzelle 1 beschrieben.
Die Flachzelle 1 besteht dabei in nicht näher dargestellter Art und Weise aus aufeinander liegenden elektrochemisch aktiven Folien im Zelleninneren (= Zellenkern). Die Flachzelle 1 , insbesondere der Zellenkern ist von einem Zellengehäuse 2 zumindest bereichsweise umgeben. Das Zellengehäuse 2 umfasst beispielsweise zwei ebene, insbesondere plattenförmige und zueinander korrespondierende Gehäuseseitenwände 3, die an einen zumindest teilweise offenen, schmalen Gehäuserahmen 4 angeordnet sind. Der Gehäuserahmen 4 umgibt dabei den Zellenkern weitgehend umlaufend und ist im Bereich von Polen 5 der jeweiligen Flachzelle 1 offen ausgeführt. Im Ausführungsbeispiel ist der Gehäuserahmen 4 nach oben hin offen.
Die plattenförmigen Gehäuseseitenwände 3 sind Spannung geführt und bevorzugt aus Aluminium. Der Gehäuserahmen 4 ist bevorzugt zur elektrischen Isolation aus einem elektrisch isolierenden Material, z. B. Kunststoff.
Die Pole 5 der Flachzelle 1 sind jeweils als fahnenartige Verlängerung der Spannung führenden Gehäuseseitenwände 3 ausgebildet. Zwischen den Polen 5 ist zumindest ein Seitenwandelement 6 einer der Gehäuseseitenwände 3 zum Zelleninneren um ca. 90° abgewinkelt und bildet einen Abschnitt einer quer zu der Gehäuseseitenwand 3 angeordneten Gehäusewand 7.
Figur 2 zeigt in Explosionsdarstellung die ebenen, plattenförmigen und zueinander korrespondierenden Gehäuseseitenwände 3 der Flachzelle 1 ohne Zellenkern. Dabei weist oder weisen zumindest eine bzw. wie gezeigt beide der Gehäuseseitenwände 3 polseitig abschnittsweise ein über die Länge der Flachzelle 1 hinausgehendes Seitenwandelement 6 auf, das abgewinkelt, insbesondere um 90° gebogen ist. Durch eine daraus resultierende vergrößerte Gehäuseoberfläche der jeweiligen Flachzelle 1 ist eine vergrößerte Wärmeübergangsfläche gegeben und somit eine verbesserte Kühlung der Flachzellen 1 ermöglicht.
Figur 3 zeigt einen Zellenverbund Z von Flachzellen 1 , welche je nach Anwendung parallel und/oder seriell miteinander verschaltet sind. Die Flachzellen 1 gemäß Figuren 1 und 2 sind derart parallel nebeneinander angeordnet, dass deren Pole 5 in eine Richtung, im Ausführungsbeispiel zur oberen Gehäusewand 7 ausgerichtet sind.
Kopf- oder stirnseitig ist auf den Flachzellen 1 eine Wärmeleitplatte 8 zur Temperierung des Zellenverbundes Z angeordnet. Innerhalb der Wärmeleitplatte 8 ist eine nicht näher dargestellte Kanalstruktur angeordnet, welche von einem Wärmeleitmedium, insbesondere einem Kühlmittel, z. B. Kühlluft oder ein flüssiges Kühlmedium, durchströmt wird. Zum Zu- und Abführen des Wärmeleitmediums sind Anschlussstellen 9 vorgesehen.
Die Wärmeleitplatte 8 weist in regelmäßigen Abständen korrespondierend zu den versetzt angeordneten Polen 5 der Flachzellen 1 Einschnitte 10 oder Durchgangsbohrungen auf, durch welche die Pole 5 hindurchragen. Dabei sind in diese Einschnitte 10 jeweils zwei, insbesondere elektrisch isolierte Pole 5 von zwei aneinander angrenzenden Flachzellen 1 angeordnet. Zur elektrischen Isolation der Pole 5 ist zwischen diesen bevorzugt ein elektrisch isoliertes Material, z. B. Epoxydharz, angeordnet. Auch kann je Pol 5 ein zugehöriger Einschnitt 10 oder eine Durchschnittsbohrung in der Wärmeleitplatte 8 vorgesehen sein (nicht näher dargestellt).
Darüber hinaus ist zwischen der Wärmeleitplatte 8 und den Flachzellen 1 , insbesondere der oberen Gehäusewand 7 der Flachzellen 1 , zumindest ein Distanzelement 11 angeordnet, wodurch die Flachzellen 1 und deren Pole 5 gegenüber der Wärmeleitplatte 8 elektrisch isoliert sind. Dabei kann das Distanzelement 11 beispielsweise als Profilelement, insbesondere als ein L-Profil, ausgebildet sein. Bevorzugt ist das Distanzelement 11 ein Kunststoffformteil.
Mittels des Distanzelements 11 ist ferner ein vorgebbarer Abstand, der so genannte Wärmeleitspalt 12, zwischen der oberen Gehäusewand 7 und der Wärmeleitplatte 8 einstellbar.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann auf der Wärmeleitplatte 8 zusätzlich ein Isolierelement 14 angeordnet sein, welches eine elektrisch isolierende sowie elastische Eigenschaft aufweist. Das Isolierelement 14 ist beispielsweise als eine Federmatte oder Federelement, insbesondere aus einem elastischen Material gebildet. Das Isolierelement 14 weist in Analogie zur Wärmeleitplatte 8 in regelmäßigen Abständen zu den versetzt angeordneten Polen 5 korrespondierende Aussparungen 13 auf, in die die Pole 5 eingeführt sind. Darüber hinaus ist auf zwei zusammengesetzte Pole 5 benachbarter Flachzellen 1 ein Befestigungselement 15, z. B. eine Quetschhülse, aufgesetzt, durch welche die Flachzellen 1 an der Wärmeleitplatte 8 gehalten und fixiert sind. Das Isolierelement 14 dient somit auch dem Ausgleich von Bauteiltoleranzen und Wärmedehnungen. Das Befestigungselement 15 kann darüber hinaus der Kontaktierung dienen.
Zur Abnahme der Batteriespannung sind gemäß des dargestellten Zellenverbundes Z zwei frei liegende Pole 5 der randseitig angeordneten Flachzellen 1 als Spannungsanschlüsse 16 ausgebildet.
Figur 4 zeigt eine Draufsicht des in Figur 3 dargestellten Zellenverbundes Z von Flachzellen 1 mit kopfseitig angeordneter Wärmeleitplatte 8.
In Figur 5 ist eine Schnittdarstellung V-V des in Figur 3 und 4 gezeigten Zellenverbundes Z mit kopfseitig angeordneter Wärmeleitplatte 8 und darüber liegendem Isolierelement 14, das beispielsweise als eine Federmatte ausgebildet ist, dargestellt.
In Zwischenräumen zwischen den parallel nebeneinander angeordneten Flachzellen 1 ist zweckmäßigerweise eine elektrisch isolierende und wärmeleitfähige Vergussmasse 17, z. B. ein Epoxyd-Harz, oder alternativ ein entsprechende Eigenschaften aufweisender Schaum, z. B. Polyurethan-Schaum, angeordnet. Auch kann die Vergussmasse 17 oder der Schaum im Wärmeleitspalt 12 für einen verbesserten Wärmeübergang angeordnet sein.
In Figur 6 ist ein vergrößerter kopfseitiger Ausschnitt von Flachzellen 1 mit dem erfindungsgemäß um 90° gebogenen Teil der Gehäuseseitenwand 5 dargestellt.
Dabei ist die in den Zwischenräumen zwischen den Polen 5 benachbarter Flachzellen 1 und zwischen der Wärmeleitplatte 8 und dem oberen Seitenwandelement 6 der jeweiligen Flachzelle 1 im Wärmeleitspalt 12 angeordnete elektrisch isolierende und bevorzugt wärmeleitfähige Vergussmasse 17 oder ein elektrisch isolierender und bevorzugt wärmeleitfähiger Schaum näher dargestellt. Darüber hinaus füllt die Vergussmasse 17 oder der Schaum auch das nicht näher dargestellte, den Zellenverbund Z umgebende Batteriegehäuse vollständig aus.
Figur 7 zeigt eine Explosionsdarstellung des perspektivisch in den Figur 3 bis 6 gezeigten Zellenverbundes Z.

Claims

Patentansprüche
1. Batterie mit einer Wärmeleitplatte (8) zum Temperieren der Batterie, wobei die Batterie mehrere parallel und/oder seriell miteinander verschaltete Einzelzellen (1) aufweist, die jeweils zumindest bereichsweise von einem Zellengehäuse (2) umgeben und Wärme leitend mit der Wärmeleitplatte (8) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Gehäuseseitenwände (3) des Zellengehäuses (2) abschnittsweise ein über die Länge der jeweiligen Einzelzelle (1) hinausgehendes Seitenwandelement (6) aufweist, das gegenüber der Gehäuseseitenwand (3) in Richtung zum Zelleninneren abgewinkelt ist und zumindest einen Abschnitt einer quer zur Gehäuseseitenwand (3) angeordneten Gehäusewand (7) bildet.
2. Batterie nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das abgewinkelte Seitenwandelement (6) parallel zur Wärmeleitplatte (8) angeordnet ist.
3. Batterie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass einander gegenüberliegende und zueinander korrespondierende Gehäuseseitenwände (3) abschnittsweise jeweils mindestens ein Seitenwandelement (6) aufweisen, die zueinander abgewinkelt die quer zu den Gehäuseseitenwänden (3) angeordnete Gehäusewand (7) bilden.
4. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Seitenwandelement (6) mindestens um 90° abgewinkelt ist.
5. Batterie nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Seitenwandelement (6) und der Wärmeleitplatte (8) ein Distanzelement (11) angeordnet ist.
6. Batterie nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Distanzelement (11) elektrisch isoliert.
7. Batterien nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Distanzelements (11) ein vorgebbarer Wärmeleitspalt (12) eingestellt ist.
8. Batterie nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Distanzelement (11) aus Kunststoff gebildet ist.
9. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in Zwischenräumen zwischen der Wärmeleitplatte (8) und den Flachzellen (1) sowie zwischen den Einzelzellen (1) eine Vergussmasse (17) oder ein Schaum angeordnet ist.
10. Batterie nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Zwischenraum vollständig von der Vergussmasse (17) und/oder dem Schaum ausgefüllt ist.
11. Batterie nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasse (17) und/oder der Schaum stark Wärme leitend ist.
12. Batterie nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasse (17) und/oder der Schaum elektrisch isoliert.
13. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelzellen (1) Flachzellen sind.
14. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie als eine Fahrzeugbatterie, insbesondere für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb oder ein mit Brennstoffzellen betriebenes Fahrzeug, einsetzbar ist.
15. Einzelzelle (1) zur Verwendung in einer Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 14, umfassend mindestens zwei einander gegenüberliegend und zueinander korrespondierende Gehäuseseitenwände (3), zwischen denen ein Zelleninneres angeordnet ist, das randseitig zumindest bereichsweise von einem Zellenrahmen (4) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Gehäuseseitenwände (3) des Zellengehäuses (2) abschnittsweise ein über die Länge der jeweiligen Einzelzelle (1) hinausgehendes Seitenwandelement (6) aufweist, das gegenüber der Gehäuseseitenwand (3) in Richtung zum Zelleninneren abgewinkelt ist und zumindest einen Abschnitt einer quer zur Gehäuseseitenwand (3) angeordneten Gehäusewand (7) bildet.
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