WO2012107446A1 - Deckel, batteriemodul, batterie und kraftfahrzeug - Google Patents

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WO2012107446A1
WO2012107446A1 PCT/EP2012/052051 EP2012052051W WO2012107446A1 WO 2012107446 A1 WO2012107446 A1 WO 2012107446A1 EP 2012052051 W EP2012052051 W EP 2012052051W WO 2012107446 A1 WO2012107446 A1 WO 2012107446A1
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WO
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battery
battery cells
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bridges
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PCT/EP2012/052051
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Ulrich Zimmermann
Matthias Straub
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Robert Bosch Battery Systems GmbH
SB LiMotive Co Ltd
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SB LiMotive Germany GmbH
SB LiMotive Co Ltd
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    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a cover for pole-side application to a plurality of juxtaposed battery cells, a battery module with this cover, a battery with a battery module with this cover and a motor vehicle with a battery with this cover.
  • Batteries are known in which a plurality of series-connected and / or parallel-connected battery cells are arranged and together form a battery module as a subunit of the battery. In order to discharge resulting heat loss of the battery cells, cooling devices are known.
  • DE 10 2008 014 155 A1 shows a modular battery system in which the
  • Battery cells are thermally connected to the cooling device.
  • head cooling In head cooling, the cooling device is attached to the pole side of the battery cells. Such an embodiment is apparent from DE 100 03 740 C1. There, a flat cooling plate is at least partially provided on the side of the battery terminals, which is substantially flat with cell connectors in thermal contact.
  • the cooling plate for cooling the head of the battery cells.
  • the cooling plate has an associated bracing device, which as elastic and force
  • the battery cells are connected to a pole contact, on
  • a cover for pole-side application to a plurality of juxtaposed battery cells which has at least one integrated coolant channel for temperature control of the battery cells and for interconnecting at least some of the battery cells comprises a plurality of integrated electrically insulated metallic bridges.
  • the battery is preferably a Li-ion battery.
  • the arrangement of the cooling on the pole side of the battery cells ie the side on which at least one terminal of the battery cell is arranged, can advantageously circumvent tolerances in the housing dimensions of the battery cells.
  • the lid is made of electrically insulating and thermally well conductive base material.
  • the electrically conductive bridges without additional insulation in the lid according to the invention.
  • the Cover can be made from fewer parts. The thermally good conductivity simultaneously ensures efficient temperature control of the
  • the at least one coolant channel runs at least partially between the battery cells and the bridges.
  • This arrangement advantageously makes it possible to cool the bridges also from their side facing the battery cells.
  • the lid has receiving elements for the battery cells.
  • Battery cells additionally positioned to each other.
  • the receiving elements are designed in a preferred embodiment of the lid according to the invention as blind holes.
  • the lid and the battery cells can be easily engaged with each other by plugging them into each other.
  • This also represents an easily automatable step.
  • the terminals of the battery cell itself are used as a structure of the battery cell for connecting to the cover in order to avoid additional formations.
  • the bridges are arranged at the bottom of the blind holes.
  • the terminals of the battery cells are advantageously particularly easy to bring into electrical contact with the bridges as a cell connector.
  • the lid only needs to be placed on the terminals.
  • the cover has at least one exhaust duct.
  • the lid according to the invention also has at least one
  • Test leads available A separate installation of the test leads is thus eliminated advantageous.
  • Has fixing with which the battery cells fixed to the lid are connectable. This is preferably done by jamming the lid to the terminals of the battery cells, in particular by hook and / or spring elements.
  • the invention further provides a motor vehicle with the battery according to the invention, wherein the battery with a drive system of the
  • battery in this application also includes battery systems, accumulators, accumulator batteries, accumulator systems, in particular
  • Li-ion systems or Li-polymer ion systems Li-ion systems or Li-polymer ion systems.
  • FIG. 1 shows a battery module according to the invention with a lid according to the invention in a front view
  • FIG. 1 shows the front view
  • FIG. 2 shows the side view of the same embodiment.
  • the battery module 10 has four battery cells 12. It can be arranged according to the invention also more or less than four battery cells 12 per battery module 10. The number of battery cells 12 depends on the required power and energy parameters of the
  • the battery cells 12 preferably have a prismatic basic shape, in particular a cuboid basic shape.
  • the battery cells 12 in FIGS. 1 and 2 have different heights, as is frequently encountered in practice due to production. The different heights of the battery cells 12 lie within a height tolerance 28.
  • the battery cells 12 each have a pole side 18, which is defined by the terminals 16 of the battery cells 12 being arranged on the pole side 18. With their pole sides 18, the battery cells 12 are at one
  • the battery cells 12 are with their pole side 18 with the lid 14 in contact. Since the pole side 18 can be made particularly flat, so a particularly good surface contact between the battery cells 12 and the lid 14 is possible, which is advantageous to the heat transfer between
  • the thermal contact surface between the cover 14 and the battery cell 12 can be enlarged by cooling fins formed on the pole side 18 of the battery cell 12.
  • the lid 14 preferably has receiving elements 38, which in the
  • Embodiments according to Figures 1 to 3 are each designed as a blind hole and in which preferably the terminals 16 of the battery cells 12 are arranged and fixed.
  • Receiving elements 38 possible.
  • the embodiment depends on the shape of the battery cells 12. It is thus also conceivable that the battery cells 12 are connected to the lid 14 at other structures.
  • the lid 14 is used according to the positioning and fixing of the individual battery cells 12 and at the same time the interconnection of the individual battery cells 12.
  • the lid 14, according to the invention preferably has at the bottom of the blind holes 14 bridges 20 made of an electrically conductive material.
  • the bridges 20 serve as cell connectors. They are electrically isolated from each other in the lid 14. you are
  • the battery cells 12 are interconnected in series and / or in parallel.
  • the respective terminals 16 of the battery cells 12 are in electrically conductive contact with the respective bridges 20, according to the interconnection.
  • the battery cells 12 are mounted with their two terminals 16 such that only one degree of freedom remains - a withdrawal of the battery cells 12 from the lid 14 would remain possible.
  • additional fixing elements are preferably arranged in the cover 14, with which a withdrawal of the battery cells 12 after their insertion is prevented.
  • clamping elements or hook elements are provided with mechanical spring force, which engage in corresponding structures of the battery cells 12.
  • the terminals 16 of the battery cells 12 to do so
  • the terminals 16 may be executed rack-like.
  • An electrical insulation of the bridges 20 to each other in the lid 14 is preferably realized in that the lid 14 is made of electrically insulating base material.
  • the bridges 20 are preferably designed as supports, in particular as inserts. When using electrically non-conductive
  • bridges 20 are bonded to the base material, screwed or preferably locked.
  • the terminals 16 of the battery cells 12 are interconnected by means of the bridges 20.
  • the terminals 16 may be connected in series or series and / or in parallel.
  • With a bridge 20 is preferably made between two terminals 16 of different battery cells 12, an electrical contact.
  • the lid 14 according to the invention also has at least one coolant channel 22.
  • the cover 14 simultaneously performs the function of a cooling plate.
  • the at least one runs are shown in Figures 1 and 2, the at least one runs
  • Coolant channel 22 thereby preferably in the plane of the terminals 16.
  • Coolant channel 22 is substantially parallel to the surface extending and at least partially disposed below the bridges 20. This saves on a height, on the other hand, this arrangement ensures efficient cooling of the battery cells 12, the terminals 16 and the bridges 20th
  • the coolant channel 22 has an entire cross section of the
  • Coolant channel 22 enclosing wall. This wall is formed by the lid 14.
  • the base material of the lid 14 has good according to the invention
  • the coolant channel 22 is flowed through by a coolant which extracts heat from the environment in a known manner by its state change. For introducing and discharging the coolant into the at least one
  • Coolant channel cooling connections 30 are provided on the lid 14.
  • the lid 14 has at least one exhaust duct 24.
  • the exhaust passage 24 is integrated in the lid 14 and serves to discharge outgassing of the
  • Battery cell 12 is provided, which is a connection from the interior of the
  • Battery cell 12 to the exhaust duct 24 manufactures.
  • the exhaust duct 24 extends centrally across all battery cells 12 centrally through the lid 14.
  • To divert the exhaust gases of the exhaust duct 24 is connected to an exhaust port 32.
  • the exhaust gas channel 24 has a wall enclosing at least the upper region of the cross section of the exhaust gas channel 24. This wall is formed by the lid 14. On a wall in the lower region of the cross section of the exhaust passage 24 can be dispensed with gases with a lower density than air. It is also possible that the wall at the bottom of the
  • Exhaust gas channel 24 is at least partially formed by the pole sides 18 of the battery cells 12.
  • the lid 14 has at least one measuring line 26.
  • the measuring line 26 is in the
  • Lid 14 integrated and used in particular the voltage and / or
  • the measuring lines 26 are preferably electrically conductively connected to the bridges 20 acting as cell connectors.
  • the measuring lines 26 are preferably arranged above the bridges 20, so that the coolant channel 22 as close as possible to the battery cells
  • Evaluation unit and / or measuring unit 14 measuring terminals 34 are provided in the lid.
  • electrical terminal 38 for removal or for the introduction of electrical energy from or into the battery cells 12 serve bridges 20, which protrude from the basic shape of the lid 14. In the plan view in Figure 3, these are shown.
  • the cover 14 preferably has a closed housing shape, from which only the terminals 30, 32, 34 and 36 protrude.
  • the bridges 20, the coolant and exhaust channels 22 and 24 and the measuring lines 26 are preferably arranged.
  • the current-carrying bridges 20 are advantageously protected against undesired contacts.
  • all elements within the lid 14 are advantageously protected from environmental influences, such as dust or moisture.
  • the cover 14 also preferably has a substantially prismatic housing shape with a substantially flat top to a
  • a cover 14 according to the invention is shown in a plan view.
  • the cover 14 corresponds to the embodiment according to FIGS. 1 and 2.
  • the top view allows a view of the course of the channels 22 and 24 and measuring lines 26.
  • the coolant channels 22 are created as entwined as possible in order to bring a total of a large surface for wrkung. They preferably have a meander-like course and are each arranged in loops between adjacent receiving elements 38, in particular, the loops run around the terminals 16 around.
  • the at least one coolant channel 22 is in direct contact with the bridges 20.
  • the dissipation of heat from the bridges 20 can thus be done more efficiently.
  • the perspective of the plan view also shows in Figure 3, the arrangement of the electrical connections 36. In this case, form the housing silhouette
  • the terminals 36 for electrical connection of the battery module.
  • the receiving elements 38 can be seen in their round outline.
  • the terminals 16 not shown here are preferably arranged. The shape of the
  • 5 receiving elements 38 is in the form corresponding to the shape of the terminals
  • the structures with which the battery cells 12 protrude into the receiving elements 38 lo provided with a kind of barb, which forms a positive connection after insertion of the structures with the lid 14 against the insertion direction and the battery cells 12 thus fixed in the lid 14.
  • the lid 14 may have such fixing elements, which engage in an undercut of the structures of the battery cells 12.
  • the lid 14 is designed to allow a modular construction of the battery.
  • a plurality of cover 14 can be interconnected and the channels 22 and 24 and lines 26 couple together.

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Abstract

Es wird ein Deckel (14) zur polseitigen Aufbringung auf mehrere nebeneinander angeordnete Batteriezellen (12) beschrieben, wobei der Deckel (14) wenigstens einen integrierten Kühlmittelkanal (22) zur Temperierung der Batteriezellen (12) aufweist und zum Verschalten wenigstens einiger der Batteriezellen (12) mehrere integrierte voneinander elektrisch isolierte metallische Brücken (20) umfasst. Ferner werden ein Batteriemodul sowie eine Batterie mit diesem Deckel vorgeschlagen und ein Kraftfahrzeug mit dieser Batterie.

Description

Beschreibung
Titel
Deckel, Batteriemodul, Batterie und Kraftfahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Deckel zur polseitigen Aufbringung auf mehrere nebeneinander angeordnete Batteriezellen, ein Batteriemodul mit diesem Deckel, eine Batterie mit einem Batteriemodul mit diesem Deckel sowie ein Kraftfahrzeug mit einer Batterie mit diesem Deckel.
Stand der Technik
Es sind Batterien bekannt, in denen eine Mehrzahl von in Serie und/oder parallel geschalteten Batteriezellen angeordnet sind und zusammen ein Batteriemodul als eine Untereinheit der Batterie bilden. Um entstehende Verlustwärme der Batteriezellen abführen zu können, sind Kühlvorrichtungen bekannt. So zeigt die DE 10 2008 014 155 A1 ein modulares Batteriesystem, bei dem die
Batteriezellen thermisch mit der Kühlvorrichtung verbunden sind.
Auch sind im Stand der Technik so genannte Kopfkühlungen bekannt. Bei Kopfkühlungen ist die Kühlvorrichtung an der Polseite der Batteriezellen angebracht. Eine derartige Ausgestaltung geht aus der DE 100 03 740 C1 hervor. Dort ist an der Seite der Batteriepole zumindest bereichsweise eine ebene Kühlplatte vorgesehen, die im Wesentlichen flächig mit Zellverbindern in thermischem Kontakt ist.
Auch die DE 10 2008 034 854 A1 offenbart eine Batterie mit mehreren
Batteriezellen und einer Kühlplatte zur Kopfkühlung der Batteriezellen. Für eine vorgespannte Befestigung der jeweiligen Batteriezelle weist die Kühlplatte eine zugehörige Verspannvorrichtung auf, welche als elastische und Kraft
übertragende Einrichtung, insbesondere als federndes Klemmelement ausgebildet ist. Die Batteriezellen sind dabei an einem Polkontakt, am
Zellgehäuse und/oder an einer vom Zellgehäusedeckel abstehenden Zugstange form- und kraftschlüssig gehalten. Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein Deckel zur polseitigen Aufbringung auf mehrere nebeneinander angeordnete Batteriezellen vorgeschlagen, welcher wenigstens einen integrierten Kühlmittelkanal zur Temperierung der Batteriezellen aufweist und zum Verschalten wenigstens einiger der Batteriezellen mehrere integrierte voneinander elektrisch isolierte metallische Brücken umfasst. Die Batterie ist dabei bevorzugt eine Li-Ionen-Batterie.
Da Maßgenauigkeit bei der Anordnung der Kühlplatte sowie bei der Verschaltung der Terminals der Batteriezellen wichtig ist, ist es vorteilhaft, die Kühlung an der Polseite anzuordnen. Durch die Anordnung der Kühlung an der Polseite der Batteriezellen, also der Seite, an der zumindest ein Terminal der Batteriezelle angeordnet ist, können vorteilhaft Toleranzen in den Gehäuseabmessungen der Batteriezellen umgangen werden.
Zudem ist es mit dem erfindungsgemäßen Deckel vorteilhaft ermöglicht, die einzelnen Batteriezellen bei der Anordnung des Deckels als Kühlplatte gleichzeitig miteinander zu verschalten. Damit ist der Montageaufwand erheblich verringert.
Weiterhin ist durch die in den Deckel integrierte Kühlung und die in den Deckel integrierten Brücken als Zellverbinder einer ohmschen Erwärmung an den stromtragenden Brücken entgegengewirkt. Der elektrische Widerstand in den Brücken kann damit vorteilhaft effektiver verringert werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Deckels ist vorgesehen, dass der Deckel aus elektrisch isolierendem und thermisch gut leitendem Grundmaterial gefertigt ist. Hiermit ist es vorteilhaft ermöglicht, die elektrisch leitfähigen Brücken ohne zusätzliche Isolationsmittel im erfindungsgemäßen Deckel anzuordnen. Der Deckel kann so aus weniger Einzelteilen gefertigt werden. Die thermisch gute Leitfähigkeit gewährleistet gleichzeitig eine effiziente Temperierung der
Batteriezellen.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Deckels ist vorgesehen, dass der wenigstens eine Kühlmittelkanal zumindest teilweise zwischen den Batteriezellen und den Brücken verläuft.
Diese Anordnung ermöglicht es vorteilhaft, die Brücken auch von ihrer den Batteriezellen zugewandten Seite zu kühlen.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Deckels ist vorgesehen, dass der Deckel Aufnahmeelemente für die Batteriezellen aufweist.
Hiermit kann vorteilhaft ein weiterer Montageschritt bei der Herstellung eines Batteriemoduls eingespart werden. Neben der bereits erwähnten Verschaltung der Batteriezellen während der Anbringung der Kühlplatte werden die
Batteriezellen zusätzlich zueinander positioniert.
An der Polseite der Batteriezellen ist es zudem leichter als an anderen
Batteriezellenseiten möglich, Strukturen für eine Verbindung mit dem Deckel zu realisieren, da die Polseite zumeist separat geformt wird und später mit dem zumeist in einem Tiefziehprozess gefertigten Gehäuse der Batteriezelle montiert wird. Gängige Fertigungsverfahren zur Erzeugung der Gehäuse der
Batteriezellen können somit beibehalten werden.
Da die Strukturen der Batteriezellen zum Verbinden mit dem Deckel in einfacher Ausführung aus, aus der Grundform der Batteriezelle ausgeformten Stiften, Zylindern, Bolzen oder dergleichen bestehen, sind die Aufnahmeelemente in bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Deckels als Sacklöcher ausgeführt.
Mit dieser Ausführung können der Deckel und die Batteriezellen in einfacher Weise miteinander in Eingriff gebracht werden, indem diese ineinander gesteckt werden. Dies stellt zudem einen leicht automatisierbaren Arbeitsschritt dar. Bevorzugt werden erfindungsgemäß die Terminals der Batteriezelle selbst als Struktur der Batteriezelle zum Verbinden mit dem Deckel verwendet, um zusätzliche Ausformungen zu vermeiden. So ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Deckels vorgesehen, dass am Boden der Sacklöcher die Brücken angeordnet sind.
Mit dieser Ausgestaltung sind die Terminals der Batteriezellen in vorteilhafter Weise besonders einfach mit den Brücken als Zellverbinder in elektrischen Kontakt zu bringen. Der Deckel braucht lediglich auf die Terminals aufgesetzt zu werden.
Hiermit kann vorteilhaft ein weiterer Montageschritt bei der Herstellung eines Batteriemoduls eingespart werden. Neben der bereits erwähnten Verschaltung der Batteriezellen während der Anbringung der Kühlplatte und der Positionierung der Batteriezellen zueinander werden die Batteriezellen nun im gleichen
Arbeitsschritt zusätzlich miteinander verschaltet.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Deckel wenigstens einen Abgaskanal aufweist.
Hiermit ist vorteilhaft das Auffangen und Ableiten von Ausgasungen der
Batteriezellen möglich. Die Integration in den Deckel erspart zusätzliche Bauteile.
Bevorzugt weist der erfindungsgemäße Deckel zudem wenigstens eine
Messleitung auf.
Hiermit ist es vorteilhaft ermöglicht, Parameter während eines Betriebes einer Batterie mit dem erfindungsgemäßen Deckel zu ermitteln. So können
beispielsweise Stromspannungen oder Stromstärken gemessen werden.
Durch die Integration der Messleitungen in den Deckel sind zusätzliche
Messleitungen abkömmlich. Eine separate Montage der Messleitungen entfällt somit vorteilhaft.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Deckel
Fixierelemente aufweist, mit denen die Batteriezellen ortsfest mit dem Deckel verbindbar sind. Bevorzugt geschieht dies durch ein Verklemmen des Deckels mit den Terminals der Batteriezellen, insbesondere durch Haken- und/oder Federelemente.
Hiermit kann vorteilhaft ein weiterer Montageschritt bei der Herstellung eines Batteriemoduls eingespart werden. Neben der bereits erwähnten Verschaltung der Batteriezellen während der Anbringung der Kühlplatte, der Positionierung der Batteriezellen zueinander und der Verschaltung der Batteriezellen miteinander werden die Batteriezellen nun im gleichen Arbeitsschritt zusätzlich fixiert.
Erfindungsgemäß werden weiterhin ein Batteriemodul mit dem
erfindungsgemäßen Deckel in den zuvor genannten Ausgestaltungen und eine Batterie mit diesem Batteriemodul bereitgestellt. Die Vorteile des
erfindungsgemäßen Deckels als Bauteil kommen so auch dem Batteriemodul beziehungsweise der Batterie als Baugruppe zugute.
Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen Batterie bereitgestellt, wobei die Batterie mit einem Antriebssystem des
Kraftfahrzeugs verbunden ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung ausgeführt.
Der Begriff Batterie schließt in dieser Anmeldung auch Batteriesysteme, Akkumulatoren, Akkumulatorbatterien, Akkumulatorsysteme, insbesondere
Li-Ionen-Systeme oder Li-Polymer-Ionen-Systeme mit ein.
Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein erfindungsgemäßes Batteriemodul mit erfindungsgemäßem Deckel in einer Vorderansicht,
Figur 2 das erfindungsgemäße Batteriemodul in einer Seitenansicht, und Figur 3 einen erfindungsgemäßen Deckel in einer Draufsicht. Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren 1 und 2 ist beispielhaft und nicht beschränkend ein
erfindungsgemäßes Batteriemodul 10 mit einem erfindungsgemäßen Deckel 14 gezeigt. Figur 1 zeigt dabei die Vorderansicht und Figur 2 die Seitenansicht derselben Ausführung.
In der abgebildeten Ausführung weist das Batteriemodul 10 vier Batteriezellen 12 auf. Es können erfindungsgemäß auch mehr oder weniger als vier Batteriezellen 12 pro Batteriemodul 10 angeordnet sein. Die Anzahl der Batteriezellen 12 richtet sich nach den geforderten Leistungs- und Energieparametern des
Batteriemoduls 10 und den Leistungs- und Energieparametern der einzelnen Batteriezellen 12.
Die Batteriezellen 12 weisen bevorzugt eine prismatische Grundform auf, insbesondere eine quaderförmige Grundform. Die Batteriezellen 12 in den Figuren 1 und 2 weisen, wie es in der Praxis fertigungsbedingt häufig anzutreffen ist, unterschiedliche Höhen auf. Die unterschiedlichen Höhen der Batteriezellen 12 liegen dabei innerhalb einer Höhentoleranz 28.
Die Batteriezellen 12 weisen jeweils eine Polseite 18 auf, die dadurch definiert ist, dass an der Polseite 18 die Terminals 16 der Batteriezellen12 angeordnet sind. Mit ihren Polseiten 18 sind die Batteriezellen 12 an einem
erfindungsgemäßen Deckel 14 angeordnet.
Die Batteriezellen 12 sind mit ihrer Polseite 18 mit dem Deckel 14 in Kontakt. Da die Polseite 18 besonders eben ausgeführt werden kann, ist so ein besonders guter flächiger Kontakt zwischen den Batteriezellen 12 und dem Deckel 14 ermöglicht, was sich vorteilhaft auf die Wärmeübertragung zwischen
Batteriezellen 12 und Deckel 14 auswirkt. Erfindungsgemäß kann die thermische Kontaktfläche zwischen dem Deckel 14 und der Batteriezelle 12 durch Kühlrippen vergrößert sein, die an der Polseite 18 der Batteriezelle 12 ausgebildet sind. Der Deckel 14 weist bevorzugt Aufnahmeelemente 38 auf, die in den
Ausgestaltungen gemäß den Figuren 1 bis 3 jeweils als Sackloch ausgeführt sind und in denen bevorzugt die Terminals 16 der Batteriezellen 12 angeordnet und fixiert sind.
Es sind erfindungsgemäß auch andere Ausführungsformen der
Aufnahmeelemente 38 möglich. Die Ausgestaltung richtet sich dabei nach der Gestalt der Batteriezellen 12. So ist es auch denkbar, dass die Batteriezellen 12 an anderen Strukturen mit dem Deckel 14 verbunden werden. Durch die
Aufnahme der Batteriezellen 12 an ihren Terminals können solche zusätzlichen Strukturen an den Batteriezellen 12 jedoch entfallen.
Der Deckel 14 dient erfindungsgemäß der Positionierung und Fixierung der einzelnen Batteriezellen 12 und gleichzeitig der Verschaltung der einzelnen Batteriezellen 12.
So weist der Deckel 14 gemäß den Figuren 1 , 2 und 3 erfindungsgemäß bevorzugt am Grund der Sacklöcher 14 Brücken 20 aus einem elektrisch leitfähigen Material auf. Die Brücken 20 dienen als Zellverbinder. Sie sind voneinander elektrisch isoliert im Deckel 14 angeordnet. Sie sind
erfindungsgemäß in den Deckel 14 integriert. Durch die Brücken 20 sind die Batteriezellen 12 miteinander in Serie und/oder parallel verschaltet. Die jeweiligen Terminals 16 der Batteriezellen 12 stehen in elektrisch leitenden Kontakt mit den jeweiligen Brücken 20, entsprechend der Verschaltung.
Durch die Anordnung der Terminals 16 der Batteriezellen 12 in den als
Sacklöcher ausgeprägten Aufnahmeelementen 38 sind die Batteriezellen 12 mit ihren jeweils zwei Terminals 16 derart gelagert, dass lediglich ein Freiheitsgrad verbleibt - ein Herausziehen der Batteriezellen 12 aus dem Deckel 14 bliebe möglich. Um auch diesen Freiheitsgrad zu fixieren, sind erfindungsgemäß bevorzugt zusätzliche Fixierelemente im Deckel 14 angeordnet, mit denen ein Herausziehen der Batteriezellen 12 nach deren Einführen verhindert wird. Dazu sind insbesondere Klemmelemente oder Hakenelemente mit mechanischer Federkraft vorgesehen, die in entsprechende Strukturen der Batteriezellen 12 greifen. Bevorzugt weisen die Terminals 16 der Batteriezellen 12 dazu
Hinterschnitte auf, insbesondere können die Terminals 16 zahnstangenartig ausgeführt sein.
Eine elektrische Isolation der Brücken 20 zueinander im Deckel 14 ist bevorzugt dadurch realisiert, dass der Deckel 14 aus elektrisch isolierendem Grundmaterial gefertigt ist. Die Brücken 20 sind bevorzugt als Auflagen, insbesondere als Einlagen ausgeführt. Bei der Verwendung elektrisch nicht leitender
Grundmaterialien erübrigt sich eine zusätzliche Isolationsschicht zwischen der Brücke 20 und dem Grundmaterial des Deckels 14. Die Brücken 20 sind mit dem Grundmaterial verklebt, verschraubt oder bevorzugt verrastet.
Die Terminals 16 der Batteriezellen 12 sind mittels der Brücken 20 miteinander verschaltet. Die Terminals 16 können in Serie beziehungsweise Reihe und/oder parallel verschaltet sein. Mit einer Brücke 20 ist dabei bevorzugt zwischen zwei Terminals 16 verschiedener Batteriezellen 12 ein elektrischer Kontakt hergestellt.
Der erfindungsgemäße Deckel 14 weist zudem zumindest einen Kühlmittelkanal 22 auf. Damit übt der Deckel 14 gleichzeitig die Funktion einer Kühlplatte aus. Wie es in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, verläuft der zumindest eine
Kühlmittelkanal 22 dabei bevorzugt in der Ebene der Terminals 16. Der
Kühlmittelkanal 22 ist im Wesentlichen parallel zur Oberfläche verlaufend und dabei zumindest teilweise unterhalb der Brücken 20 angeordnet. Das spart zum einen Bauhöhe, zum anderen gewährleistet diese Anordnung eine effiziente Kühlung der Batteriezellen 12, der Terminals 16 und der Brücken 20.
Der Kühlmittelkanal 22 besitzt eine den gesamten Querschnitt des
Kühlmittelkanals 22 umschließende Wandung. Diese Wandung ist dabei vom Deckel 14 gebildet.
Das Grundmaterial des Deckels 14 besitzt erfindungsgemäß gute
Wärmeleiteigenschaften, also einen hohen Wärmeleitkoeffizienten. Dadurch kann die Kühlung wirkungsvoll betrieben werden. Der Kühlmittelkanal 22 wird von einem Kühlmittel durchströmt, welches der Umgebung in bekannter Manier Wärme durch seine Zustandsänderung entzieht. Zum Einlassen und Ausleiten des Kühlmittels in den wenigstens einen
Kühlmittelkanal sind Kühlanschlüsse 30 an dem Deckel 14 vorgesehen.
In bevorzugter Ausgestaltung und in den Figuren 1 und 2 gezeigt, weist der Deckel 14 zumindest einen Abgaskanal 24 auf. Der Abgaskanal 24 ist in den Deckel 14 integriert und dient einer Ableitung von Ausgasungen der
Batteriezellen 12. Bevorzugt ist dazu ein Ventil an der Polseite 18 der
Batteriezelle 12 vorgesehen, welches eine Verbindung aus dem Inneren der
Batteriezelle 12 zum Abgaskanal 24 herstellt. Bevorzugt verläuft der Abgaskanal 24 mittig über alle Batteriezellen 12 hinweg zentral durch den Deckel 14. Zum Ableiten der Abgase ist der Abgaskanal 24 mit einem Abgasanschluss 32 verbunden.
Der Abgaskanal 24 besitzt eine zumindest den oberen Bereich des Querschnitts des Abgaskanals 24 umschließende Wandung. Diese Wandung ist dabei vom Deckel 14 gebildet. Auf eine Wandung im unteren Bereich des Querschnitts des Abgaskanals 24 kann bei Gasen mit einer geringeren Dichte als Luft verzichtet werden. Es ist auch möglich, dass die Wandung im unteren Bereich des
Abgaskanals 24 zumindest teilweise durch die Polseiten 18 der Batteriezellen 12 gebildet ist.
In bevorzugter Ausgestaltung und in den Figuren 1 und 2 gezeigt, weist der Deckel 14 zumindest eine Messleitung 26 auf. Die Messleitung 26 ist in den
Deckel 14 integriert und dient insbesondere der Spannungs- und/oder
Stromstärkemessung der Batteriezellen 12. Bevorzugt sind die Messleitungen 26 dazu mit den als Zellverbinder fungierenden Brücken 20 elektrisch leitend verbunden. Die Messleitungen 26 sind bevorzugt oberhalb der Brücken 20 angeordnet, damit der Kühlmittelkanal 22 möglichst dicht an den Batteriezellen
12 angeordnet sein kann. Über die Messleitungen 26 können zudem weitere Werte, beispielsweise ermittelte Temperaturen, an eine Auswerteeinheit und/oder Messeinheit weitergeleitet werden. Zur Verbindung mit der
Auswerteeinheit und/oder Messeinheit sind im Deckel 14 Messanschlüsse 34 vorgesehen. Als elektrischer Anschluss 38 zur Entnahme oder zum Einleiten elektrischer Energie aus beziehungsweise in die Batteriezellen 12 dienen Brücken 20, die aus der Grundform des Deckels 14 hinausragen. In der Draufsicht in der Figur 3 sind diese abgebildet.
Der Deckel 14 weist bevorzugt eine geschlossene Gehäuseform auf, aus der lediglich die Anschlüsse 30, 32, 34 und 36 herausragen. Innerhalb des Gehäuses sind bevorzugt die Brücken 20, die Kühlmittel- und Abgaskanäle 22 und 24 und die Messleitungen 26 angeordnet. Hiermit sind insbesondere die stromführenden Brücken 20 vorteilhaft vor unerwünschten Kontaktierungen geschützt. Zudem sind alle Elemente innerhalb des Deckels 14 vorteilhaft vor Umwelteinflüssen, wie Staub oder Feuchtigkeit geschützt.
Der Deckel 14 weist zudem bevorzugt eine im Wesentlichen prismatische Gehäuseform mit einer im Wesentlichen ebenen Oberseite auf, um eine
Stapelbarkeit der Batteriemodule 10 zu ermöglichen.
In Figur 3 ist beispielhaft und nicht beschränkend ein erfindungsgemäßer Deckel 14 in einer Draufsicht gezeigt. Der Deckel 14 entspricht der Ausführung gemäß den Figuren 1 und 2. Die Draufsicht ermöglicht einen Blick auf den Verlauf der Kanäle 22 und 24 und Messleitungen 26.
Die Kühlmittelkanäle 22 sind dabei möglichst verschlungen angelegt, um insgesamt eine große Oberfläche zur Wrkung zu bringen. Sie weisen dabei bevorzugt einen mäanderartigen Verlauf auf und sind jeweils in Schlingen zwischen benachbarten Aufnahmeelementen 38 angeordnet, insbesondere verlaufen die Schlingen dabei um die Terminals 16 herum.
Bevorzugt ist der zumindest eine Kühlmittelkanal 22 direkt mit den Brücken 20 in Kontakt. Das Ableiten von Wärme aus den Brücken 20 kann damit effizienter erfolgen.
Die Perspektive der Draufsicht zeigt in Figur 3 zudem die Anordnung der elektrischen Anschlüsse 36. Dabei bilden aus der Gehäusesilhouette
herausragende Brücken 20 die Anschlüsse 36 zur elektrischen Verbindbarkeit des Batteriemoduls. In der Draufsicht der Figur 3 sind die Aufnahmeelemente 38 in ihrem runden Grundriss zu erkennen. In den Aufnahmeelementen 38 sind bevorzugt die hier nicht dargestellten Terminals 16 angeordnet. Die Ausformung der
5 Aufnahmeelemente 38 ist in der Form korrespondierend zur Form der Terminals
16 gestaltet.
In einer bevorzugten, nicht dargestellten Ausgestaltung der Erfindung sind die Strukturen, mit denen die Batteriezellen 12 in die Aufnahmeelemente 38 ragen, l o mit einer Art Widerhaken versehen, der nach dem Einführen der Strukturen mit dem Deckel 14 entgegen der Einführungsrichtung einen Formschluss bildet und die Batteriezellen 12 damit im Deckel 14 fixiert. Alternativ kann auch der Deckel 14 derartige Fixierelemente aufweisen, die in einen Hinterschnitt der Strukturen der Batteriezellen 12 greifen.
15
Erfindungsgemäß ist der Deckel 14 so gestaltet, dass er einen modularen Aufbau der Batterie ermöglicht. So lassen sich mehrere Deckel 14 miteinander verschalten und die Kanäle 22 und 24 und Leitungen 26 miteinander koppeln.

Claims

Deckel (14) zur polseitigen Aufbringung auf mehrere nebeneinander angeordnete Batteriezellen (12), wobei der Deckel (14) wenigstens einen integrierten Kühlmittelkanal (22) zur Temperierung der Batteriezellen (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass
der Deckel (14) zum Verschalten wenigstens einiger der Batteriezellen (12) mehrere integrierte voneinander elektrisch isolierte metallische Brücken (20) aufweist.
Deckel (14) nach Anspruchl , wobei der wenigstens eine Kühlmittelkanal (22) zumindest teilweise zwischen den Batteriezellen (12) und den Brücken (20) verläuft.
Deckel (14) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Deckel (14) Aufnahmeelemente (38) für die Batteriezellen (12) aufweist.
Deckel (14) nach Anspruch 3, wobei die Aufnahmeelemente (38) als
Sacklöcher ausgeführt sind.
Deckel (14) nach Anspruch 4, wobei am Boden der Sacklöcher die Brücken (20) angeordnet sind.
Deckel (14) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Deckel (14) wenigstens einen Abgaskanal (24) aufweist.
Deckel (14) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Deckel (14) wenigstens eine Messleitung (26) aufweist.
8. Deckel (14) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Deckel (14) Fixierelemente aufweist, mit denen die Batteriezellen (12) ortsfest mit dem Deckel (14) verbindbar sind.
9. Batteriemodul (10) mit mehreren nebeneinander angeordneten
Batteriezellen (12) und einem Deckel (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
10. Batterie mit wenigstens einem Batteriemodul (10) mit einem Deckel (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
1 1. Kraftfahrzeug mit einer Batterie mit einem Batteriemodul (10) mit einem Deckel (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Batterie mit einem Antriebssystem des Kraftfahrzeugs verbunden ist.
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