WO2018082824A1 - Batterie mit einem wärmeabfuhrelement und verbindungsplatte - Google Patents

Batterie mit einem wärmeabfuhrelement und verbindungsplatte Download PDF

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WO2018082824A1
WO2018082824A1 PCT/EP2017/071733 EP2017071733W WO2018082824A1 WO 2018082824 A1 WO2018082824 A1 WO 2018082824A1 EP 2017071733 W EP2017071733 W EP 2017071733W WO 2018082824 A1 WO2018082824 A1 WO 2018082824A1
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electrically
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thermally conductive
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Thomas Krämer
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Definitions

  • the invention relates to a battery with a
  • Battery cells wherein the cell assembly has at least two battery sections and each
  • Battery section consists of several battery cells, the battery cells of the battery sections so
  • end terminals of the battery cells of the respective battery section lie in a common first contacting plane, and that end terminals of the battery cells of the respective battery section lie in a common second contacting plane, wherein the battery sections are arranged adjacent to one another, in each case a first contacting plane of a battery section of a second contacting plane facing the battery portion arranged adjacent and wherein the contacting planes are aligned parallel to each other, wherein between at least two
  • successive battery sections an at least partially electrically and thermally conductive
  • Connecting plate having a first side and a second side is arranged, which has on the first side and on the second side in each case at least one electrically and thermally conductive contacting portion, wherein the first side of this connection plate facing end terminals electrically and thermally conductive with the at least one contacting portion of this first Side connected and wherein the second side of this connection plate facing end terminals electrically and thermally conductive with the at least one
  • Connection plate are electrically and thermally conductively connected to each other via the connecting plate.
  • Batteries are known from the prior art, which have a cell arrangement in which a plurality of battery cells are provided. There are several each
  • Battery section are in a common first contacting level and end terminals of the battery cells of each battery section are in one
  • the first and the second contacting plane are aligned parallel to one another. Furthermore, in such a battery
  • Heat flow can be dissipated in an advantageous manner.
  • a battery of the type described above which is inventively designed so that at least one connecting plate is thermally conductively connected via a thermally conductive heat dissipation element with a heat sink. Accordingly, a
  • the battery can be cooled in an advantageous manner. Thermal energy, which arises in the battery cells of the battery, is absorbed by the connecting plates and via these to the
  • Delivered heat removal element This can in turn dissipate the thermal energy to a heat sink.
  • heat removal elements may be provided on a plurality of connection plates of a battery.
  • a connection plate can according to the invention more than one
  • Heat removal element may be arranged.
  • each battery cell has a positive and a negative end terminal and the battery cells of the battery sections are aligned so that all positive end terminals of the battery cells of the respective battery section lie in the first contacting plane and that all negative end terminals of
  • Battery cells of the respective battery section are in the second contacting plane, wherein the with the at least one contacting section of the first side connected end connections with each other via the
  • Connection plate are electrically and thermally conductively connected to each other, wherein the end terminals connected to the at least one contacting portion of the second side are electrically and thermally conductively interconnected via the connection plate, and wherein the at least one
  • Parallel connection electrically and thermally conductive are interconnected.
  • the advantage of such an arrangement is that an electrical current and a thermal current can be distributed over the entire cell array. If a battery cell in a battery section fails, this affects the performance of the battery only slightly, because in the battery section there are other, functional battery cells.
  • the battery cells are round cells. These have proven to be particularly resistant to mechanical stress
  • the thermally conductive layer is formed from the thermally conductive material.
  • Heat dissipation element on a first flat portion which lies in a plane of the connecting plate, and a second planar portion located in a further plane aligned at a right angle to the plane of the connecting plate, and wherein the second planar portion is thermally conductively connected to the heat sink.
  • first planar portion of the heat dissipation member extends in a plane with the
  • connection plate whereby the heat dissipation element is adapted to lead thermal energy out of the cell assembly.
  • the first flat section bends laterally at a right angle.
  • a right angle should also be understood to mean an angle which is approximately 90 °.
  • a second areal section adjoins the first areal section.
  • the second planar section runs along at least one
  • the second areal section is preferably of the
  • the second planar section provides a particularly large contact surface, so that a thermal contact resistance between the heat-dissipating element and the heat sink is particularly low.
  • the heat removal element is made of a metal.
  • Metals have a particularly high thermal conductivity.
  • the metal is preferably copper or aluminum.
  • the heat dissipation element can also from another Metal or be made of a metal alloy. Further, it is possible that the heat-removing member is made of a composite material.
  • the cell assembly is at least partially enclosed by a thermally conductive housing, wherein the thermally conductive heat dissipation element is thermally conductively connected to the housing, so that a heat flow from the cell assembly can be dissipated to the housing.
  • the housing is thermally conductive, it is suitable to absorb heat from the cell arrangement as a heat sink and optionally to transfer it to further heat sinks with which it is thermally conductively connected.
  • the housing can rest flat on another heat sink.
  • the housing can be firmly connected to this heat sink.
  • the heat sink can be a flat metal element, on or in which several batteries according to the invention are provided.
  • the housing is preferably made of a metal, especially
  • Such a housing is suitable for protecting the cell arrangement and in particular the battery cells contained therein from external influences.
  • the thermally conductive layer is formed by the thermally conductive material.
  • Heat removal element may be connected through the housing with a heat sink outside the housing, so that a heat flow from the cell assembly can be dissipated to the housing.
  • a heat flow from the battery out into an external heat sink can be dissipated.
  • the heat dissipation element can thereby According to the invention additionally be thermally conductively connected to the housing.
  • the housing may have a recess through which the heat dissipation element is passed.
  • the battery cells can be arranged such that first end connections of a contacting plane of a first battery section are instantaneous
  • Contacting level of a second battery section are arranged so that all the battery cells of a battery section are arranged in alignment with the battery cells of an adjacent battery section. Thus, groups of battery cells of several battery sections are arranged in rows.
  • positive end connections are one
  • Battery section immediately at negative end terminals of an adjacent battery section electrically and thermally conductive. Accordingly, two or more
  • Battery cells connected in series without directly adjacent battery cells are separated by a connecting plate from each other.
  • Such a structure can be
  • a battery start region and a battery end region are defined, wherein a pressure plate is arranged at each of the battery start region and the battery end region, wherein the pressure plates are connected to one another via tension elements and thereby to the battery cells applied to the at least one connection plate
  • Pressure plates each have a contact pressure on the
  • the pressure plate can the
  • Pressure plate and the battery cells according to the invention be provided an additional layer.
  • This additional layer may be electrically non-conductive and / or elastic.
  • the printing plates can be formed flat, but there are also different designs possible.
  • the tension elements are each with the pressure plates
  • the tension elements are clamped between the pressure plates in such a way that they exert a tensile force on the printing plates. Due to the tensile force, the printing plates can in turn have the already described contact pressure exercise on the cell assembly. The contact force is transmitted across all battery sections of the cell assembly within the battery. As a result, the battery cells are contacted particularly well with the at least one connecting plate within the cell arrangement, because a surface between two electrically and / or thermally contacting elements can be increased by a high contact pressure.
  • the tension elements can be designed as rods, as tubes or as other elongated elements.
  • the rods are made of a metal, most preferably made of steel.
  • the tension elements may alternatively be made of a particularly stable plastic or of a composite material.
  • the pressure plates are designed as metal plates.
  • Metal plates are sufficiently stable so that a tensile force can be transmitted from the tension members to the cell assembly.
  • the metal plates can be used depending on an intended
  • the metal plates can be made of copper, of aluminum or of another material which is very thermally conductive
  • the printing plates according to the invention can be made of a hard plastic.
  • the tension elements are passed through Werelementaussparungen in the pressure plates, wherein the tension elements are screwed into the Werelementaussparungen and / or are screwed by means of nuts to the pressure plates.
  • a screw connection allows one through the
  • Adjust traction elements to the pressure plates traction exactly can also be used in order to fix the tension elements on the tension element recesses such that the tension elements exert a tensile force on the pressure plates.
  • the heat dissipation element is thermally conductive connected to at least one pressure plate.
  • Heat removal elements are delivered to the printing plates.
  • the pressure plates may have cooling fins. Through cooling fins becomes a surface of the printing plates
  • Cooling fins are particularly suitable when the pressure plates made of a metal such as copper or aluminum.
  • connection plate can according to the invention as a
  • the metal plate is a
  • Copper plate or an aluminum plate Copper plate or an aluminum plate.
  • Metal plates have excellent electrical and thermal conductivity. A variety of
  • Battery cells can be parallel through a metal plate and connect in series.
  • the contacting sections on the metal plate need no special configuration
  • the metal plate is preferably formed flat.
  • Heat dissipation element can with an edge of
  • Connecting plate be thermally conductively connected, so that thermal energy can be dissipated from the connection plate.
  • the heat dissipation member may be thermally conductively connected to another portion of the connection plate.
  • the connecting plate is designed in one piece with the heat dissipation element. So the connection plate can not only between two
  • Battery sections are arranged, but also extend laterally beyond these battery sections, wherein the connecting plate in the region in which it extends beyond the battery sections, the
  • the connecting plate is formed as a board, which is partially formed of a non-electrically conductive material, wherein the connecting plate on a first side and on a second side in each case at least one electrically and thermally conductive
  • Contacting portion is electrically and thermally conductively connected. Such a board allows one make electrical and thermal connection of the battery cells.
  • a core made of an electrically and thermally conductive material is arranged in a planar manner in the non-electrically conductive material of the printed circuit board, with at least one of the sides of the non-electrically conductive material facing away from the core
  • Lead-through element extends through the core and through the non-electrically conductive material disposed on both sides of the core, wherein the lead-through element
  • Contacting portion on the second side is connected, so that an electrical and thermal conductive connection of the contacting portions on the first side with the contacting portions on the second
  • the core can be led out of an edge of the board or exposed to it and be thermally conductively connected to the heat dissipation element.
  • thermal energy can be removed from the circuit board and thus from the cell arrangement by the heat removal element.
  • the core is led out of an edge of the board and formed in a lead-out portion as the heat-dissipating member.
  • the core is thus designed in one piece with the heat dissipation element and adapted to dissipate thermal energy from the cell assembly to a heat sink.
  • a heat dissipation element is connected to another thermally conductive portion of the board.
  • the heat-dissipating element can be connected in a thermally conductive manner to a contacting section on the first side or on the second side of the board.
  • At least two are on the first side of the board
  • Connecting portion is connected to each contacting portion via an electrical fuse associated with this contacting portion, and wherein the connecting portion with the at least one contacting portion on the second side by the non-conductive material of the board electrically conductive via an electrically
  • Battery cell is electrically and thermally conductive connected. As a result, this defective battery cell is electrically isolated from the cell arrangement.
  • the invention further relates to a connection plate for connecting battery cells for the foregoing
  • Contacting portion is electrically and thermally conductively connected, wherein the board according to the invention a flat-shaped core of an electrically and
  • thermoly conductive material on which a non-electrically conductive material is arranged flat, wherein on the core opposite sides of the non-electrically conductive material in each case at least one
  • Lead-through element extends through the core and through the non-electrically conductive material disposed on both sides of the core, wherein the lead-through element
  • the board enables electrical and thermal connection of the contacting portions on the first side with the contacting portions on the second side to be made by the feedthrough element and heat flow through the core as previously described, thus from the board and thus also from the cell assembly can be dissipated.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a cell arrangement of a battery with heat dissipation elements
  • Fig. 2 is a schematic representation of a portion of the cell assembly of the battery of FIG. 1 in a
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a connecting plate designed as a board in a view of a first side of the connecting plate
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of the connecting plate according to FIG. 3 in a view onto a second side of the connecting plate, FIG.
  • FIG. 5 is a schematic representation of a cross section of a connecting plate designed as a circuit board with a feed-through recess
  • Fig. 6 is a schematic representation of a
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a
  • Heat removal elements 3 In the cell assembly 2, a plurality of battery cells 4 are each arranged in a battery section 5 next to each other. The arranged in a battery section 5 battery cells 4 are connected in parallel with each other. A parallel connection of the battery cells 4 is made possible by connecting plates 6. For this purpose, end terminals of the battery cells 4 are electrically and thermally conductively connected to the connection plates 6.
  • Connection plates 6 are each between two
  • Each battery section 5 has a height of seven battery cells 4.
  • Battery cells 4 of adjacent battery sections 5 are connected in series by the connecting plates 6 arranged between them.
  • Cell arrangement 1 are thus interconnected both in parallel and serially.
  • a battery start region 7 and a battery end region 8 are formed by positive end connections or by negative end connections of battery cells 4 in the battery 2.
  • Batterieend Scheme 8 are connected to outer connecting plates 6.
  • the outer connection plates 6 connect the end terminals of the battery cells 4 electrically and thermally conductive.
  • Pressure plate 9 is arranged.
  • the pressure plate 9 is made of copper. Thus, it is particularly good thermal conductivity.
  • the pressure plate 9 is electrically insulated from the outer connection plates 6, so that it does not conduct an electric current during operation of the battery 2.
  • the pressure plates 9 are connected by tension elements 10 with each other.
  • the tension elements 10 are screwed in such a way with the pressure plates 9, that they exert a tensile force on the pressure plates 9. This will be the
  • Battery 2 according to the invention particularly resistant to mechanical loads.
  • the battery cells 4 are enclosed by a plurality of positioning plates 11.
  • the positioning plates 11 enclose the battery cells 4 in the battery sections 5
  • connection plates 6 an exact Contacting the end terminals of the battery cells 4 with the connection plates 6 is necessary, are the connection plates 6
  • connection plates 6 are circuit boards.
  • the boards have a core 12, which is led out laterally from the boards. Outside the board, the core 12 forms a heat dissipation element 13. About the
  • Heat removal element 3 heat can be dissipated from the cell assembly 1.
  • the heat dissipation element 3 has a first planar section 13, which lies in a plane of the connecting plate 6, and a second planar section 14, which lies in a further plane, which is aligned at a right angle to the plane of the connecting plate 6.
  • the second planar portion 14 is adapted to be thermally conductively connected to a housing (not shown) or to a heat sink (not shown), so that heat flow from the connection plate 6 to the housing or to the heat sink
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a section of the cell arrangement 1 of the battery 2 according to FIG. 1 in a sectional view.
  • the battery cells 5 are arranged in first cell levels 15 and second cell levels 16.
  • the battery cells 4 in this case directly adjoin one another.
  • the second cell levels 16 each have one
  • Passage section 17 may be one or more
  • Tensile elements 10 are passed.
  • a tension element 10 is passed through each outer passage section 17.
  • an internal passage section 18 is provided in the present case, in which no battery cell 4 is arranged.
  • a tension element 10th is passed through the inner passage portion 18 .
  • the battery cells 4 are enclosed in the battery section 5 by a positioning plate 11.
  • a positioning plate 11 In the
  • Positioning plate 11 Zaelementaussparalle 19 are provided through which the tension members 10 in the outer passage portions 17 and in the inner
  • Passage section 18 are passed.
  • Fig. 3 shows a schematic representation of a
  • connection plate 6 executed connecting plate 6 in a view of a first side 20 of the connecting plate 6. It is presently a connection plate 6 for a
  • Cell arrangement 1 with in first cell levels 15 and in the second Cell connection 16 is arranged for cell assemblies 1 with seven first and second cell levels 15 and 16, wherein in the first and second cell levels 15 and 16 each eight or seven battery cells 4 are arranged.
  • the connecting plate 6 has
  • the connecting plate 6 is partially formed of an electrically non-conductive material. On the non-electrically conductive material 6 copper is applied as an electrically and thermally conductive material surface on the first side of the connecting plate.
  • the electrically and thermally conductive material made of copper has several contacting sections 21. These are suitable for contacting with the end terminals of the battery cells 4. For this purpose, the
  • Insulating sections 22 of a non-electric material are Insulating sections 22 of a non-electric material.
  • the connecting portion 23 is flat
  • Feedthrough recesses 25 arranged in a circle. In each feedthrough recess 25 is a
  • Feedthrough element (not shown), which is applied to the feedthrough recess 25.
  • Feedthrough element is made of copper and
  • connecting plate 6 connects the connecting portion 23 of the first side 20 of the connecting plate 6 to a second side (not shown) of the connecting plate 6 electrically and thermally conductive.
  • the core 12 made of copper, which extends partially laterally in areas outside of the connecting plate 6. In these areas outside the connecting plate, the core 12 forms a heat dissipation element 3. In the present case are four
  • Heat removal elements 3 each with a first planar portion 13 shown. At each heat dissipation element 3 is also a second planar portion 14, which is not visible due to the perspective shown. On the second side of the connecting plate 6, the previously described Buchelementaussparitch 19 are shown, can be passed through the tension elements 10.
  • Fig. 4 shows a schematic representation of
  • Connecting plate 6 of FIG. 3 in a view of a second side 26 of the connecting plate 6.
  • On the second side 26 of the connecting plate 6 is a as a Connecting and contacting area 27 formed copper layer.
  • Contacting region 27 contacting portions 21 are arranged, which are suitable for contacting with end terminals of battery cells 4. To everyone
  • Feedthrough recesses 25 arranged in a circle.
  • the feedthrough recesses 25 are in the
  • the four heat dissipation elements 3 are each shown with a first areal section 13. Also on the second side of the connecting plate 6, the Werner 19 are visible through the
  • Tensile elements 10 can be passed.
  • Fig. 5 shows a schematic representation of a
  • Connecting plate 6 with a feed-through recess The connecting plate 6 is shown here only in sections.
  • the connecting plate 6 has an electrically non-conductive substrate material 28.
  • Substrate material 28 encloses a core 12 of copper.
  • a copper layer forms a connecting portion 23.
  • a second side 26 of the connecting plate 6 forms a
  • a feedthrough recess 25 is through the
  • Connection plate 6 passed. It passes through the connecting portion 23 and the connection and
  • Feedthrough recess 25 On the edge of the Feedthrough recess 25 is a feedthrough element 29 made of copper applied flat in a thin layer. The feedthrough element 29 is thereby by the
  • Substrate material 28 electrically isolated from the core 12. However, a thermal current may flow through the substrate material 28 and through the core 12 of the
  • Connection plate 6 are discharged.
  • Fig. 6 shows a schematic representation of a
  • the housing 31 is made of iron and encloses a cell assembly 1 according to the invention with connecting plates 6.
  • 31 heat removal elements 3 are connected to the housing 31 within the housing, so that a thermal current from the cell assembly 1 to the housing 31 can be dissipated.
  • the housing 31 is fixedly connected to a holding plate 32, which serves as a heat sink.
  • the housing 31 is closed at two end faces by pressure plates 9.
  • the pressure plates 9 have cooling fins 33, so that the
  • Pressure plates 9 contribute to the cell assembly 1

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterie (2) mit einer Zellanordnung (1), wobei die Zellanordnung mehrere Batteriezellen (4) aufweist, wobei die Zellanordnung (1) mindestens zwei Batterieabschnitte (5) aufweist und jeder Batterieabschnitt (5) aus mehreren Batteriezellen (4) besteht, wobei zwischen mindestens zwei aufeinanderfolgenden Batterieabschnitten (4) eine zumindest teilweise elektrisch und thermisch leitfähige Verbindungsplatte (6) mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite angeordnet ist, die auf der ersten Seite und auf der zweiten Seite jeweils mindestens einen elektrisch und thermisch leitfähigen Kontaktierungsabschnitt aufweist. Erfindungsgemäß ist mindestens eine Verbindungsplatte (6) über ein thermisch leitfähiges Wärmeabfuhrelement (3) thermisch leitfähig mit einer Wärmesenke verbunden. Die Erfindung betrifft ferner eine Verbindungsplatte (6) zur Verbindung von Batteriezellen (4) in einer erfindungsgemäßen Batterie (2), die als eine Platine ausgebildet ist, wobei die Platine einen flächig ausgebildeten Kern (12) aus einem elektrisch und thermisch leitfähigen Material aufweist, auf dem ein nicht elektrisch leitfähiges Material flächig angeordnet ist, sodass ein Wärmestrom durch den Kern (12) aufgenommen und aus der Platine abgeführt werden kann.

Description

Batterie mit einem Wärmeabfuhrelement und Verbindungsplatte
Die Erfindung betrifft eine Batterie mit einer
Zellanordnung, wobei die Zellanordnung mehrere
Batteriezellen aufweist, wobei die Zellanordnung mindestens zwei Batterieabschnitte aufweist und jeder
Batterieabschnitt aus mehreren Batteriezellen besteht, wobei die Batteriezellen der Batterieabschnitte so
ausgerichtet sind, dass Endanschlüsse der Batteriezellen des jeweiligen Batterieabschnitts in einer gemeinsamen ersten Kontaktierungsebene liegen und dass Endanschlüsse der Batteriezellen des jeweiligen Batterieabschnitts in einer gemeinsamen zweiten Kontaktierungsebene liegen, wobei die Batterieabschnitte benachbart zueinander angeordnet sind, wobei jeweils eine erste Kontaktierungsebene eines Batterieabschnitts einer zweiten Kontaktierungsebene eines benachbart angeordneten Batterieabschnitts zugewandt ist und wobei die Kontaktierungsebenen parallel zueinander ausgerichtet sind, wobei zwischen mindestens zwei
aufeinanderfolgenden Batterieabschnitten eine zumindest teilweise elektrisch und thermisch leitfähige
Verbindungsplatte mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite angeordnet ist, die auf der ersten Seite und auf der zweiten Seite jeweils mindestens einen elektrisch und thermisch leitfähigen Kontaktierungsabschnitt aufweist, wobei der ersten Seite dieser Verbindungsplatte zugewandte Endanschlüsse elektrisch und thermisch leitfähig mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt dieser ersten Seite verbunden sind und wobei der zweiten Seite dieser Verbindungsplatte zugewandte Endanschlüsse elektrisch und thermisch leitfähig mit dem mindestens einen
Kontaktierungsabschnitt dieser zweiten Seite verbunden sind, und wobei Kontaktierungsabschnitte der
Verbindungsplatte miteinander elektrisch und thermisch leitfähig über die Verbindungsplatte verbunden sind.
Aus dem Stand der Technik sind Batterien bekannt, die eine Zellanordnung aufweisen, in der mehrere Batteriezellen vorgesehen sind. Dabei befinden sich jeweils mehrere
Batteriezellen in einem Batterieabschnitt. Fällt eine Batteriezelle in einem Batterieabschnitt aus, so
beeinträchtigt dies die Leistung der Batterie nur
geringfügig, da in dem Batterieabschnitt noch weitere, funktionstüchtige Batteriezellen vorliegen.
Endanschlüsse der Batteriezellen des jeweiligen
Batterieabschnitts liegen in einer gemeinsamen ersten Kontaktierungsebene und Endanschlüsse der Batteriezellen des jeweiligen Batterieabschnitts liegen in einer
gemeinsamen zweiten Kontaktierungsebene . Die erste und die zweite Kontaktierungsebene sind parallel zueinander ausgerichtet. Ferner ist in einer solchen Batterie
mindestens eine Verbindungsplatte vorgesehen. Die
mindestens eine Verbindungsplatte weist
Kontaktierungsabschnitte auf.
Bei einer solchen Anordnung erfolgt zwar eine vorteilhafte Verteilung eines Wärmestroms innerhalb der Batterie. Es ist jedoch aus dem Stand der Technik nicht bekannt, wie eine solche Zellanordnung gekühlt werden kann. Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Batterie der vorbeschriebenen Art bereitzustellen, die so
ausgebildet ist, dass aus dieser beim Betrieb ein
Wärmestrom in vorteilhafter Weise abgeführt werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Batterie der eingangs beschriebenen Art, die erfindungsgemäß so ausgebildet ist, dass mindestens eine Verbindungsplatte über ein thermisch leitfähiges Wärmeabfuhrelement thermisch leitfähig mit einer Wärmesenke verbunden ist. Demgemäß kann ein
Wärmestrom aus der Zellanordnung herausgeführt werden, wobei dies über ein thermisch leitfähiges
Wärmeabfuhrelement erfolgt. Die Batterie lässt sich dadurch in vorteilhafter Weise kühlen. Thermische Energie, die in den Batteriezellen der Batterie entsteht, wird durch die Verbindungsplatten aufgenommen und über diese an das
Wärmeabfuhrelement abgegeben. Dieses kann die thermische Energie wiederum an eine Wärmesenke abführen.
Erfindungsgemäß können an mehreren Verbindungsplatten einer Batterie Wärmeabfuhrelemente vorgesehen sein. An einer Verbindungsplatte kann erfindungsgemäß mehr als ein
Wärmeabfuhrelement angeordnet sein.
Vorzugsweise weist jede Batteriezelle einen positiven und einen negativen Endanschluss auf und die Batteriezellen der Batterieabschnitte sind so ausgerichtet, dass sämtliche positiven Endanschlüsse der Batteriezellen des jeweiligen Batterieabschnitts in der ersten Kontaktierungsebene liegen und dass sämtliche negativen Endanschlüsse der
Batteriezellen des jeweiligen Batterieabschnitts in der zweiten Kontaktierungsebene liegen, wobei die mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt der ersten Seite verbundenen Endanschlüsse untereinander über die
Verbindungsplatte elektrisch und thermisch leitfähig miteinander verbunden sind, wobei die mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt der zweiten Seite verbundenen Endanschlüsse untereinander über die Verbindungsplatte elektrisch und thermisch leitfähig miteinander verbunden sind, und wobei die mit dem mindestens einen
Kontaktierungsabschnitt der ersten Seite verbundenen
Endanschlüsse elektrisch und thermisch leitfähig mit den mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt der zweiten Seite verbundenen Endanschlüssen über die
Verbindungsplatte verbunden sind, sodass die Batteriezellen in einer elektrischen und thermischen Reihen- und
Parallelschaltung elektrisch und thermisch leitfähig miteinander verbunden sind. Der Vorteil einer solchen Anordnung besteht darin, dass ein elektrischer Strom und ein thermischer Strom über die gesamte Zellanordnung verteilt werden können. Fällt eine Batteriezelle in einem Batterieabschnitt aus, so beeinträchtigt dies die Leistung der Batterie nur geringfügig, da in dem Batterieabschnitt noch weitere, funktionstüchtige Batteriezellen vorliegen. Vorzugsweise handelt es sich bei den Batteriezellen um Rundzellen. Bei diesen hat es sich herausgestellt, dass sie besonders widerstandsfähig gegenüber mechanischen
Belastungen sind. Unter einem positiven Endanschluss beziehungsweise einem negativen Endanschluss ist ein
Pluspol beziehungsweise ein Minuspol einer Batteriezelle zu verstehen .
Vorzugsweise weist das thermisch leitfähige
Wärmeabführelement einen ersten flächigen Abschnitt auf, der in einer Ebene der Verbindungsplatte liegt, und einen zweiten flächigen Abschnitt auf, der in einer weiteren Ebene liegt, die in einem rechten Winkel zu der Ebene der Verbindungsplatte ausgerichtet ist, und wobei der zweite flächige Abschnitt mit der Wärmesenke thermisch leitfähig verbunden ist. Somit verläuft der erste flächige Abschnitt des Wärmeabfuhrelements in einer Ebene mit der
Verbindungsplatte, wodurch das Wärmeabfuhrelement dazu geeignet ist, thermische Energie aus der Zellanordnung hinauszuführen. Nach einer definierten Länge knickt der erste flächige Abschnitt in einem rechten Winkel seitlich ab. Unter einem rechten Winkel soll vorliegend auch ein Winkel verstanden werden, der näherungsweise 90° beträgt. An dieser Stelle schließt sich an den ersten flächigen Abschnitt ein zweiter flächiger Abschnitt an. Der zweite flächige Abschnitt verläuft entlang zumindest eines
Batterieabschnitts. Erfindungsgemäß kann der zweite
flächige Abschnitt auch länger ausgebildet sein, sodass er entlang mehrerer Batterieabschnitte verläuft. Der zweite flächige Abschnitt ist dabei vorzugsweise von den
Batteriezellen beabstandet, sodass eine Rückführung von thermischer Energie an die Batteriezellen vermieden wird. Der zweite flächige Abschnitt stellt aufgrund seiner flächigen Ausführung eine besonders große Kontaktfläche bereit, sodass ein thermischer Übergangswiderstand zwischen dem Wärmeabfuhrelement und der Wärmesenke besonders niedrig ist .
Es ist besonders vorteilhaft, wenn das Wärmeabfuhrelement aus einem Metall ausgeführt ist. Metalle weisen eine besonders hohe thermische Leitfähigkeit auf. Bevorzugt handelt es sich bei dem Metall um Kupfer oder um Aluminium. Das Wärmeabfuhrelement kann jedoch auch aus einem sonstigen Metall oder aus einer Metalllegierung hergestellt sein. Ferner ist es möglich, dass Wärmeabfuhrelement aus einem Verbundmaterial hergestellt ist.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist die Zellanordnung von einem thermisch leitfähigen Gehäuse zumindest teilweise umschlossen, wobei das thermisch leitfähige Wärmeabfuhrelement mit dem Gehäuse thermisch leitfähig verbunden ist, sodass ein Wärmestrom aus der Zellanordnung auf das Gehäuse abgeführt werden kann. Da das Gehäuse thermisch leitfähig ist, eignet es sich dazu, als eine Wärmesenke Wärme aus der Zellanordnung aufzunehmen und optional an weitere Wärmesenken zu übertragen, mit denen es thermisch leitfähig verbunden ist. So kann das Gehäuse an einer weiteren Wärmesenke flächig anliegen. Erfindungsgemäß kann das Gehäuse dabei fest mit dieser Wärmesenke verbunden sein. Bei der Wärmesenke kann es sich um ein flächig ausgebildetes Metallelement handeln, an oder in dem mehrere erfindungsgemäße Batterien vorgesehen sind. Das Gehäuse ist vorzugsweise aus einem Metall gefertigt, besonders
bevorzugt aus Eisen, Aluminium oder einer Metalllegierung. Ein solches Gehäuse ist dazu geeignet, die Zellanordnung und insbesondere die darin enthaltenen Batteriezellen vor äußeren Einwirkungen zu schützen.
Erfindungsgemäß kann das thermisch leitfähige
Wärmeabfuhrelement durch das Gehäuse hindurch mit einer Wärmesenke außerhalb des Gehäuses verbunden sein, sodass ein Wärmestrom aus der Zellanordnung auf das Gehäuse abgeführt werden kann. Somit kann ein Wärmestrom aus der Batterie heraus in eine externe Wärmesenke abgeführt werden. Gleichwohl kann das Wärmeabfuhrelement dabei erfindungsgemäß zusätzlich mit dem Gehäuse thermisch leitfähig verbunden sein. Das Gehäuse kann eine Aussparung aufweisen, durch die das Wärmeabfuhrelement hindurchgeführt ist .
Erfindungsgemäß können die Batteriezellen so angeordnet sein, dass erste Endanschlüsse einer Kontaktierungsebene eines ersten Batterieabschnitts unmittelbar
gegenüberliegend zu zweiten Endanschlüssen einer
Kontaktierungsebene eines zweiten Batterieabschnitts angeordnet sind, sodass sämtliche Batteriezellen eines Batterieabschnitts fluchtend mit den Batteriezellen eines benachbarten Batterieabschnitts angeordnet sind. Somit sind Gruppen von Batteriezellen mehrerer Batterieabschnitte reihig zueinander angeordnet.
Vorzugsweise liegen positive Endanschlüsse eines
Batterieabschnitts unmittelbar an negativen Endanschlüssen eines benachbarten Batterieabschnitts elektrisch und thermisch leitfähig an. Demgemäß sind zwei oder mehr
Batteriezellen in Reihe geschaltet, ohne dass dabei direkt benachbarte Batteriezellen durch eine Verbindungsplatte voneinander separiert sind. Ein solcher Aufbau kann
vorgesehen werden, wenn eine ausreichende Verteilung eines elektrischen Stroms und eines Wärmestroms innerhalb einer Batterie auch mit einer geringen Zahl von
Verbindungsplatten innerhalb der Zellanordnung möglich ist. Ob dies der Fall ist, wird maßgeblich durch kapazitive und weitere Eigenschaften der Batteriezellen bestimmt.
Es ist bevorzugt, wenn durch die in den beiden äußeren Kontaktierungsebenen der Batterie liegenden Endanschlüsse ein Batterieanfangsbereich und ein Batterieendbereich definiert werden, wobei an dem Batterieanfangsbereich und dem Batterieendbereich jeweils eine Druckplatte angeordnet ist, wobei die Druckplatten über Zugelemente miteinander verbunden sind und dadurch die an der mindestens einen Verbindungsplatte anliegenden Batteriezellen an die
mindestens eine Verbindungsplatte andrücken.
Die Komponenten innerhalb der Zellanordnung werden
hierdurch miteinander verpresst. Dabei üben die
Druckplatten jeweils eine Anpresskraft auf die
Batteriezellen aus. Die Druckplatte kann erfindungsgemäß die Anpresskraft an dem Batterieanfangsbereich
beziehungsweise an dem Batterieendbereich direkt auf die Batteriezellen ausüben. So kann die Druckplatte unmittelbar an positiven oder an negativen Endanschlüssen der
Batteriezellen anliegen. Die Druckplatte kann die
Anpresskraft an dem Batterieanfangsbereich beziehungsweise an dem Batterieendbereich alternativ jedoch auch indirekt auf die Batteriezellen ausüben. So kann zwischen der
Druckplatte und den Batteriezellen erfindungsgemäß eine zusätzliche Schicht vorgesehen sein. Diese zusätzliche Schicht kann elektrisch nichtleitend und/oder elastisch ausgeführt sein.
Erfindungsgemäß können die Druckplatten flächig ausgebildet sein, es sind jedoch auch abweichende Bauformen möglich. Die Zugelemente sind jeweils mit den Druckplatten
verbunden. Dabei sind die Zugelemente solchermaßen zwischen den Druckplatten verspannt, dass sie eine Zugkraft auf die Druckplatten ausüben. Bedingt durch die Zugkraft können die Druckplatten wiederum die bereits beschriebene Anpresskraft auf die Zellanordnung ausüben. Die Anpresskraft wird über alle Batterieabschnitte der Zellanordnung hinweg innerhalb der Batterie übertragen. Dadurch werden die Batteriezellen besonders gut mit der mindestens einen Verbindungsplatte innerhalb der Zellanordnung kontaktiert, denn durch eine hohe Anpresskraft kann eine Fläche zwischen zwei einander elektrisch und/oder thermisch kontaktierenden Elementen vergrößert werden.
Die Zugelemente können als Stangen, als Rohre oder als sonstige länglich ausgebildete Elemente ausgebildet sein. Vorzugsweise sind die Stangen aus einem Metall, ganz besonders bevorzugt aus Stahl ausgeführt. Die Zugelemente können alternativ jedoch auch aus einem besonders stabilen Kunststoff oder aus einem Verbundmaterial ausgeführt sein.
Es ist vorteilhaft, wenn die Druckplatten als Metallplatten ausgebildet sind. Metallplatten sind ausreichend stabil, sodass über sie eine Zugkraft von den Zugelementen auf die Zellanordnung übertragen werden kann. Die Metallplatten können dabei in Abhängigkeit von einer vorgesehenen
Zugkraft unterschiedlich dick ausgeführt sein. Wird eine hohe Zugkraft vorgesehen, so muss die Metallplatte
besonders dick ausgeführt sein. Vorzugsweise ist die
Metallplatte 3 bis 20 mm dick ausgeführt, ganz besonders bevorzugt ist sie 5 mm dick ausgeführt. Die Metallplatten können erfindungsgemäß aus Kupfer, aus Aluminium oder aus einem sonstigen sehr gut wärmeleitfähigen Material
ausgebildet sein. Alternativ ist es möglich, die
Druckplatten nicht aus Metall auszuführen. So können die Druckplatten erfindungsgemäß aus einem harten Kunststoff ausgeführt sein. Bevorzugt sind die Zugelemente durch Zugelementaussparungen in den Druckplatten hindurchgeführt, wobei die Zugelemente in den Zugelementaussparungen verschraubt sind und/oder mit Hilfe von Muttern an den Druckplatten verschraubt sind. Eine Schraubverbindung erlaubt es, eine durch die
Zugelemente auf die Druckplatten auszuübende Zugkraft genau einzustellen. Es sind erfindungsgemäß jedoch auch sonstige Festlegungsmittel verwendbar, um die Zugelemente an den Zugelementaussparungen so festzulegen, dass die Zugelemente eine Zugkraft auf die Druckplatten ausüben.
Vorzugsweise ist das Wärmeabfuhrelement thermisch leitfähig mit mindestens einer Druckplatte verbunden. Somit kann auch thermische Energie aus der Zellanordnung über die
Wärmeabfuhrelemente an die Druckplatten abgegeben werden. Dabei können die Druckplatten Kühlrippen aufweisen. Durch Kühlrippen wird eine Oberfläche der Druckplatten
vergrößert, sodass die Druckplatten Wärme besser abführen können. Somit kann aus den Stirnseiten der Batterie Wärme über die Druckplatten aus der Zellanordnung besonders gut abgeführt werden. Kühlrippen eignen sich besonders dann, wenn die Druckplatten aus einem Metall wie Kupfer oder Aluminium ausgeführt ist.
Die Verbindungsplatte kann erfindungsgemäß als eine
Metallplatte ausgebildet sein. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn es sich bei der Metallplatte um eine
Kupferplatte oder um eine Aluminiumplatte handelt.
Metallplatten weisen eine hervorragende elektrische und thermische Leitfähigkeit auf. Eine Vielzahl von
Batteriezellen lässt sich durch eine Metallplatte parallel und in Reihe schalten. Die Kontaktierungsabschnitte auf der Metallplatte müssen keine besondere Ausgestaltung
aufweisen. Sie können erfindungsgemäß jedoch als Erhebungen ausgeführt sein oder Erhebungen aufweisen. Die Metallplatte ist vorzugsweise flächig ausgebildet. Das
Wärmeabfuhrelement kann mit einer Kante der
Verbindungsplatte oder mit einem Abschnitt der
Verbindungsplatte thermisch leitend verbunden sein, sodass thermische Energie aus der Verbindungsplatte abgeführt werden kann. Das Wärmeabfuhrelement kann jedoch auch mit einem anderen Bereich der Verbindungsplatte thermisch leitend verbunden sein. Gemäß einer besonderen
Ausführungsform der Erfindung ist die Verbindungsplatte einstückig mit dem Wärmeabfuhrelement ausgeführt. So kann die Verbindungsplatte nicht nur zwischen zwei
Batterieabschnitten angeordnet sein, sondern sich auch seitlich über diese Batterieabschnitte hinaus erstrecken, wobei die Verbindungsplatte in dem Bereich, in dem sie sich über die Batterieabschnitte hinaus erstreckt, das
Wärmeabfuhrelement bildet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die die Verbindungsplatte als eine Platine ausgebildet, die teilweise aus einem nicht elektrisch leitfähigen Material ausgebildet ist, wobei die Verbindungsplatte auf einer ersten Seite und auf einer zweiten Seite jeweils mindestens einen elektrisch und thermisch leitfähigen
Kontaktierungsabschnitt aufweist, und wobei jeder
Kontaktierungsabschnitt mit jedem anderen
Kontaktierungsabschnitt elektrisch und thermisch leitfähig verbunden ist. Eine solche Platine erlaubt es, eine elektrische und thermische Verbindung der Batteriezellen herzustellen .
Erfindungsgemäß ist in dem nicht elektrisch leitfähigen Material der Platine ein Kern aus einem elektrisch und thermisch leitfähigen Material flächig angeordnet, wobei auf dem Kern abgewandten Seiten des nicht elektrisch leitfähigen Materials jeweils der mindestens eine
Kontaktierungsabschnitt angeordnet ist, und wobei
mindestens ein elektrisch und thermisch leitfähiges
Durchführungselement sich durch den Kern und durch das auf dem Kern beidseitig angeordnete nicht elektrisch leitfähige Material erstreckt, wobei das Durchführungselement
gegenüber dem Kern elektrisch isoliert ist und elektrisch leitfähig mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt auf der ersten Seite und mit dem mindestens einen
Kontaktierungsabschnitt auf der zweiten Seite verbunden ist, sodass eine elektrische und thermische leitfähige Verbindung der Kontaktierungsabschnitte auf der ersten Seite mit den Kontaktierungsabschnitten auf der zweiten
Seite durch das Durchführungselement hergestellt wird und ein Wärmestrom durch den Kern aufgenommen und aus der Platine abgeführt werden kann. Erfindungsgemäß kann der Kern aus einer Kante der Platine herausgeführt sein oder an dieser freiliegen und thermisch leitfähig mit dem Wärmeabfuhrelement verbunden sein. Somit kann durch das Wärmeabfuhrelement thermische Energie aus der Platine und damit aus der Zellanordnung abgeführt werden. Alternativ ist der Kern aus einer Kante der Platine herausgeführt und in einem herausgeführten Abschnitt als das Wärmeabfuhrelement ausgebildet. Der Kern ist somit einstückig mit dem Wärmeabfuhrelement ausgeführt und dazu geeignet, thermische Energie aus der Zellanordnung an eine Wärmesenke abzuführen. Erfindungsgemäß ist es jedoch auch möglich, dass ein Wärmeabfuhrelement mit einem sonstigen thermisch leitfähigen Abschnitt der Platine verbunden ist. So kann das Wärmeabfuhrelement erfindungsgemäß mit einem Kontaktierungsabschnitt auf der ersten Seite oder auf der zweiten Seite der Platine thermisch leitfähig verbunden sein .
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sind auf der ersten Seite der Platine mindestens zwei
Kontaktlerungsabschnitte und ein elektrisch und thermisch leitfähiger Verbindungsabschnitt angeordnet, der die
Kontaktlerungsabschnitte auf der ersten Seite elektrisch und thermisch leitfähig miteinander verbindet, wobei jedem Kontaktierungsabschnitt auf der ersten Seite eine
elektrische Sicherung zugeordnet ist, wobei der
Verbindungsabschnitt mit jedem Kontaktierungsabschnitt über eine diesem Kontaktierungsabschnitt zugeordnete elektrische Sicherung verbunden ist, und wobei der Verbindungsabschnitt mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt auf der zweiten Seite durch das nichtleitende Material der Platine hindurch elektrisch leitfähig über ein elektrisch
leitfähiges Durchführungselement verbunden ist, sodass jeder Kontaktierungsabschnitt auf der ersten Seite
gegenüber jedem anderen Kontaktierungsabschnitt auf der ersten Seite der Platine und gegenüber jedem
Kontaktierungsabschnitt auf der zweiten Seite der Platine durch mindestens eine elektrische Sicherung gesichert ist. Somit lassen sich die Batteriezellen gegeneinander mittels der Platine elektrisch absichern. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn ein Innenwiderstand einer
Batteriezelle aufgrund eines Fehlers in der Batteriezelle zusammenbricht, sodass ein zu hoher Strom durch diese
Batteriezelle fließt. In diesem Fall löst ein elektrischer Widerstand aus, der einem Kontaktierungsabschnitt der Platine zugeordnet ist, der mit einem positiven oder an einem negativen Endanschluss der Platine wird diese
Batteriezelle elektrisch und thermisch leitfähig verbunden ist. Dadurch wird diese fehlerhafte Batteriezelle von der Zellanordnung elektrisch isoliert.
Die Erfindung betrifft ferner eine Verbindungsplatte zur Verbindung von Batteriezellen für die vorangehend
beschriebene Batterie mit einer Platine, die ein nicht elektrisch leitfähiges Material aufweist, wobei die
Verbindungsplatte auf einer ersten Seite und einer zweiten Seite jeweils mindestens einen elektrisch leitfähigen Kontaktierungsabschnitt aufweist, und wobei jeder
Kontaktierungsabschnitt mit jedem anderen
Kontaktierungsabschnitt elektrisch und thermisch leitfähig verbunden ist, wobei die Platine erfindungsgemäß einen flächig ausgebildeten Kern aus einem elektrisch und
thermisch leitfähigen Material aufweist, auf dem ein nicht elektrisch leitfähiges Material flächig angeordnet ist, wobei auf dem Kern abgewandten Seiten des nicht elektrisch leitfähigen Materials jeweils der mindestens eine
Kontaktierungsabschnitt angeordnet ist, und wobei
mindestens ein elektrisch und thermisch leitfähiges
Durchführungselement sich durch den Kern und durch das auf dem Kern beidseitig angeordnete nicht elektrisch leitfähige Material erstreckt, wobei das Durchführungselement
gegenüber dem Kern elektrisch isoliert ist und elektrisch leitfähig mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt auf der ersten Seite und mit dem mindestens einen
Kontaktierungsabschnitt auf der zweiten Seite verbunden ist. Die Platine ermöglicht es, dass eine elektrische und thermische Verbindung der Kontaktierungsabschnitte auf der ersten Seite mit den Kontaktierungsabschnitten auf der zweiten Seite durch das Durchführungselement hergestellt wird und wie vorangehend beschrieben ein Wärmestrom durch den Kern aufgenommen, somit aus der Platine und damit auch aus der Zellanordnung abgeführt werden kann.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Dabei zeigt: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Zellanordnung einer Batterie mit Wärmeabfuhrelementen,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Abschnitts der Zellanordnung der Batterie gemäß Fig. 1 in einer
Schnittansicht,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer als Platine ausgeführten Verbindungsplatte in einer Ansicht auf eine erste Seite der Verbindungsplatte,
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Verbindungsplatte gemäß Fig. 3 in einer Ansicht auf eine zweite Seite der Verbindungsplatte,
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Querschnitts einer als Platine ausgeführten Verbindungsplatte mit einer Durchführungsaussparung, Fig. 6 eine schematische Darstellung einer
erfindungsgemäßen Batterie mit einem Gehäuse. Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer
Zellanordnung 1 einer Batterie 2 mit
Wärmeabfuhrelementen 3. In der Zellanordnung 2 sind mehrere Batteriezellen 4 jeweils in einem Batterieabschnitt 5 nebeneinander angeordnet. Die in einem Batterieabschnitt 5 angeordneten Batteriezellen 4 sind miteinander parallel verschaltet. Eine parallele Verschaltung der Batteriezellen 4 wird durch Verbindungsplatten 6 ermöglicht. Dafür sind Endanschlüsse der Batteriezellen 4 elektrisch und thermisch leitfähig mit den Verbindungsplatten 6 verbunden. Die
Verbindungsplatten 6 sind jeweils zwischen zwei
Batterieabschnitten 5 angeordnet. Jeder Batterieabschnitt 5 weist eine Höhe von sieben Batteriezellen 4 auf.
Batteriezellen 4 benachbarter Batterieabschnitte 5 werden durch die zwischen ihnen angeordneten Verbindungsplatten 6 in Reihe geschaltet. Die Batteriezellen 4 in der
Zellanordnung 1 sind somit sowohl parallel als seriell miteinander verschaltet.
Ein Batterieanfangsbereich 7 und ein Batterieendbereich 8 werden durch positive Endanschlüsse beziehungsweise durch negative Endanschlüsse von Batteriezellen 4 in der Batterie 2 gebildet. Der Batterieanfangsbereich 7 und der
Batterieendbereich 8 sind mit äußeren Verbindungsplatten 6 verbunden. Die äußeren Verbindungsplatten 6 verbinden die Endanschlüsse der Batteriezellen 4 elektrisch und thermisch leitfähig. Auf einer dem Batterieanfangsbereich 7
beziehungsweise dem Batterieendbereich 8 abgewandten Seite der äußeren Verbindungsplatten 6 ist jeweils eine
Druckplatte 9 angeordnet. Die Druckplatte 9 ist aus Kupfer ausgeführt. Somit ist sie besonders gut wärmeleitfähig . Die Druckplatte 9 ist von den äußeren Verbindungsplatten 6 elektrisch isoliert, sodass sie beim Betrieb der Batterie 2 keinen elektrischen Strom führt.
Die Druckplatten 9 sind durch Zugelemente 10 miteinander verbunden. Die Zugelemente 10 sind dabei solchermaßen mit den Druckplatten 9 verschraubt, dass sie eine Zugkraft auf die Druckplatten 9 ausüben. Dadurch wird die
Zellanordnung 1 zusammengedrückt. Insbesondere werden die Batteriezellen 4 an die Verbindungsplatten 6 gedrückt.
Hierdurch wird zwischen den Endanschlüssen der
Batteriezellen 4 und den Verbindungsplatten 6 eine
Kontaktfläche vergrößert, sodass ein elektrischer und ein thermischer Strom besser zwischen den Batteriezellen 4 und den Verbindungsplatten 6 fließen und damit auch besser über die gesamte Zellanordnung 1 verteilt werden können. Dies trägt dazu bei, dass lokale thermische Hotspots innerhalb der Batterie 2 vermieden werden. Ferner ist aufgrund der erfindungsgemäßen, durch die Zugelemente 10 und die
Druckplatten 9 verpressten Zellanordnung 1 die
erfindungsgemäße Batterie 2 besonders widerstandsfähig gegenüber mechanischen Belastungen.
Um zu gewährleisten, dass die Batteriezellen 4 sicher innerhalb der Zellanordnung 1 gehalten werden, sind die Batteriezellen 4 durch mehrere Positionierungsplatten 11 umschlossen. Die Positionierungsplatten 11 umschließen die Batteriezellen 4 in den Batterieabschnitten 5
formschlüssig. Da an den Verbindungsplatten 6 eine exakte Kontaktierung der Endanschlüsse der Batteriezellen 4 mit den Verbindungsplatten 6 notwendig ist, sind die
Positionierungsplatten 11 vorliegend in der Nähe der
Verbindungsplatten 6 angeordnet.
Bei den Verbindungsplatten 6 handelt es sich um Platinen. Die Platinen weisen einen Kern 12 auf, der aus den Platinen seitlich herausgeführt ist. Außerhalb der Platine bildet der Kern 12 ein Wärmeabfuhrelement 13. Über das
Wärmeabfuhrelement 3 kann Wärme aus der Zellanordnung 1 abgeführt werden. Das Wärmeabfuhrelement 3 weist einen ersten flächigen Abschnitt 13 auf, der in einer Ebene der Verbindungsplatte 6 liegt, sowie einen zweiten flächigen Abschnitt 14, der in einer weiteren Ebene liegt, die in einem rechten Winkel zu der Ebene der Verbindungsplatte 6 ausgerichtet ist. Der zweite flächige Abschnitt 14 ist dazu geeignet, mit einem Gehäuse (nicht gezeigt) oder mit einer Wärmesenke (nicht gezeigt) wärmeleitfähig verbunden zu werden, sodass ein Wärmestrom aus der Verbindungsplatte 6 auf das Gehäuse beziehungsweise auf die Wärmesenke
abgeführt werden kann.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Abschnitts der Zellanordnung 1 der Batterie 2 gemäß Fig. 1 in einer Schnittansicht. Dabei sind die Batteriezellen 5 in ersten Zellebenen 15 und zweiten Zellebenen 16 angeordnet. Die Batteriezellen 4 grenzen hierbei unmittelbar aneinander an. Die zweiten Zellebenen 16 weisen jeweils eine
Batteriezelle 4 weniger auf als die ersten Zellebenen 15. Hierdurch ergeben sich äußere Durchtrittsabschnitte 17. Durch die äußeren Durchtrittsabschnitte 17 lassen sich Zugelemente 10 hindurchführen. Die äußeren Durchtrittsabschnitte 17 ermöglichen es, möglichst viele Batteriezellen 4 auf einer möglichst geringen
Querschnittsfläche einer Zellanordnung 1 anzuordnen. So muss für die Durchführung eines Zugelements 10 in einem Randbereich eines Batterieabschnitts 5 nicht eine gesamte Batteriezelle 4 entfernt werden. Stattdessen wird lediglich aus einer zweiten Zellebene 16 eine Batteriezelle 4 entfernt. Durch die Entfernung der einen Batteriezelle 4 aus der zweiten Zellebene 16 entstehen zwei äußere
Durchtrittsabschnitte 17. Durch jeden äußeren
Durchtrittsabschnitt 17 können ein oder mehrere
Zugelemente 10 hindurchgeführt werden. Vorliegend ist durch jeden äußeren Durchtrittsabschnitt 17 ein Zugelement 10 hindurchgeführt. Um eine gleichmäßige Stabilisierung der Zellanordnung 1 zu erreichen, ist vorliegend jedoch auch ein innerer Durchtrittsabschnitt 18 vorgesehen, in dem keine Batteriezelle 4 angeordnet ist. Durch den inneren Durchtrittsabschnitt 18 ist ein Zugelement 10
hindurchgeführt .
Die Batteriezellen 4 sind in dem Batterieabschnitt 5 von einer Positionierungsplatte 11 umschlossen. In der
Positionierungsplatte 11 sind Zugelementaussparungen 19 vorgesehen, durch die die Zugelemente 10 in den äußeren Durchtrittsabschnitten 17 und in dem inneren
Durchtrittsabschnitt 18 hindurchgeführt sind.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer als
Platine ausgeführten Verbindungsplatte 6 in einer Ansicht auf eine erste Seite 20 der Verbindungsplatte 6. Es handelt sich vorliegend um eine Verbindungsplatte 6 für eine
Zellanordnung 1 mit in ersten Zellebenen 15 und in zweiten Zellebenen 16 versetzt angeordneten Batteriezellen 4. Die Verbindungsplatte 6 ist hierbei für Zellanordnungen 1 mit sieben ersten und zweiten Zellebenen 15 und 16 geeignet, wobei in den ersten und zweiten Zellebenen 15 und 16 jeweils acht beziehungsweise sieben Batteriezellen 4 angeordnet sind. Die Verbindungsplatte 6 weist
Zugelementaussparungen 19 auf, durch die Zugelemente 10 hindurchgeführt werden können. Die Verbindungsplatte 6 ist teilweise aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material ausgebildet. Auf das nicht elektrisch leitfähige Material ist auf der ersten Seite der Verbindungsplatte 6 Kupfer als ein elektrisch und thermisch leitfähiges Material flächig aufgebracht. Das elektrisch und thermisch leitfähige Material aus Kupfer weist dabei mehrere Kontaktierungsabschnitte 21 auf. Diese sind zur Kontaktierung mit den Endanschlüssen der Batteriezellen 4 geeignet. Zu diesem Zweck sind die
Kontaktierungsabschnitte 21 erhaben ausgeführt. Die
Kontaktierungsabschnitte 21 sind durch
Isolierungsabschnitte 22 aus einem nicht elektrisch
leitfähigen Material von einem Verbindungsabschnitt 23 getrennt. Der Verbindungsabschnitt 23 ist flächig
ausgebildet. Er verbindet die Kontaktierungsabschnitte 21 miteinander elektrisch und thermisch leitfähig. Durch jeden Isolierungsabschnitt 22 ist eine elektrisch und thermisch leitfähige Leiterbahn 24 hindurchgeführt, die als eine Sicherung dimensioniert ist. Hierdurch werden die
Kontaktierungsabschnitte 21 gegenüber einander elektrisch gesichert. Um jeden Isolierungsabschnitt 22 und damit auch um jeden Kontaktierungsabschnitt 21 sind mehrere
Durchführungsaussparungen 25 kreisförmig angeordnet. In jeder Durchführungsaussparung 25 ist ein
Durchführungselement (nicht gezeigt) angeordnet, das auf der Durchführungsaussparung 25 aufgebracht ist. Das
Durchführungselement ist aus Kupfer ausgeführt und
verbindet den Verbindungsabschnitt 23 der ersten Seite 20 der Verbindungsplatte 6 mit einer zweiten Seite (nicht gezeigt) der Verbindungsplatte 6 elektrisch und thermisch leitfähig. Ein aus einer Batteriezelle 4 in einen
Kontaktierungsabschnitt 21 fließender Strom kann somit durch die Leiterbahn 24 und den Verbindungsabschnitt zu der zweiten Seite der Verbindungsplatte 6 geführt werden.
In der Verbindungsplatte 6 befindet sich ein Kern 12 aus Kupfer, der sich teilweise seitlich in Bereiche außerhalb der Verbindungsplatte 6 erstreckt. In diesen Bereichen außerhalb der Verbindungsplatte bildet der Kern 12 ein Wärmeabfuhrelement 3. Vorliegend sind vier
Wärmeabfuhrelemente 3 mit jeweils einem ersten flächigen Abschnitt 13 dargestellt. An jedem Wärmeabfuhrelement 3 befindet sich auch ein zweiter flächiger Abschnitt 14, der jedoch aufgrund der gezeigten Perspektive nicht sichtbar ist. Auf der zweiten Seite der Verbindungsplatte 6 sind die zuvor beschriebenen Zugelementaussparungen 19 dargestellt, durch die Zugelemente 10 hindurchgeführt werden können.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung der
Verbindungsplatte 6 gemäß Fig. 3 in einer Ansicht auf eine zweite Seite 26 der Verbindungsplatte 6. Auf der zweiten Seite 26 der Verbindungsplatte 6 befindet sich eine als ein Verbindungs- und Kontaktierungsbereich 27 ausgebildete Kupferschicht. In dem Verbindungs- und
Kontaktierungsbereich 27 sind Kontaktierungsabschnitte 21 angeordnet, die zur Kontaktierung mit Endanschlüssen von Batteriezellen 4 geeignet sind. Um jeden
Kontaktierungsabschnitt 21 sind mehrere
Durchführungsaussparungen 25 kreisförmig angeordnet. Die Durchführungsaussparungen 25 sind in der
Verbindungsplatte 6 wie vorangehend beschrieben
ausgebildet.
Vorliegend sind ferner die vier Wärmeabfuhrelemente 3 mit jeweils einem ersten flächigen Abschnitt 13 zu dargestellt. Auch auf der zweiten Seite der Verbindungsplatte 6 sind die Zugelementaussparungen 19 zu sichtbar, durch die
Zugelemente 10 hindurchgeführt werden können.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines
Querschnitts einer als Platine ausgeführten
Verbindungsplatte 6 mit einer Durchführungsaussparung. Die Verbindungsplatte 6 ist hier lediglich abschnittsweise dargestellt. Die Verbindungsplatte 6 weist ein elektrisch nicht leitfähiges Substratmaterial 28 auf. Das
Substratmaterial 28 umschließt einen Kern 12 aus Kupfer. Auf einer ersten Seite 20 der Verbindungsplatte 6 bildet eine Kupferschicht einen Verbindungsabschnitt 23. Auf einer zweiten Seite 26 der Verbindungsplatte 6 bildet eine
Kupferschicht einen Verbindungs- und Kontaktierungsbereich 27. Eine Durchführungsaussparung 25 ist durch die
Verbindungsplatte 6 hindurchgeführt. Sie durchläuft dabei den Verbindungsabschnitt 23 und den Verbindungs- und
Kontaktierungsbereich 27. Auf den Rand der Durchführungsaussparung 25 ist ein Durchführungselement 29 aus Kupfer flächig in einer dünnen Schicht aufgebracht. Das Durchführungselement 29 wird dabei durch das
Substratmaterial 28 von dem Kern 12 elektrisch isoliert. Ein thermischer Strom kann jedoch das Substratmaterial 28 durchfließen und durch den Kern 12 aus der
Verbindungsplatte 6 abgeführt werden.
Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung einer
erfindungsgemäßen Batterie 2 mit einem Gehäuse 31. Das Gehäuse 31 ist aus Eisen ausgeführt und umschließt eine erfindungsgemäße Zellanordnung 1 mit Verbindungsplatten 6. Dabei sind innerhalb des Gehäuses 31 Wärmeabfuhrelemente 3 mit dem Gehäuse 31 verbunden, sodass ein thermischer Strom aus der Zellanordnung 1 auf das Gehäuse 31 abgeführt werden kann. Das Gehäuse 31 ist fest mit einer Halteplatte 32 verbunden, die als Wärmesenke dient. Das Gehäuse 31 wird an zwei Stirnseiten durch Druckplatten 9 verschlossen. Die Druckplatten 9 weisen Kühlrippen 33 auf, sodass die
Druckplatten 9 dazu beitragen, die Zellanordnung 1
innerhalb des Gehäuses 31 zu kühlen. Nicht gezeigte
Zugelemente 10 sind durch die Druckplatten 9
hindurchgeführt und mittels Muttern 34 mit den
Druckplatten 9 verschraubt.
B E Z U G S Z E I C H E N L I S T E
1. Zellanordnung
2. Batterie
3. Wärmeabfuhrelement
4. Batteriezelle
5. Batterieabschnitt
6. Verbindungsplatte
7. Batterieanfangsbereich
8. Batterieendbereich
9. Druckplatte
10 Zugelement
11 Positionierungsplatte
12 Kern
13 Erster flächiger Abschnitt des Wärmeabfuhrelements
14 Zweiter flächiger Abschnitt des Wärmeabfuhrelements
15 Erste Zellebene
16 Zweite Zellebene
17 Äußerer Durchtrittsabschnitt
18 Innerer Durchtrittsabschnitt
19 Zugelementaussparung
20 Erste Seite der Verbindungsplatte
21 Kontaktierungsabschnitt
22 Isolierungsabschnitt
23 Verbindungsabschnitt
24 Leiterbahn
25 Durchführungsaussparung
26 Zweite Seite der Verbindungsplatte
27 Verbindungs- und Kontaktierungsbereich
28 Substratmaterial
29 Durchführungselement Gehäuse Halteplatte Kühlrippen Mutter

Claims

A T E N T A N S P R U C H E
Batterie (2) mit einer Zellanordnung (1), wobei die Zellanordnung (1) mehrere Batteriezellen (4) aufweist, wobei die Zellanordnung (1) mindestens zwei
Batterieabschnitte (5) aufweist und jeder
Batterieabschnitt (5) aus mehreren Batteriezellen (4) besteht, wobei die Batteriezellen (4) der
Batterieabschnitte (5) so ausgerichtet sind, dass
Endanschlüsse der Batteriezellen (4) des jeweiligen Batterieabschnitts (5) in einer gemeinsamen ersten
Kontaktierungsebene liegen und dass Endanschlüsse der Batteriezellen (4) des jeweiligen Batterieabschnitts (5) in einer gemeinsamen zweiten Kontaktierungsebene liegen, wobei die Batterieabschnitte (5) benachbart zueinander angeordnet sind, wobei jeweils eine erste
Kontaktierungsebene eines Batterieabschnitts (5) einer zweiten Kontaktierungsebene eines benachbart
angeordneten Batterieabschnitts (5) zugewandt ist und wobei die Kontaktierungsebenen parallel zueinander ausgerichtet sind, wobei zwischen mindestens zwei aufeinanderfolgenden Batterieabschnitten (5) eine zumindest teilweise elektrisch und thermisch leitfähige Verbindungsplatte (6) mit einer ersten Seite (20) und einer zweiten Seite (26) angeordnet ist, die auf der ersten Seite (20) und auf der zweiten Seite (26) jeweils mindestens einen elektrisch und thermisch leitfähigen Kontaktierungsabschnitt (21) aufweist, wobei der ersten Seite (20) dieser Verbindungsplatte (6) zugewandte
Endanschlüsse elektrisch und thermisch leitfähig mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt (21) dieser ersten Seite (20) verbunden sind und wobei der zweiten Seite (26) dieser Verbindungsplatte (6) zugewandte
Endanschlüsse elektrisch und thermisch leitfähig mit dem mindestens einen Kontakt ierungsabschnitt (21) dieser zweiten Seite (26) verbunden sind, und wobei
Kontakt ierungsabschnitte (21) der Verbindungsplatte (6) miteinander elektrisch und thermisch leitfähig über die Verbindungsplatte verbunden sind, dadurch
gekennzeichnet, dass mindestens eine
Verbindungsplatte (6) über ein thermisch leitfähiges Wärmeabfuhrelement (3) thermisch leitfähig mit einer Wärmesenke verbunden ist.
Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Batteriezelle (4) einen positiven und einen
negativen Endanschluss aufweist und die
Batteriezellen (4) der Batterieabschnitte (5) so
ausgerichtet sind, dass sämtliche positiven
Endanschlüsse der Batteriezellen (4) des jeweiligen Batterieabschnitts (5) in der ersten Kontakt ierungsebene liegen und dass sämtliche negativen Endanschlüsse der Batteriezellen (4) des jeweiligen Batterieabschnitts (5) in der zweiten Kontakt ierungsebene liegen, wobei die mit dem mindestens einen Kontakt ierungsabschnitt (21) der ersten Seite (20) verbundenen Endanschlüsse
untereinander über die Verbindungsplatte (6) elektrisch und thermisch leitfähig miteinander verbunden sind, wobei die mit dem mindestens einen
Kontakt ierungsabschnitt (21) der zweiten Seite (26) verbundenen Endanschlüsse untereinander über die
Verbindungsplatte (6) elektrisch und thermisch leitfähig miteinander verbunden sind, und wobei die mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt (21) der ersten Seite (20) verbundenen Endanschlüsse elektrisch und thermisch leitfähig mit den mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt (21) der zweiten Seite (26) verbundenen Endanschlüssen über die
Verbindungsplatte (7) verbunden sind, sodass die
Batteriezellen (4) in einer elektrischen und thermischen Reihen- und Parallelschaltung elektrisch und thermisch leitfähig miteinander verbunden sind.
Batterie (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das thermisch leitfähige Wärmeabfuhrelement (3) einen ersten flächigen
Abschnitt (13) aufweist, der in einer Ebene der
Verbindungsplatte (6) liegt, und dass das thermisch leitfähige Wärmeabfuhrelement (3) einen zweiten
flächigen Abschnitt (14) aufweist, der in einer weiteren Ebene liegt, die in einem rechten Winkel zu der Ebene der Verbindungsplatte (6) ausgerichtet ist, und wobei der zweite flächige Abschnitt (14) mit der Wärmesenke thermisch leitfähig verbunden ist.
Batterie (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeabfuhrelement (3) aus einem Metall ausgeführt ist.
Batterie (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellanordnung (1) von einem thermisch leitfähigen Gehäuse (31) zumindest teilweise umschlossen ist und dass das thermisch
leitfähige Wärmeabfuhrelement (3) mit dem Gehäuse (31) thermisch leitfähig verbunden ist, sodass ein Wärmestrom aus der Zellanordnung (1) auf das Gehäuse (31) abgeführt werden kann.
6. Batterie (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das thermisch leitfähige Wärmeabfuhrelement (3) durch das Gehäuse (31) hindurch mit einer Wärmesenke außerhalb des Gehäuses (31)
verbunden ist, sodass ein Wärmestrom aus der
Zellanordnung (1) auf das Gehäuse (31) abgeführt werden kann.
7. Batterie (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezellen (4) so angeordnet sind, dass erste Endanschlüsse einer
Kontaktierungsebene eines ersten Batterieabschnitts (5) unmittelbar gegenüberliegend zu zweiten Endanschlüssen einer Kontaktierungsebene eines zweiten
Batterieabschnitts (5) angeordnet sind, sodass sämtliche Batteriezellen (4) eines Batterieabschnitts (5)
fluchtend mit den Batteriezellen (4) eines benachbarten
Batterieabschnitts (5) angeordnet sind.
8. Batterie (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass positive Endanschlüsse eines Batterieabschnitts (5) unmittelbar an negativen
Endanschlüssen eines benachbarten Batterieabschnitts (5) elektrisch und thermisch leitfähig anliegen.
Batterie (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die in den beiden äußeren Kontaktierungsebenen der Batterie (2) liegende Endanschlüsse ein Batterieanfangsbereich (7) und ein Batterieendbereich (8) definiert werden, wobei an dem Batterieanfangsbereich (7) und dem
Batterieendbereich (8) jeweils eine Druckplatte (9) angeordnet ist, wobei die Druckplatten (9) über
Zugelemente (10) miteinander verbunden sind und dadurch die an der mindestens einen Verbindungsplatte (6)
anliegenden Batteriezellen (4) an die mindestens eine Verbindungsplatte (6) andrücken. 10. Batterie (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckplatten (9) als Metallplatten ausgebildet sind .
11. Batterie (2) nach einem der Ansprüche 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, dass die Zugelemente (10) durch Zugelementaussparungen (19) in den Druckplatten (9) hindurchgeführt sind, wobei die Zugelemente (10) in den Zugelementaussparungen (19) verschraubt sind und/oder durch Muttern an den Druckplatten (9) verschraubt sind.
12. Batterie (2) nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeabfuhrelement (3) thermisch leitfähig mit mindestens einer Druckplatte (9) verbunden ist.
13. Batterie (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsplatte (6) als eine Metallplatte ausgebildet ist. 14. Batterie (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsplatte (6) als eine Platine ausgebildet ist, die teilweise aus einem nicht elektrisch leitfähigen Material ausgebildet ist, wobei die Verbindungsplatte (6) auf einer ersten Seite (20) und auf einer zweiten Seite (26) jeweils mindestens einen elektrisch und thermisch leitfähigen Kontakt ierungsabschnitt (21) aufweist, und wobei jeder
Kontakt ierungsabschnitt (21) mit jedem anderen
Kontakt ierungsabschnitt (21) elektrisch und thermisch leitfähig verbunden ist. 15. Batterie (2) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in dem nicht elektrisch leitfähigen Material der Platine ein Kern (12) aus einem elektrisch und thermisch leitfähigen Material flächig angeordnet ist, wobei auf dem Kern (12) abgewandten Seiten des nicht elektrisch leitfähigen Materials jeweils der mindestens eine
Kontakt ierungsabschnitt (21) angeordnet ist, und wobei mindestens ein elektrisch und thermisch leitfähiges Durchführungselement (29) sich durch den Kern (12) und durch das auf dem Kern (12) beidseitig angeordnete nicht elektrisch leitfähige Material erstreckt, wobei das
Durchführungselement (29) gegenüber dem Kern (12) elektrisch isoliert ist und elektrisch leitfähig mit dem mindestens einen Kontakt ierungsabschnitt (21) auf der ersten Seite (20) und mit dem mindestens einen
Kontakt ierungsabschnitt (21) auf der zweiten Seite (26) verbunden ist, sodass eine elektrisch und thermisch leitfähige Verbindung der Kontakt ierungsabschnitte (21) auf der ersten Seite mit den
Kontakt ierungsabschnitten (21) auf der zweiten
Seite (26) durch das Durchführungselement (29)
hergestellt wird und ein Wärmestrom durch den Kern (12) aufgenommen und aus der Platine abgeführt werden kann.
6. Batterie (2) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (12) aus einer Kante der Platine
herausgeführt ist oder an dieser freiliegt und thermisch leitfähig mit dem Wärmeabfuhrelement (3) verbunden ist.
7. Batterie (2) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (12) aus einer Kante der Platine
herausgeführt ist und in einem herausgeführten Abschnitt als das Wärmeabfuhrelement (3) ausgebildet ist.
8. Batterie (2) nach einem der Ansprüche 14 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, dass auf der ersten Seite (20) der Platine mindestens zwei
Kontaktierungsabschnitte (21) und ein elektrisch und thermisch leitfähiger Verbindungsabschnitt (23)
angeordnet sind, der die Kontaktierungsabschnitte (21) auf der ersten Seite (20) elektrisch und thermisch leitfähig miteinander verbindet, dass jedem
Kontaktierungsabschnitt (21) auf der ersten Seite (20) eine elektrische Sicherung zugeordnet ist und dass der Verbindungsabschnitt (23) mit jedem
Kontaktierungsabschnitt (21) über eine diesem
Kontaktierungsabschnitt (21) zugeordnete elektrische Sicherung verbunden ist, und wobei der
Verbindungsabschnitt (23) mit dem mindestens einen
Kontaktierungsabschnitt (21) auf der zweiten Seite (26) durch das nichtleitende Material der Platine hindurch elektrisch leitfähig über ein elektrisch leitfähiges Durchführungselement (29) verbunden ist, sodass jeder Kontaktierungsabschnitt (21) auf der ersten Seite (20) gegenüber jedem anderen Kontaktierungsabschnitt (21) auf der ersten Seite (20) der Platine und gegenüber jedem Kontakt ierungsabschnitt (21) auf der zweiten Seite (26) der Platine durch mindestens eine elektrische Sicherung gesichert ist.
19. Verbindungsplatte (6) zur Verbindung von
Batteriezellen (4) für eine Batterie (2) nach einem der Ansprüche 14 bis 18, die als eine Platine ausgebildet ist, die ein nicht elektrisch leitfähiges Material aufweist, wobei die Verbindungsplatte (6) auf einer ersten Seite (20) und einer zweiten Seite (26) jeweils mindestens einen elektrisch leitfähigen
Kontakt ierungsabschnitt (21) aufweist, und wobei jeder Kontakt ierungsabschnitt (21) mit jedem anderen
Kontakt ierungsabschnitt (21) elektrisch und thermisch leitfähig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine einen flächig ausgebildeten Kern (12) aus einem elektrisch und thermisch leitfähigen Material aufweist, auf dem ein nicht elektrisch leitfähiges Material flächig angeordnet ist, wobei auf einer dem
Kern (12) abgewandten Seite des nicht elektrisch
leitfähigen Materials jeweils der mindestens eine
Kontakt ierungsabschnitt (21) angeordnet ist, und wobei mindestens ein elektrisch und thermisch leitfähiges Durchführungselement (29) sich durch den Kern (12) und durch das auf dem Kern (12) beidseitig angeordnete nicht elektrisch leitfähige Material erstreckt, wobei das Durchführungselement (29) gegenüber dem Kern (12) elektrisch isoliert ist und elektrisch leitfähig mit dem mindestens einen Kontakt ierungsabschnitt (21) auf der ersten Seite (20) und mit dem mindestens einen
Kontaktierungsabschnitt (21) auf der zweiten Seite (26) verbunden ist, sodass eine elektrisch und thermisch leitfähige Verbindung der Kontaktierungsabschnitte (21) auf der ersten Seite mit den
Kontaktierungsabschnitten (21) auf der zweiten Seite durch das Durchführungselement (29) hergestellt wird und ein Wärmestrom durch den Kern (12) aufgenommen und aus der Platine abgeführt werden kann.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113924688A (zh) * 2019-02-19 2022-01-11 约翰森·马瑟公开有限公司 互连件

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111740063B (zh) * 2020-07-10 2024-05-10 大连理工大学 一种用于两相浸没式液冷的带有气泡挡板的圆柱形电池模组支架
DE102020123795A1 (de) * 2020-09-11 2022-03-17 Witzenmann Gmbh Vorrichtung zum Anordnen von Batteriezellen und Batteriezellen-Anordnung

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007063195A1 (de) * 2007-12-20 2009-06-25 Daimler Ag Batterie mit einem Gehäuse und einer Wärmeleitplatte
DE102008034699A1 (de) * 2008-07-26 2010-01-28 Daimler Ag Batterie mit mehreren Batteriezellen
EP2343752A2 (de) * 2009-12-24 2011-07-13 Sanyo Electric Co., Ltd. Zylindrisches Batteriepack
US20130122341A1 (en) * 2010-07-29 2013-05-16 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Battery of accumulators of easy design and assembly
WO2014111233A1 (de) * 2013-01-18 2014-07-24 Cayago Gmbh Akkumulatoreinheit für ein wasserfahrzeug
WO2015036322A1 (de) * 2013-09-12 2015-03-19 Robert Bosch Gmbh Elektrochemischer energiespeicher
DE102015008985A1 (de) * 2015-07-09 2016-02-18 Daimler Ag Zellmodul, Batteriemodul und elektrische Batterie

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007063195A1 (de) * 2007-12-20 2009-06-25 Daimler Ag Batterie mit einem Gehäuse und einer Wärmeleitplatte
DE102008034699A1 (de) * 2008-07-26 2010-01-28 Daimler Ag Batterie mit mehreren Batteriezellen
EP2343752A2 (de) * 2009-12-24 2011-07-13 Sanyo Electric Co., Ltd. Zylindrisches Batteriepack
US20130122341A1 (en) * 2010-07-29 2013-05-16 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Battery of accumulators of easy design and assembly
WO2014111233A1 (de) * 2013-01-18 2014-07-24 Cayago Gmbh Akkumulatoreinheit für ein wasserfahrzeug
WO2015036322A1 (de) * 2013-09-12 2015-03-19 Robert Bosch Gmbh Elektrochemischer energiespeicher
DE102015008985A1 (de) * 2015-07-09 2016-02-18 Daimler Ag Zellmodul, Batteriemodul und elektrische Batterie

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113924688A (zh) * 2019-02-19 2022-01-11 约翰森·马瑟公开有限公司 互连件
CN113924688B (zh) * 2019-02-19 2024-04-16 庄信万丰股份有限公司 互连件

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