WO2023007032A1 - Batteriemodul und batterie - Google Patents

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battery cells
thermally conductive
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Hans Beyer
Volker Böhringer
Martin Zoske
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Definitions

  • the present invention relates to a battery module for constructing a battery, for example for constructing a traction battery for a vehicle, and such a battery.
  • Battery systems for vehicles are usually provided with a suitably tuned temperature control element.
  • This temperature control element is often designed as a chamber-like base element, which allows a medium, e.g. a liquid coolant, to flow through in a targeted manner.
  • This floor element is usually made of metal.
  • a thermally conductive and electrically insulating layer that can also compensate for geometric tolerances between the cells and the temperature control element.
  • This can be a moldable mat (gap pad) or a viscous paste (gap filler). Viscous gap fillers can be applied to the temperature control element in wavy lines, for example. During assembly and the associated pressing of the battery cells against the temperature control element, air gaps are then closed by the distribution of the gap filler.
  • a battery cell is understood to be an electrochemical storage cell, preferably a secondary cell.
  • the term "cell” can be understood as the smallest contactable structural unit.
  • a battery module is understood to be a structural unit that combines a large number of battery cells.
  • a battery is accordingly understood to mean a structural unit that is made up of one or more interconnected battery modules.
  • Such battery systems can also include a housing accommodating the battery modules, electrical interconnections and a battery management system. Batteries are preferably intended for use in an electric vehicle, but can also be used in other vehicles or other areas of application. With gap fillers, a distinction is made between non-hardening systems and systems that harden after application.
  • Non-hardening systems are highly viscous, usually require a correspondingly high contact pressure of the cells for even distribution of the gap filler and create the mechanical connection between the cell and the temperature control element through adhesive force.
  • Hardening systems can be set to a lower viscosity for application, so that even a small amount of contact pressure leads to even distribution.
  • a supportive or structural bonding of the cell to the cooler can take place during curing.
  • gap pads are usually associated with high costs, and tolerance compensation using gap pads is only possible within narrow limits, for example in the relation of uncompressed thickness compared to the thickness at maximum compression.
  • the adhesive forces that can be achieved between the temperature control element, gap pad and battery cells are also limited and unsuitable for a structural connection.
  • gap fillers on the other hand, is more cost-effective, makes it possible to compensate for higher tolerances, even with complex geometries, and allows viscosity and adhesive strength to be adjusted to suit the respective application.
  • an object of the present invention to provide an improved battery module for constructing a battery, preferably a traction battery for vehicles, and a battery, preferably a traction battery for a vehicle.
  • a battery module for constructing a battery, preferably a traction battery for a vehicle, comprising at least two battery cells held in a cell holder, which have temperature control surfaces to be brought into thermally conductive contact with a temperature control element of a battery housing.
  • an electrically insulating insulating film arranged on the temperature control surfaces of the battery cells is provided.
  • the insulating film is thus arranged in such a way that it is arranged between the battery cells and the temperature control element and can thus achieve electrical insulation of the battery cells with respect to the temperature control element.
  • An electrically insulating insulation film is understood to mean a film with low electrical conductivity and/or high electrical dielectric strength, which is preferably a plastic film, e.g. made of PP (polypropylene), PEN (polyethylene naphthalate), PET (polyethylene terephthalate) or PI (polyimide).
  • the film preferably has a thickness of less than 500 ⁇ m, more preferably less than 100 ⁇ m.
  • the dielectric strength is preferably at least 10 kV/mm, more preferably at least 30 kV/mm.
  • a thermally conductive element is preferably arranged on the temperature control element.
  • the insulating film can then be arranged in such a way that when the battery module is assembled to produce a battery, the insulating film is arranged between the battery cells and the thermally conductive element, thereby providing electrical insulation between the battery cells and the thermally conductive element.
  • a thermally conductive element can be, for example, a thermally conductive paste ("gap filler") or a thermally conductive and moldable mat (“gap pad”) that is applied to the Temperature control element is arranged to establish a thermal connection between the temperature control surfaces of the battery cells and the temperature control element.
  • the thermally conductive element is intended to connect the battery cells thermally and mechanically (while compensating for any tolerances) to the temperature control element, while keeping the thermal resistance of this connection as low as possible.
  • Cylindrical battery cells which, for example, have an uninsulated outside, are preferably arranged in the battery modules.
  • the insulating film is preferably arranged on the tempering surfaces of all battery cells. In this way, all battery cells of the battery module can be electrically insulated from the temperature control element in an efficient manner with a single insulating film.
  • the insulating film is preferably arranged over the entire area on the temperature control surfaces of the battery cells.
  • the insulating film is preferably glued to temperature control surfaces of battery cells, preferably to temperature control surfaces of the majority of battery cells and particularly preferably to temperature control surfaces of all battery cells.
  • a simplified assembly of the battery module can be achieved by gluing.
  • the insulating film can have an adhesive side or an adhesive coating on one side. This can make it possible to simplify attachment of the foil to the battery cells.
  • the insulating film can be glued to the battery cells in a simple manner, for example. Furthermore, it can be made possible that the attachment of the foil is less time-, material- and cost-intensive, compared to, for example, individual foiling of the battery cells.
  • the insulating film is arranged on the temperature control surfaces of the battery cells and between the battery cells and the thermally conductive element, with the thermally conductive element preferably being a gap filler.
  • the thermally conductive element preferably being a gap filler.
  • thermally conductive element independently of its electrically insulating element properties can be done. Furthermore, it can be made possible that a layer thickness of the thermally conductive element can be chosen so thin that just the required tolerance compensation is made possible. This can make it possible for a thinner layer of a thermally conductive element to save on the use of material and thus on costs and weight, and to improve the heat transfer between the temperature control element and the battery cells.
  • the battery module includes an insulating film can make it possible, for example, to reduce safety-critical insulation faults during the production of a battery or to reduce or eliminate them with regard to air inclusions in the gap filler.
  • the insulating film can include at least one tab, which is folded out of the plane formed by the tempering surfaces.
  • the tab can be arranged folded up to the side.
  • the insulating film with the tab can thus be L-shaped when viewed in cross section.
  • the tab can be folded up on at least one side of the insulating film.
  • the insulating film can be designed with a U-shaped cross section, for example.
  • the tabs can be folded up on all four sides.
  • the tab is preferably formed circumferentially and the insulating film preferably forms a trough-shaped structure.
  • the insulating film includes at least one tab, it can be made possible for the insulating film to simplify the handling of a battery module in production.
  • the at least one tab of the insulating film can make it possible for fewer contact points on the battery module to components with battery potential to be accessible.
  • the at least one tab forms a creepage distance, for example, in order to avoid leakage currents.
  • the at least one tab can make it possible for a creepage distance to be lengthened. In other words, an insulation resistance, for example of the insulation film of the battery module, can be increased. Furthermore, this can make it possible for the safety of the battery system to be increased.
  • At least one tab may also be placed between battery cells to prevent entry of a thermally conductive element into gaps between battery cells.
  • the insulating film can also help ensure that the thermally conductive element, for example the gap filler, remains in the area assigned to it and does not flow into other areas of the battery or the battery module.
  • a battery for a vehicle preferably a traction battery
  • a battery module described above and a housing with a temperature control element for temperature control of the battery cells accommodated in the at least one battery module, and a thermally conductive element arranged on the temperature control element.
  • the insulating film is in contact with the thermally conductive element.
  • the battery can comprise a stacking sequence which, in the stacking direction, has a temperature control element, a thermally conductive element, for example a gap filler, an insulating film and the battery cells accommodated in the battery module.
  • a temperature control element for example a thermally conductive element, for example a gap filler
  • an insulating film for example a gap filler
  • the battery cells accommodated in the battery module.
  • the insulating film can be glued to the battery cells in the stacking order, for example.
  • the insulating film can, for example, have an adhesive side or an adhesive coating on one side.
  • the insulating film can be connected to the gap filler, for example, by adhesive or adhesive.
  • An adhesive connection can be produced both via a corresponding adhesive property of the gap filler, as well as via an adhesive side or an adhesive coating of the insulation film, or via a combination of both.
  • the insulation film can therefore also have an adhesive coating on both sides.
  • the insulating film can extend over a battery module, a space unit of a battery or the entire surface of a battery.
  • the insulating film can be arranged on the corresponding tempering surfaces of the battery cells of a battery installation space unit.
  • the insulating film can be arranged on the corresponding tempering surfaces of the battery cells over the entire surface of a battery. This can make it possible for electrical insulation of a battery module or battery to be simplified compared to insulation of each individual battery cell.
  • a battery for a vehicle preferably a traction battery, comprising at least one battery module with at least two battery cells held in a cell holder, which have temperature control surfaces that are to be brought into thermally conductive contact with a temperature control element of a battery housing, and a thermally conductive element that is located between the temperature control surfaces of the Battery cells and the temperature control element is arranged, as well as an insulating film arranged between the temperature control element and the thermally conductive element.
  • the insulating film comprises at least one tab, which is folded out of the plane formed by the tempering surfaces.
  • the insulating film is preferably arranged flat on the temperature control element. More preferably, the insulating film is arranged on the temperature control element and between the temperature control element and the thermally conductive element, preferably a gap filler. In other words, a tempering element, an insulating film, a thermally conductive element, preferably a gap pad or a gap filler, and the battery cells are provided in stacking order.
  • the battery can preferably be provided with cylindrical battery cells.
  • the at least one tab can, for example, be arranged folded up on a supporting structure of the battery housing.
  • Tabs are understood here to mean that the insulating film has an overhang, for example, over a surface to be insulated and the overhang on the sides, for example of the battery module for the embodiment with insulating film, which is arranged on the battery cells, or for example on the sides of a supporting structure for the embodiment in which the insulating film is arranged on the tempering element is raised.
  • a tab is understood to mean that part of the insulating film is folded over along a line or is angled in relation to the (remaining) insulating film. This can make it possible for a creepage distance for a creepage current to be lengthened via the lugs. For example, this can make it possible for a voltage of a battery to be increased, or for an insulation resistance to be increased and the probability of a safety-critical error to be reduced.
  • a gap filler can be applied, for example, on the temperature control element side or on the cell module side, corresponding to the stacking sequence of the insulating film. For example, in a stacking sequence in which the insulating film is arranged between the battery cells and the thermally conductive element, a gap filler can be applied on the tempering element side. If the insulating film is arranged on the temperature control element, for example, the gap filler can be applied on the cell module side.
  • the gap filler can be applied in a snake shape, for example.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view through a battery with a battery module, a temperature control element, a thermally conductive element and an insulating film;
  • Figure 2 is a schematic sectional view through a battery with a battery module, a
  • Tempering element a thermally conductive element and an insulating film in an alternative arrangement and embodiment.
  • FIG. 1 shows a very schematic sectional view through a battery 1, for example a traction battery for a vehicle, which can be used, for example, to supply an electric drive of the vehicle.
  • a battery 1 for example a traction battery for a vehicle, which can be used, for example, to supply an electric drive of the vehicle.
  • the sectional view of the battery 1 shows schematically a battery module 2, in which battery cells 5 are accommodated and held, a temperature control element 8, which serves to control the temperature of the battery cells 5 accommodated in the battery module 2, and a thermally conductive element 6, with which a thermal and mechanical connection between the tempering element 8 and the battery cells 5 of the battery module 2 is produced.
  • the battery module 2 here includes, for example, an upper cell holder 3 and a lower cell holder 4, as well as the battery cells 5 held in the cell holders 3, 4.
  • the battery cells 5 are obviously connected together in the battery module 2, so that the battery module 2 is an organizational unit for the battery cells 5 trains.
  • the battery cells 5 are designed as cylindrical cells. However, other battery cells 5 can also be used.
  • a battery 1 usually comprises a plurality of battery modules 2 in order to provide the correspondingly desired voltage and capacity.
  • the battery modules 2 are usually accommodated together with other components in a battery housing 100, not specifically shown here, in order to achieve protection against external influences and controllable temperature control.
  • the battery housing 100 of the battery 1 usually includes the temperature control element 8, which can also form a bottom of the battery housing 100, for example.
  • a supporting structure 9 can be provided, which forms part of the battery housing 100 .
  • the battery housing 100 can, for example, provide a space sealed against environmental influences for accommodating the components of the battery 1 .
  • the battery cells 5 have tempering surfaces 50 which are arranged on the underside of the battery cells 5 in the figure.
  • the temperature control surfaces 50 of the battery cells 5 point towards the temperature control element 8 and should be brought into thermally conductive contact with it in order to achieve temperature control of the battery cells 5 .
  • the battery module 2 is connected to the supporting structure 9 of the battery housing 100 via fastening means shown schematically.
  • the thermally conductive element 6 can be designed, for example, in the form of a thermally conductive paste, for example a gap filler, or a thermally conductive mat, for example a gap pad.
  • An insulating film 7 is arranged between the battery cells 5 of the battery module 2 and the thermally conductive element 6 .
  • the insulating film 7 insulates the battery cells 5 from the temperature control element 8. A current flow between the battery cells 5 and the temperature control element 8 can thus be reduced or avoided. This is of particular importance when the battery cells 5 are arranged in the battery module 2 without their own external insulation, as is usually the case in traction batteries that are formed from cylindrical battery cells.
  • the provision of insulation by the thermally conductive element 6 can only be ensured with great effort in terms of process technology, particularly when using pasty materials. Electrical insulation can be achieved here by the insulating film 7 independently of the specific design of the thermally conductive element 6 and the assembly tolerances of the battery module 2 in the battery 1 .
  • the insulating film 7 has tabs 10 which are turned up at the side.
  • the lugs 10 of the insulating film 7 rest on the lower cell holder 4 here, for example.
  • the tabs 10 can additionally or alternatively bear against the battery cells 5 or be glued to them.
  • the insulating film 7 can have an adhesive side that adheres to the battery cells 5 here, for example.
  • the insulating film 7 can be attached to the thermal contact surfaces of the battery cells 5 with its adhesive side. Accordingly, the insulating film 7 can be provided as part of the battery module 2 so that the battery module 2 can be handled together with the insulating film 7 .
  • This can simplify the assembly of the battery module 2, for example, since the battery module 2, together with the insulating film 7 already mounted on it, can be inserted into the battery housing 100 with the tempering element 8 and the thermal element 6 applied thereto. The insulating film 7 is then already in the intended position and can come into contact with the thermal element 6 and in this way provide the required insulation.
  • the thermally conductive element 6 can be a gap filler.
  • the gap filler can be applied to the tempering element 8 and then the battery module 2 with the Insulating film 7 are placed and mounted.
  • the gap filler can compensate for component tolerances, for example, and thus form a reliable thermal contact between the battery cells 5 and the temperature control element 8 .
  • the insulating film 7 is then arranged between the thermal contact surfaces of the battery cells 5 and the gap filler as a thermally conductive element 6 . This makes it possible to achieve sufficient insulation resistance regardless of the properties of the gap filler used (e.g. in relation to electrical conductivity, layer thickness, air pockets), and the technically more complex and expensive insulation of each individual battery cell can be omitted.
  • the tabs 10 also allow the insulation film 7 to be connected more easily to the battery module 2 or to the lower cell holder 4 and/or the battery cells 5 .
  • the tabs 10 are formed circumferentially, it can be avoided with a particularly creepable thermally conductive element 6, for example a particularly low-viscosity gap filler, that the material of the thermally conductive element 6 flows or gets into areas of the battery module 2 where it is not is provided. This can also ensure that the volume of the material of the thermally conductive element 6 between the battery cells 5 and the temperature control element 8 remains essentially constant during assembly and does not flow between the battery cells 5, where it does not have its effect or not in the intended form can unfold.
  • a particularly creepable thermally conductive element 6 for example a particularly low-viscosity gap filler
  • the tabs 10 can be used both to connect the insulating film 7 to the battery module 2 and to prevent gap filler or another thermally conductive element 6 from entering the spaces between the battery cells 5 .
  • the tabs 10 of the insulating film 7 can also be arranged only in areas of the battery module 2 in which there is a risk of gap filler flowing between the battery cells 5--that is to say, for example, at the positions of the gaps.
  • the tabs 10 can be designed in such a way that they form a shield against the gap filler.
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view through a battery 1, which can be provided, for example, as a traction battery for a vehicle with an electric motor.
  • the schematic battery 1 is again shown as an example with a battery module 2 , a temperature control element 8 , a thermally conductive element 6 and an insulating film 7 .
  • the insulating film 7 is arranged directly on the temperature control element 8 .
  • the thermally conductive element 6 is thus arranged between the battery cells 5 and the insulating film 7 so that the thermally conductive element 6 comes into direct contact with the battery cells 5 of the battery module 2 .
  • the insulating film 7 can have an adhesive side with which the insulating film 7 can be glued to the tempering element 8 .
  • the insulating film 7 has tabs 10 which, as shown by way of example, are folded upwards at the side.
  • the insulating film 7 with the tabs 10 is thus in contact with the tempering element 8 and the supporting structure 9 of the battery housing 100, or is glued to these elements.
  • the tabs 10 are formed circumferentially and the insulating film 7 thus forms a kind of trough, it is possible to prevent a thermally conductive element 6 capable of creeping, for example a gap filler, from flowing out of the area intended for it. If an electrically conductive, thermally conductive element 6 is used, electrical contacting between the battery cells 5 and structures of the battery housing 100 can also be avoided.
  • the battery housing 100 of the battery 1 can be lined with an insulating film 7, for example, preferably on a surface that is provided as a temperature control element 8.
  • the tabs 10 of the insulating film can be applied to the vertical sides of the battery housing, so that an electrically insulated "trough" is created, into which a gap filler or a gap pad can be inserted, for example.
  • a gap filler as a thermally conductive element can, for example, be applied (in the form of a snake) in the "trough” and then a battery module 2 can be placed in the battery housing, on the gap filler.
  • the battery cells 5 touch the gap filler or are at least partially surrounded by the gap filler, so that a thermal connection to the temperature control element is created.
  • the insulating film 7 increases a creepage distance, so that air pockets in the gap filler cannot lead to a critical error.
  • thermally conductive element e.g. gap filler

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriemodul (2) zum Aufbau einer Batterie (1), vorzugsweise einer Traktionsbatterie für ein Fahrzeug, umfassend mindestens zwei in einem Zellhalter (3) gehaltene Batteriezellen (5), bevorzugt zylindrische Batteriezellen (5), die mit einem Temperierelement (8) eines Batteriegehäuses (100) in thermisch leitfähigen Kontakt zu bringende Temperierflächen (50) aufweisen, wobei eine an den Temperierflächen (50) der Batteriezellen (5) angeordnete Isolationsfolie (7) vorgesehen ist.

Description

Batteriemodul und Batterie
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriemodul zum Aufbau einer Batterie, beispielsweise zum Aufbau einer Traktionsbatterie für ein Fahrzeug, sowie eine solche Batterie.
Stand der Technik
Batteriesysteme für Fahrzeuge sind meist mit einem geeignet abgestimmten Temperierelement versehen. Dieses Temperierelement ist oft als ein kammerartiges Bodenelement ausgeführt, welches einem Medium, z.B. einem flüssigen Kühlmittel, den gezielten Durchfluss ermöglicht. Dieses Bodenelement ist meist aus Metall ausgeführt.
Zur thermischen Anbindung jeder einzelnen Batteriezelle an das Temperierelement ist es bekannt, eine thermisch leitfähige sowie elektrisch isolierende Schicht zu verwenden, die zudem geometrische Toleranzen zwischen den Zellen und dem Temperierelement ausgleichen kann. Dies kann eine formbare Matte (Gap-Pad) oder eine viskose Paste (Gap-Filler) sein. Viskose Gap-Filler können beispielsweise in Schlangenlinien auf das Temperierelement aufgebracht werden. Beim Zusammenbau und dem damit einhergehenden Anpressen der Batteriezellen an das Temperierelement werden durch die Verteilung des Gap-Fillers dann Luftspalte geschlossen.
Als Batteriezelle wird im Sinne der vorliegenden Offenbarung eine elektrochemische Speicherzelle, vorzugsweise eine Sekundärzelle verstanden. Der Begriff „Zelle“ kann im Hinblick auf das physikalische Erscheinungsbild der Komponente als kleinste kontaktierbare Baueinheit verstanden werden. Demgegenüber wird unter einem Batteriemodul eine Baueinheit verstanden, welche eine Vielzahl von Batteriezellen zusammenfasst. Als Batterie wird entsprechend eine Baueinheit verstanden, die aus einem oder mehreren zusammengeschalteten Batteriemodulen aufgebaut ist. Derartige Batteriesysteme können ferner ein die Batteriemodule aufnehmendes Gehäuse, elektrische Verschaltungen sowie ein Batteriemanagementsystem umfassen. Batterien sind vorzugsweise für den Einsatz in einem Elektrofahrzeug vorgesehen, können aber auch in anderen Fahrzeugen oder anderen Anwendungsbereichen eingesetzt werden. Bei Gap-Fillern werden nicht-härtende und nach der Applikation härtende Systeme unterschieden. Nicht-härtende Systeme sind hochviskos, erfordern meist einen entsprechend hohen Anpressdruck der Zellen zur gleichmäßigen Verteilung des Gap-Fillers und stellen die mechanische Verbindung zwischen Zelle und Temperierelement durch Haftkraft her. Härtende Systeme können zur Applikation niedrigviskoser eingestellt werden, sodass schon ein geringer Anpressdruck zur gleichmäßigen Verteilung führt. Zudem kann beim Aushärten eine unterstützende oder strukturelle Verklebung der Zelle mit dem Kühler erfolgen.
Die Verwendung von Gap-Pads ist meist mit hohen Kosten verbunden, zudem ist ein Toleranzausgleich durch Gap-Pads nur innerhalb enger Grenzen möglich, beispielsweise in der Relation von unkomprimierter Dicke im Vergleich zur Dicke bei maximaler Kompression. Auch die erzielbaren Haft- bzw. Klebkräfte zwischen Temperierelement, Gap-Pad und Batteriezellen sind begrenzt und für eine strukturelle Verbindung ungeeignet.
Die Verwendung von Gap-Fillern ist dagegen kostengünstiger, ermöglicht den Ausgleich höherer Toleranzen, selbst bei komplexen Geometrien, und erlaubt die Einstellung von Viskosität und Haftbeziehungsweise Klebkraft passend zur jeweiligen Anwendung.
Beim Mischen der oft zwei-komponentigen Gap-Filler, deren Applikation sowie beim Anpressen der Batteriezellen auf den Gap-Filler können Lufteinschlüsse nicht ausgeschlossen werden. Bei prismatischen Batteriezellen, die in der Regel ab Werk mit einer elektrisch isolierenden Folie versehen sind, sowie bei Pouchzellen, deren Zellhülle in der Regel potentialfrei (floating) oder elektrisch isolierend beschichtet ist, stellt dies in der Regel kein Problem bezüglich der elektrischen Isolation zwischen Zelle und Kühler dar.
Mit zunehmender Nutzung zylindrischer Batteriezellen in Traktionsbatterien für elektrische Fahrzeuge kann sich aberfolgender Nachteil bei der Verwendung von Gap-Fillern ergeben: Zylindrische Batteriezellen für Automotive-Anwendungen werden in der Regel „blank“ geliefert, das heißt ohne elektrisch isolierende Folierung der Außenseite, die dann mit Ausnahme des Deckels meist auf Zell-Minus Potential liegt. Daher können Luftblasen im Gap-Filler zu einer Verletzung der vorgeschriebenen Luft- und Kriechstrecken und damit des Isolationswiderstandes in (Hochvolt-) Batteriesystemen führen, was einen sicherheitskritischen Fehlerfall darstellen kann. Darstellung der Erfindung
Ausgehend ven dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vcrliegenden Erfindung, ein verbessertes Batteriemcdul zum Aufbau einer Batterie, verzugsweise einer Trakticnsbatterie für Fahrzeuge, sewie einer Batterie, verzugsweise einer Trakticnsbatterie für ein Fahrzeug, bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch ein Batteriemcdul zum Aufbau einer Batterie, verzugsweise einer Traktionsbatterie für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
Entsprechend wird ein Batteriemodul zum Aufbau einer Batterie, vorzugsweise einer Traktionsbatterie für ein Fahrzeug, umfassend mindestens zwei in einem Zellhalter gehaltene Batteriezellen, die mit einem Temperierelement eines Batteriegehäuses in thermisch leitfähigen Kontakt zu bringende Temperierflächen aufweisen, vorgeschlagen. Erfindungsgemäß ist eine an den Temperierflächen der Batteriezellen angeordnete elektrisch isolierende Isolationsfolie vorgesehen.
Die Isolationsfolie ist damit so angeordnet, dass sie zwischen den Batteriezellen und dem Temperierelement angeordnet ist und damit eine elektrische Isolation der Batteriezellen gegenüber dem Temperierelement erreichen kann.
Unter einer elektrisch isolierenden Isolationsfolie wird eine Folie mit geringer elektrischer Leitfähigkeit und/oder hoher elektrischer Durchschlagsfestigkeit verstanden, die vorzugsweise eine Kunststofffolie ist, z.B. aus PP (Polypropylen), PEN (Polyethylennaphtalat), PET (Polyethylenterephtalat) oder PI (Polyimid). Vorzugsweise besitzt die Folie eine Dicke von weniger als 500 pm, weiter vorzugsweise von weniger als 100 pm Die elektrische Durchschlagsfestigkeit liegt vorzugsweise bei mindestens 10 kV/mm, weiter vorzugsweise bei mindestens 30 kV/mm.
Bevorzugt ist auf dem Temperierelement ein thermisch leitendes Element angeordnet. Mit anderen Worten kann die Isolationsfolie dann derart angeordnet sein, dass bei einer Montage des Batteriemoduls zum Herstellen einer Batterie die Isolationsfolie zwischen den Batteriezellen und dem thermisch leitenden Element angeordnet ist und damit eine elektrische Isolation zwischen den Batteriezellen und dem thermisch leitenden Element bereitgestellt wird.
Ein thermisch leitendes Element kann beispielsweise eine thermisch leitende Paste (englisch „Gap- Filler“) odereine thermisch leitende und formbare Matte sein (englisch „Gap-Pad“), die auf dem Temperierelement angeordnet ist, um eine thermische Verbindung zwischen den Temperierflächen der Batteriezellen und dem Temperierelement herzustellen. Mit anderen Worten ist das thermisch leitende Element dazu vorgesehen, die Batteriezellen thermisch und mechanisch (unter Ausgleich etwaiger Toleranzen) mit dem Temperierelement zu verbinden, und dabei den thermischen Widerstand dieser Verbindung so gering wie möglich zu halten..
Bevorzugt sind in den Batteriemodulen zylindrische Batteriezellen angeordnet, die beispielsweise eine nicht isolierte Außenseite aufweisen.
Bevorzugt ist die Isolationsfolie an den Temperierflächen aller Batteriezellen angeordnet. Damit können alle Batteriezellen des Batteriemoduls in einer effizienten Weise mit einer einzigen Isolationsfolie elektrisch gegenüber dem Temperierelement isoliert werden.
Vorzugsweise ist die Isolationsfolie vollflächig an den Temperierflächen der Batteriezellen angeordnet.
Zur Vereinfachung einer Montage ist die Isolationsfolie bevorzugt mit Temperierflächen von Batteriezellen verklebt, bevorzugt mit Temperierflächen der Mehrzahl der Batteriezellen und besonders bevorzugt mit Temperierflächen aller Batteriezellen. Durch das Verkleben kann eine vereinfachte Montage des Batteriemoduls erreicht werden.
Die Isolationsfolie kann dazu eine klebende Seite oder eine einseitige Klebstoffbeschichtung aufweisen. Dadurch kann ermöglicht werden, dass ein Befestigen der Folie an den Batteriezellen vereinfacht wird. Die Isolationsfolie kann beispielsweise auf einfache Weise an die Batteriezellen angeklebt werden. Weiterhin kann ermöglicht werden, dass die Anbringung der Folie weniger zeit-, material- und kostenintensivist, im Vergleich zu beispielsweise einer Einzel-Folierung der Batteriezellen.
Weiter bevorzugt ist die Isolationsfolie an den Temperierflächen der Batteriezellen und zwischen den Batteriezellen und dem thermisch leitenden Element angeordnet, wobei das thermisch leitende Element vorzugsweise ein Gap-Filler ist. In anderen Worten sind in Stapelreihenfolge in einer Batterie mit einem oben beschriebenen Batteriemodul ein Temperierelement, ein thermisch leitendes Element, vorzugsweise ein Gap-Pad oder ein Gap-Filler, eine Isolationsfolie und dann die Batteriezellen vorgesehen.
Dadurch kann ermöglicht werden, dass beispielsweise für die Herstellung einer Batterie eine Auswahl eines thermisch leitenden Elements unabhängig von dessen elektrisch isolierenden Eigenschaften erfolgen kann. Weiterhin kann ermöglicht werden, dass eine Schichtdicke des thermisch leitenden Elements so dünn gewählt werden kann, dass gerade der erforderliche Toleranzausgleich ermöglicht wird. Damit kann ermöglicht werden, dass eine dünnere Schicht eines thermisch leitenden Elements Materialeinsatz und damit Kosten und Gewicht spart, und den Wärmeübergang zwischen Temperierelement und Batteriezellen verbessert.
Bei der Verwendung von Gap-Fillern können beispielsweise Luftblasen oder Lufteinschlüsse entstehen. Diese können zu sicherheitskritischen Isolationsfehlern führen. Dadurch, dass das Batteriemodul eine Isolationsfolie umfasst, kann ermöglicht werden, dass beispielsweise bei der Herstellung einer Batterie sicherheitskritische Isolationsfehler reduziert oder in Bezug auf Lufteinschlüsse im Gap-Filler verringert oder ausgeschlossen werden.
Die Isolationsfolie kann mindestens eine Lasche umfassen, die aus der durch die Temperierflächen gebildeten Ebene heraus geklappt angeordnet ist. Mit anderen Worten kann die Lasche seitlich hochgeklappt angeordnet sein.
Damit kann die Isolationsfolie mit der Lasche im Querschnitt gesehen L-förmig ausgebildet sein. Die Lasche kann an mindestens einer Seite der Isolationsfolie hochgeklappt sein. Bei zwei oder mehr Laschen kann die Isolationsfolie beispielsweise um Querschnitt U-förmig ausgebildet sein. Die Laschen können beispielsweise bei einer rechteckigen Isolationsfolie an allen vier Seiten hochgeklappt sein.
Bevorzugt ist die Lasche umlaufend ausgebildet und die Isolationsfolie bildet bevorzugt eine wannenförmige Struktur aus.
Dadurch, dass die Isolationsfolie mindestens eine Lasche umfasst, kann ermöglicht werden, dass die Isolationsfolie die Handhabung eines Batteriemoduls in der Fertigung vereinfacht.
Beispielsweise kann durch die mindestens eine Lasche der Isolationsfolie ermöglicht werden, dass weniger Kontaktstellen am Batteriemodul zu Bauteilen mit Batteriepotential zugänglich sind.
Die mindestens eine Lasche bildet beispielsweise eine Kriechstrecke aus, um Kriechströme zu vermeiden. Je höher die Spannung der Batterie, umso länger muss die Kriechstrecke sein. Durch die mindestens eine Lasche kann ermöglicht werden, dass eine Kriechstrecke verlängert wird. In anderen Worten kann ermöglicht werden, dass ein Isolationswiderstand, beispielsweise der Isolationsfolie des Batteriemoduls, erhöht wird. Weiterhin kann dadurch ermöglicht werden, dass die Sicherheit des Batteriesystems erhöht wird. Mindestens eine Lasche kann auch zwischen Batteriezellen angeordnet sein, um das Eintreten eines thermisch leitfähigen Elements in Zwischenräume zwischen Batteriezellen zu verhindern.
Mit anderen Worten kann die Isolationsfolie neben ihrer elektrisch isolierenden Funktion auch dazu beitragen, dass das thermisch leitfähige Element, beispielsweise der Gap-Filler, in dem ihm zugewiesen Bereich verbleibt und nicht in andere Bereiche der Batterie oder des Batteriemoduls fließt.
Die oben beschriebene Aufgabe wird weiterhin durch eine Batterie mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der vorliegenden Beschreibung sowie den Figuren.
Entsprechend wird eine Batterie für ein Fahrzeug, bevorzugt Traktionsbatterie, mit mindestens einem oben beschriebenen Batteriemodul und einem Gehäuse mit einem Temperierelement zum Temperieren der in dem mindestens einen Batteriemodul aufgenommenen Batteriezellen, sowie ein auf dem Temperierelement angeordnetes thermisch leitendendes Element vorgeschlagen. Erfindungsgemäß steht die Isolationsfolie in Kontakt mit dem thermisch leitenden Element.
Die Batterie kann dabei eine Stapelreihenfolge umfassen, die in Stapelrichtung ein Temperierelement, ein thermisch leitendes Element, beispielsweise einen Gap-Filler, eine Isolationsfolie und die im Batteriemodul aufgenommenen Batteriezellen aufweist. Dadurch kann ermöglicht werden, dass beispielsweise eine geringere Menge an Isolationsfolie, ein geringerer Platzbedarf benötig wird und/oder ein geringeres Gewicht erzielt wird, da gezielt nur die Temperierflächen der Batteriezellen isoliert werden. Auf eine gesamte Umhüllung der Batteriezellen kann damit beispielsweise verzichtet werden.
Die Isolationsfolie kann in der Stapelreihenfolge beispielsweise an die Batteriezellen angeklebt sein. Dafür kann die Isolationsfolie beispielsweise eine klebende Seite oder eine einseitige Klebstoffbeschichtung umfassen.
In der Stapelreihenfolge kann die Isolationsfolie beispielsweise mit dem Gapfiller haftend oder klebend verbunden sein. Eine klebende Verbindung kann dabei sowohl über eine entsprechend klebende Eigenschaft des Gapfillers, als auch über eine klebende Seite oder eine Klebstoffbeschichtung der Isolationsfolie, als auch über eine Kombination aus beidem hergestellt werden. In Kombination mit einer „zellseitigen“ Klebstoffbeschichtung der Isolationsfolie kann die Isolationsfolie daher auch eine beidseitige Klebstoffbeschichtung aufweisen. Die Isolationsfolie kann sich über ein Batteriemodul, eine Bauraum-Einheit einer Batterie oder die gesamte Fläche einer Batterie erstrecken. Die Isolationsfolie kann an den entsprechenden Temperierflächen der Batteriezellen einer Batteriebauraum-Einheit angeordnet sein. Die Isolationsfolie kann an den entsprechenden Temperierflächen der Batteriezellen über die gesamte Fläche einer Batterie angeordnet sein. Dadurch kann ermöglicht werden, dass gegenüber einer Isolation jeder einzelnen Batteriezelle eine elektrische Isolation eines Batteriemoduls, respektive einer Batterie vereinfacht wird.
Ferner kann ermöglicht werden, dass beispielsweise ein produktionstechnischer Aufwand und (Produktions-)Kosten reduziert werden. Weiterhin kann ermöglicht werden, dass weniger Isolationsfolie benötigt wird, da beispielsweise gezielt die Temperierflächen der Batteriezellen isoliert werden können.
Die oben gestellte Aufgabe wird weiterhin durch eine alternative Ausführungsform einer Batterie, vorzugsweise einer Traktionsbatterie für Fahrzeuge, mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der vorliegenden Beschreibung und den Figuren.
Entsprechend wird eine Batterie für ein Fahrzeug, bevorzugt Traktionsbatterie, umfassend mindestens ein Batteriemodul mit mindestens zwei in einem Zellhalter gehaltene Batteriezellen, die mit einem Temperierelement eines Batteriegehäuses in thermisch leitfähigen Kontakt zu bringende Temperierflächen aufweisen, und ein thermisch leitendes Element, das zwischen den Temperierflächen der Batteriezellen und dem Temperierelement angeordnet ist, sowie eine zwischen dem Temperierelement und dem thermisch leitenden Element angeordnete Isolationsfolie vorgeschlagen. Erfindungsgemäß umfasst die Isolationsfolie mindestens eine Lasche, die aus der durch die Temperierflächen gebildeten Ebene heraus geklappt angeordnet ist.
Vorzugsweise ist die Isolationsfolie flächig am Temperierelement angeordnet. Weiter bevorzugt ist die Isolationsfolie am Temperierelement und zwischen dem Temperierelement und dem thermisch leitenden Element, vorzugsweise einem Gap-Filler, angeordnet. In anderen Worten ist in Stapelreihenfolge ein Temperierelement, eine Isolationsfolie, ein thermisch leitendes Element, vorzugsweise ein Gap-Pad oder ein Gap-Filler, und die Batteriezellen vorgesehen. Die Batterie kann vorzugsweise bei zylindrischen Batteriezellen vorgesehen sein. Die mindestens eine Lasche kann beispielsweise an einer tragenden Struktur des Batteriegehäuses hochgeklappt angeordnet sein. Unter Laschen wird hierin verstanden, dass die Isolationsfolie beispielsweise einen Überstand über eine zu isolierende Fläche hat und der Überstand an den Seiten, beispielsweise des Batteriemoduls für die Ausführungsform mit Isolierfolie, die an den Batteriezellen angeordnet ist, oder beispielsweise an den Seiten einer tragenden Struktur für die Ausführungsform in der die Isolationsfolie am Temperierelement angeordnet ist, hochgeschlagen wird. In anderen Worten wird unter einer Lasche verstanden, dass ein Teil der Isolationsfolie entlang einer Linie umgeschlagen ist oder in Bezug auf die (restliche) Isolationsfolie abgewinkelt wird. Dadurch kann ermöglicht werden, dass eine Kriechstrecke für einen Kriechstrom über die Laschen hin verlängert wird. Beispielsweise kann dadurch ermöglicht werden, dass eine Spannung einer Batterie erhöht werden kann, oder dass ein Isolationswiderstand erhöht und die Wahrscheinlichkeit eines sicherheitskritischen Fehlers verringert wird.
Der Auftrag eines Gap-Fillers kann beispielsweise temperierelementseitig oder zellmodulseitig erfolgen, entsprechen der Stapelreihenfolge der Isolierfolie. Beispielsweise kann bei einer Stapelreihenfolge, bei der die Isolationsfolie zwischen Batteriezellen und thermisch leitendem Element angeordnet ist, ein Gap-Filler temperierelementseitig aufgetragen werden. Ist die Isolationsfolie beispielsweise auf dem Temperierelement angeordnet, kann der Gap-Filler zellmodulseitig aufgetragen werden. Der Gap-Filler kann beispielweise schlangenförmig aufgetragen werden.
Kurze Beschreibung der Figuren
Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1 schematisch eine Schnittansicht durch eine Batterie mit einem Batteriemodul, einem Temperierelement, einem thermisch leitenden Element und einer Isolationsfolie; und
Figur 2 schematisch eine Schnittansicht durch eine Batterie mit einem Batteriemodul, einem
Temperierelement, einem thermisch leitenden Element und einer Isolationsfolie in einer alternativen Anordnung und Ausführungsform.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführunqsbeispiele
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.
In Figur 1 ist sehr schematisch eine Schnittansicht durch eine Batterie 1 , beispielsweise eine Traktionsbatterie für ein Fahrzeug, die beispielsweise zur Versorgung eines Elektroantriebs des Fahrzeugs dienen kann, gezeigt.
Die Schnittansicht der Batterie 1 zeigt schematisch ein Batteriemodul 2, in dem Batteriezellen 5 aufgenommen und gehalten sind, ein Temperierelement 8, das zur Temperierung der im Batteriemodul 2 aufgenommenen Batteriezellen 5 dient, und ein thermisch leitendes Element 6, mit dem eine thermische und mechanische Verbindung zwischen dem Temperierelement 8 und den Batteriezellen 5 des Batteriemoduls 2 hergestellt wird.
Das Batteriemodul 2 umfasst hier beispielhaft einen oberen Zellhalter 3 und einen unteren Zellhalter 4, sowie die in den Zellhaltern 3, 4 gehaltenen Batteriezellen 5. Die Batteriezellen 5 sind in sinnfälliger Weise im Batteriemodul 2 zusammengeschaltet, so dass das Batteriemodul 2 eine Organisationseinheit für die Batteriezellen 5 ausbildet.
Die Batteriezellen 5 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als zylinderförmige Zellen ausgebildet. Es können aber auch andere Batteriezellen 5 verwendet werden.
Üblicherweise umfasst eine Batterie 1 mehrere Batteriemodule 2, um die entsprechend gewünschte Spannung und Kapazität bereit zu stellen. Die Batteriemodule 2 sind üblicherweise gemeinsam mit anderen Komponenten in einem hier nicht konkret gezeigten Batteriegehäuse 100 aufgenommen, um einen Schutz gegen Außeneinflüsse und eine kontrollierbare Temperierbarkeit zu erreichen. Das Batteriegehäuse 100 der Batterie 1 umfasst üblicher weise das Temperierelement 8, wobei dieses beispielsweise auch einen Boden des Batteriegehäuses 100 ausbilden kann. Weiterhin kann eine tragende Struktur 9 vorgesehen sein, die einen Teil des Batteriegehäuses 100 ausbildet. Das Batteriegehäuse 100 kann beispielsweise einen gegenüber Umwelteinflüssen abgedichteten Raum zur Aufnahme der Komponenten der Batterie 1 bereitstellen.
Die Batteriezellen 5 weisen Temperierflächen 50 auf, die in der Figur an der Unterseite der Batteriezellen 5 angeordnet sind. Die Temperierflächen 50 der Batteriezellen 5 zeigen zu dem Temperierelement 8 hin und sollen mit diesem in thermisch leitfähigen Kontakt gebracht werden, um eine Temperierung der Batteriezellen 5 zu erreichen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Batteriemodul 2 über schematisch gezeigte Befestigungsmittel mit der tragenden Struktur 9 des Batteriegehäuses 100 verbunden.
Das thermisch leitende Element 6 kann beispielsweise in Form einer thermisch leitenden Paste, beispielsweise einem Gap-Filler, oder einer thermisch leitenden Matte, beispielsweise einem Gap- Pad, ausgebildet sein.
Zwischen den Batteriezellen 5 des Batteriemoduls 2 und dem thermisch leitenden Element 6 ist eine Isolationsfolie 7 angeordnet. Die Isolationsfolie 7 isoliert die Batteriezellen 5 gegenüber dem Temperierelement 8. Damit kann ein Stromfluss zwischen den Batteriezellen 5 und dem Temperierelement 8 reduziert oder vermieden werden. Dies ist von besonderer Bedeutung, wenn die Batteriezellen 5 ohne eigene Außenisolierung in dem Batteriemodul 2 angeordnet sind, so wie es üblicherweise in Traktionsbatterien, die aus zylindrischen Batteriezellen ausgebildet sind, der Fall ist. Die Bereitstellung einer Isolierung durch das thermisch leitende Element 6 ist insbesondere bei der Verwendung von pastösen Materialien prozesstechnisch nur aufwendig sicherzustellen. Durch die Isolationsfolie 7 kann hier eine elektrische Isolierung unabhängig von der konkreten Ausbildung des thermisch leitenden Elements 6 und der Montagetoleranzen des Batteriemoduls 2 in der Batterie 1 erreicht werden.
Die Isolationsfolie 7 weist Laschen 10 auf, die seitlich hochgeschlagen sind. Die Laschen 10 der Isolationsfolie 7 liegen hier beispielhaft am unteren Zellhalter 4 an. Die Laschen 10 können ergänzend oder alternativ an den Batteriezellen 5 anliegen oder an diesen angeklebt sein.
Die Isolationsfolie 7 kann eine Klebeseite aufweisen, die hier beispielsweise an den Batteriezellen 5 haftet. Die Isolationsfolie 7 kann mit ihrer klebenden Seite auf den thermischen Kontaktflächen der Batteriezellen 5 angebracht werden. Damit kann die Isolationsfolie 7 entsprechend als Teil des Batteriemoduls 2 bereitgestellt sein, so dass das Batteriemodul 2 zusammen mit der Isolationsfolie 7 gehandhabt werden kann. Dies kann beispielsweise die Montage des Batteriemoduls 2 vereinfachen, da das Batteriemodul 2 zusammen mit der bereits daran montierten Isolationsfolie 7 in das Batteriegehäuse 100 mit dem Temperierelement 8 und dem darauf aufgebrachten thermischen Element 6 eingesetzt werden kann. Die Isolationsfolie 7 ist dann bereits in der vorgesehenen Position und kann in Kontakt mit dem thermischen Element 6 treten und auf diese Weise die geforderte Isolation bereitstellen.
Das thermisch leitende Element 6 kann ein Gap-Filler sein. Der Gap-Filler kann auf das Temperierelement 8 aufgetragen werden und anschließend das Batteriemodul 2 mit der Isolationsfolie 7 aufgesetzt und montiert werden. Der Gap-Filler kann beispielsweise Bauteiltoleranzen ausgleichen und damit einen zuverlässigen thermischen Kontakt zwischen den Batteriezellen 5 und dem Temperierelement 8 ausbilden.
Die Isolationsfolie 7 ist dann zwischen den thermischen Kontaktflächen der Batteriezellen 5 und dem Gap-Filler als thermisch leitendem Element 6 angeordnet. Dadurch kann ermöglicht werden, dass ein ausreichender Isolationswiderstand unabhängig von den Eigenschaften des verwendeten Gap-Fillers (beispielsweise in Bezug auf elektrische Leitfähigkeit, Schichtdicke, Lufteinschlüsse) erreicht wird, und die technisch aufwändigere und kostenintensivere Isolation jeder einzelnen Batteriezelle entfallen kann.
Durch die Laschen 10 kann die Isolationsfolie 7 weiterhin einfacher mit dem Batteriemodul 2 beziehungsweise an dem unteren Zellhalter 4 und/oder den Batteriezellen 5 verbunden werden.
Werden die Laschen 10 umlaufend ausgebildet, so kann bei einem besonders kriechfähigen thermischen leitenden Element 6, beispielsweise einem besonders niedrigviskosen Gap-Filler, vermieden werden, dass das Material das thermisch leitenden Elements 6 in Bereiche des Batteriemoduls 2 fließt oder gelangt, in denen es nicht vorgesehen ist. Damit kann auch erreicht werden, dass das Volumen des Materials des thermisch leitenden Elements 6 zwischen den Batteriezellen 5 und dem Temperierelement 8 bei der Montage im Wesentlichen konstant bleibt und nicht zwischen die Batteriezellen 5 fließt, wo es seine Wirkung nicht oder nicht in der vorgesehenen Form entfalten kann.
Mit anderen Worten können die Laschen 10 sowohl dazu eingesetzt werden, die Isolationsfolie 7 mit dem Batteriemodul 2 zu verbinden, als auch dazu, ein Eintreten von Gap-Filler oder einem anderen thermisch leitfähigen Element 6 in die Zwischenräume zwischen die Batteriezellen 5 zu unterbinden.
Die Laschen 10 der Isolationsfolie 7 können dabei auch nur in Bereichen des Batteriemoduls 2 angeordnet sein, in welchen ein Einfließen von Gap-Filler zwischen die Batteriezellen 5 zu befürchten ist - also beispielsweise an den Positionen der Zwischenräume. Mit anderen Worten können die Laschen 10 so ausgebildet sein, dass sie eine Abschirmung gegen den Gap-Filler ausbilden.
In Figur 2 ist schematisch eine Schnittansicht durch eine Batterie 1 , die beispielsweise als Traktionsbatterie für ein Fahrzeug mit Elektromotor vorgesehen sein kann, gezeigt. Die schematische Batterie 1 ist beispielhaft wiederum mit einem Batteriemodul 2, einem Temperierelement 8, einem thermisch leitenden Element 6 und einer Isolationsfolie 7 gezeigt.
Die Isolationsfolie 7 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel direkt auf dem Temperierelement 8 angeordnet. Das thermisch leitende Element 6 ist damit zwischen Batteriezellen 5 und Isolationsfolie 7 angeordnet, so dass das thermisch leitende Element 6 direkt mit dem Batteriezellen 5 des Batteriemoduls 2 in Kontakt tritt.
Die Isolationsfolie 7 kann eine Klebeseite aufweisen, mit der die Isolationsfolie 7 auf dem Temperierelement 8 aufgeklebt werden kann.
Die Isolationsfolie 7 weist Laschen 10 auf, die, wie beispielhaft gezeigt ist, seitlich nach oben geklappt sind. Die Isolierfolie 7 mit den Laschen 10 liegt damit am Temperierelement 8 und der tragenden Struktur 9 des Batteriegehäuses 100 an, beziehungsweise ist mit diesen Elementen verklebt.
Werden die Laschen 10 umlaufend ausgebildet und bildet die Isolationsfolie 7 damit quasi eine Wanne aus, kann vermieden werden, dass ein kriechfähiges thermisch leitendes Element 6, beispielsweise ein Gap-Filler, aus dem ihm zugedachten Bereich herausfließt. Bei Verwendung eines elektrisch leitfähigen thermisch leitfähigen Elements 6 kann auch eine elektrische Kontaktierung zwischen den Batteriezellen 5 und Strukturen des Batteriegehäuses 100 vermieden werden.
Das Batteriegehäuse 100 der Batterie 1 kann beispielsweise mit einer Isolationsfolie 7 ausgekleidet werden, vorzugsweise an einer Fläche, die als Temperierelement 8 vorgesehen ist. Die Laschen 10 der Isolationsfolie können an den vertikalen Seiten des Batteriegehäuses angelegt werden, so dass eine elektrisch isolierte „Wanne“ entsteht, in die beispielsweise ein Gap-Filler oder ein Gap-Pad eingebracht werden kann. Ein Gap-Filler als thermisch leitendes Element kann beispielswiese (schlangenförmig) in die „Wanne“ appliziert werden und anschließend ein Batteriemodul 2 in das Batteriegehäuse, auf den Gap-Filler, aufgesetzt werden. Die Batteriezellen 5 berühren den Gap- Filler oder werden zumindest teilweise vom Gap-Filler umschlossen, so dass eine thermische Verbindung zum Temperierelement entsteht.
Die Isolationsfolie 7 erhöht eine Kriechstrecke, sodass Lufteinschlüsse im Gap-Filler nicht zu einem kritischen Fehler führen können. Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
Bezuqszeichenliste
1 Batterie
2 Batteriemodul
3 oberer Zellhalter 4 unterer Zellhalter
5 Batteriezellen
6 thermisch leitendes Element (z.B. Gap-Filler)
7 Isolationsfolie
8 Temperierelement 10 Lasche
50 Temperierfläche
100 Batteriegehäuse

Claims

Ansprüche
1. Batteriemodul (2) zum Aufbau einer Batterie (1), vorzugsweise einer Traktionsbatterie für ein Fahrzeug, umfassend mindestens zwei in einem Zellhalter (3) gehaltene Batteriezellen (5), bevorzugt zylindrische Batteriezellen (5), die mit einem Temperierelement (8) eines Batteriegehäuses (100) in thermisch leitfähigen Kontakt zu bringende Temperierflächen
(50) aufweisen, gekennzeichnet durch eine an den Temperierflächen (50) der Batteriezellen (5) angeordnete elektrisch isolierende Isolationsfolie (7). 2. Batteriemodul (2) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsfolie
(7) an den Temperierflächen (50) aller Batteriezellen (5) angeordnet ist.
3. Batteriemodul (2) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsfolie (7) mit Temperierflächen (50) von Batteriezellen (5) verklebt ist, bevorzugt mit Temperierflächen (50) der Mehrzahl der Batteriezellen (5) besonders bevorzugt mit Temperierflächen (50) aller Batteriezellen (5).
4. Batteriemodul (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsfolie (7) mindestens eine Lasche (10) umfasst, die aus der durch die Temperierflächen (50) gebildeten Ebene heraus geklappt angeordnet ist.
5. Batteriemodul (2) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasche (10) umlaufend ausgebildet ist und die Isolationsfolie (7) bevorzugt eine wannenförmige Struktur ausbildet.
6. Batteriemodul (2) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Lasche (10) zwischen Batteriezellen (5) angeordnet ist, um das Eintreten eines thermisch leitfähigen Elements (6) in Zwischenräume zwischen Batteriezellen (5) zu verhindern. 7. Batterie (1) für ein Fahrzeug, bevorzugt Traktionsbatterie, mit mindestens einem
Batteriemodul (2) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche und einem Gehäuse (100) mit einem Temperierelement (8) zum Temperieren der in dem mindestens einen Batteriemodul (2) aufgenommenen Batteriezellen (5), sowie ein auf dem Temperierelement (8) angeordnetes thermisch leitendendes Element (6), dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsfolie (7) in Kontakt mit dem thermisch leitenden Element (6) steht.
8. Batterie (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass, ausgehend von dem Temperierelement (8) zunächst das thermisch leitende Element (6), dann die Isolationsfolie (7) und dann die Batteriezellen (5) übereinander gestapelt sind.
9. Batterie (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das thermisch leitende Element (6) als thermisch leitfähige Paste, beispielsweise als Gap-Filler, und/oder als thermisch leitfähige Matte, beispielsweise als Gap-Pad, ausgebildet ist.
10. Batterie (1) für ein Fahrzeug, bevorzugt Traktionsbatterie, umfassend mindestens ein Batteriemodul (2) mit mindestens zwei in einem Zellhalter (3) gehaltene Batteriezellen (5), bevorzugt zylindrische Batteriezellen (5), die mit einem Temperierelement (8) eines Batteriegehäuses (100) in thermisch leitfähigen Kontakt zu bringende Temperierflächen (50) aufweisen, und ein thermisch leitendes Element (6), das zwischen den Temperierflächen (50) der Batteriezellen (5) und dem Temperierelement (8) angeordnet ist, sowie eine zwischen dem Temperierelement (8) und dem thermisch leitenden Element (6) angeordnete Isolationsfolie (7), dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsfolie (7) mindestens eine Lasche (10) umfasst, die aus der durch die Temperierflächen (50) gebildeten Ebene heraus geklappt angeordnet ist. 11. Batterie (1) gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasche (10) umlaufend ausgebildet ist und die Isolationsfolie (7) bevorzugt eine wannenförmige Struktur ausbildet.
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