DE102008034854A1

DE102008034854A1 - Batterie mit mehreren Batteriezellen und einer Kühlplatte

Info

Publication number: DE102008034854A1
Application number: DE200810034854
Authority: DE
Inventors: Jens Dr. Ing. Meintschel; Dirk Dipl.-Ing. Dr. Schröter
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2008-07-26
Filing date: 2008-07-26
Publication date: 2010-01-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterie (B) mit mehreren jeweils ein Zellgehäuse (3) aufweisenden Batteriezellen (1) und einer Kühlplatte (2) zu deren Kühlung. Erfindungsgemäß ist für eine vorgespannte Befestigung der jeweiligen Batteriezelle (1) an der Kühlplatte (2) eine zugehörige Verspannvorrichtung (V) vorgesehen, welche als elastische und Kraft übertragende Einrichtung ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterie mit mehreren jeweils ein Zellgehäuse aufweisenden Batteriezellen und einer Kühlplatte zu deren Kühlung.
Üblicherweise weist eine Batterie zur Anwendung in Kraftfahrzeugen, insbesondere in Kraftfahrzeugen mit einem Hybridantrieb oder Brennstoffzellenfahrzeugen, einen Zellblock aus mehreren elektrisch in Reihe und/oder parallel geschalteten Batteriezellen, beispielsweise Lithium-Ionen-Zellen, auf.
Die Batteriezellen müssen gekühlt werden, um die entstehende Verlustwärme abzuführen. Dazu wird eine Kühlvorrichtung eingesetzt, die mit den Batteriezellen thermisch verbunden ist.
Bei der so genannten Kopfkühlung der Batteriezellen ist die Kühlvorrichtung an einer Polseite der Batteriezellen angeordnet, an der sich elektrische Polkontakte der Batteriezellen befinden, die paarweise durch Zellverbinder elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
Derartige Batterien werden unter anderem in DE 10003740 C1 , DE 602 13 474 T2 und US 2005/0174092 A1 vorgeschlagen.
Bei der in DE 100 03 740 C1 vorgeschlagenen Batterie ist die Kühlvorrichtung als eine an einer Polseite der Batteriezellen angeordnete Kühlplatte ausgebildet, die zur Kühlung der Batteriezellen mit Zellverbindern von Polkontakten der Batteriezellen in thermischem Kontakt ist.
Bei der in DE 602 13 474 T2 vorgeschlagenen Batterie ist die Kühlvorrichtung als ein Kühlbalg aus einem verformbaren, Wärme leitenden Material ausgebildet. Der Kühlbalg ist in mehreren Falten um die Batteriezellen gelegt und von einem Wärmeübertragungsmedium durchströmbar, über das Wärme aus den Batteriezellen abführbar ist.
Aus US 2005/0174092 A1 ist eine Batterie bekannt, deren Kühlvorrichtung eine Anzahl von Kühlkanälen umfasst. Dabei sind zur Kühlung der Batteriezellen Polkontakte der Batteriezellen und sie elektrisch verbindende Zellverbinder in den Kühlkanälen angeordnet und mittels eines die Kühlkanäle durchströmenden Gases konvektiv kühlbar. Die Zellverbinder weisen dazu bevorzugt sich in die Kühlkanäle erstreckende Kühllamellen auf, um ihre kühlbare Oberfläche zu vergrößern. Die Zellverbinder dienen gleichzeitig der Fixierung der Batteriezellen, indem sie als Unterlegelemente für Schraubmuttern zur Befestigung der Polkontakte an Wänden der Kühlkanäle ausgebildet sind.
Bei bekannten Batterien mit Kopfkühlung sind die Batteriezellen für möglichst hohe Wärmeübergangskoeffizienten zwischen Batteriezellen und Kühlplatte mit der Kühlplatte verpresst. Für eine solche vorgespannte Verbindung von Batteriezellen und Kühlplatte sind beispielsweise federnde Matten, die zwischen der Oberseite der Kühlplatte und der Unterseite einer Zellverbinderplatine angeordnet sind und die Batteriezellen jeweils über deren Polkontakte an die Kühlplatte ziehen und somit vorspannen. Das Setzverhalten einer solchen federnden Matte führt aber zu einer Reduzierung der vorgespannten Verbindung von Batteriezellen und Kühlplatte.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Batterie mit kopfgekühlten Batteriezellen anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Batterie gelöst, welche die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Batterie mit mehreren Batteriezellen und einer Kühlplatte zu deren Kühlung weist für eine vorgespannte Befestigung der jeweiligen Batteriezelle an der Kühlplatte eine zugehörige Verspannvorrichtung auf, welche als elastische und Kraft übertragende Einrichtung ausgebildet ist.
Durch die Ausbildung der Verspannvorrichtung sowohl als Kraft übertragende Einrichtung als auch als elastische Einrichtung, z. B. federnde, ist die Anzahl von Bauteilen reduziert, wodurch die Herstellungskosten für eine solche Batterie reduziert sind. Bevorzugt ist mittels der kraftelastischen Verspannvorrichtung eine Einstellung der Vorspannkraft möglich. Dabei verbessert die Anpressung der Batteriezellen an die Kühlplatte mit einer einstellbaren Vorspannkraft die Kühlung der Batteriezellen und die Stabilität des Zellverbundes der Batteriezellen. Darüber hinaus hat eine derartige kombinierte Kraft-Feder-Ausgestaltung den Vorteil, dass die Vorspannung für jede Batteriezelle einzeln durch entsprechendes Anziehen der Verspannvorrichtung eingestellt werden kann. Dadurch können insbesondere vorteilhaft fertigungsbedingte Unterschiede der Abmessungen der Batteriezellen ausgeglichen werden. Die Verwendung einer solchen federbelasteten und Kraft übertragenden Verspannvorrichtung bewirkt vorteilhaft eine dauerhafte Vorspannung im Pressverbund der Kühlplatte und Batteriezellen über die Lebensdauer der Batterie.
Vorzugsweise sind die Batteriezellen unterhalb und die Verspannvorrichtungen oberhalb der Kühlplatte angeordnet, wobei die Verspannvorrichtungen an einem Polkontakt, am jeweiligen Zellgehäuse und/oder an einer von einem Zellgehäusedeckel abstehenden Zugstange form- und kraftschlüssig, insbesondere rastend oder reibschlüssig angeordnet, insbesondere gehalten sind.
In einer möglichen und besonders einfachen Ausführungsform ist die Verspannvorrichtung als ein elastisches, insbesondere federndes Klemmelement ausgebildet.
Dabei ist das elastische Klemmelement auf einer am Zellgehäusedeckel der jeweiligen Batteriezelle angeordneten, insbesondere ausgeformten Zugstange und/oder einen Polkontakt aufschiebbar und auf diesen kraft- und formschlüssig, insbesondere reibschlüssig oder rastend angeordnet, insbesondere gehalten. Hierzu ist das elastische Klemmelement ein metallisches Spannelement, das eine Ausnehmung aufweist, in deren Öffnungsbereich zwei elastische Verlängerungen, z. B. in Form von vom Öffnungsrand der Ausnehmung abstehenden Lippen, hineinragen.
Zum Aufschieben und zur Anordnung des Spannelements auf den Zuganker und/oder den Polkontakt und zum Verbinden der Batteriezellen an die Kühlplatte korrespondiert der Öffnungsbereich der Ausnehmung des Spannelements, insbesondere dessen Form und Größe, z. B. dessen Innenabmessungen, mit der am Zellgehäusedeckel angeordneten, insbesondere ausgeformten Zugstange bzw. mit dem am Zellgehäusedeckel angeordneten Polkontakt. Dabei weist die Ausnehmung zweckmäßigerweise etwas größere Innenabmessungen als die Außenabmessungen der Zugstange bzw. des Polkontakts auf.
Je nach Art der Befestigung des Spannelements an einer Zugstange und/oder einen Polkontakt – rastend oder reibschlüssig – sind die elastischen Verlängerungen entsprechend ausgeführt. Für eine reibschlüssige Verbindung und Halterung der Verlängerungen an der Zugstange und/oder dem Polkontakt sind die elastischen Verlängerungen an deren offenen Enden mit einer Schneide versehen. Durch Aufschieben des Spannelements auf den Zuganker oder den Polkontakt verkeilt sich das Spannelement auf dem Zuganker bzw. den Polkontakt durch die insbesondere an einer Zugstange oder Polkontakt reibschlüssig eingreifenden, messerförmigen Schneiden (gemäß dem so genannten Freilaufprinzip). Dies ermöglicht eine stufenlose Einstellung und somit eine genaue und von Herstellungs- oder Montagetoleranzen der Batteriezellen unabhängige Einstellung der Vorspannkraft.
Zusätzlich können oder kann die Zugstange und/oder der Polkontakt außenseitig in Längsausdehnung der Zugstange bzw. des Polkontakts mit mehreren übereinander angeordneten Aussparungen oder Rillen versehen sein, in welche die Verlängerungen form- und kraftschlüssig, insbesondere rastend, eingreifen. Für ein solches rastendes Eingreifen der Verlängerungen in den Aussparungen oder Rillen der Zugstange bzw. des Polkontaktes weisen die Verlängerungen am offenen Ende Rasthaken auf, die korrespondierend zu den Aussparungen oder Rillen ausgeführt sind und in diese rastend eingreifen. Hierdurch ist eine gestufte Einstellung der Vorspannkraft ermöglicht.
Eine alternative Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das elastische Klemmelement am Zellgehäuse, insbesondere an einem Zellrahmen der jeweiligen Batteriezelle kraft- und formschlüssig angeordnet ist. Hierzu ist das elastische Klemmelement beispielsweise als ein metallischer, federnder Spannbügel ausgeführt, der die zugehörige Batteriezelle stirnseitig umgreift und dessen Bügelenden am Zellgehäuse, insbesondere am Zellrahmen kraft- und formschlüssig, insbesondere rastend oder reibschlüssig angeordnet, insbesondere gehalten sind.
Für eine reibschlüssige Verbindung sind die Bügelenden mit Schneiden versehen, mittels derer das Spannelement reibschlüssig am Zellgehäuse, insbesondere am Zellrahmen gehalten ist. Hierdurch ist eine stufenlose Einstellung der Vorspannkraft möglich.
Zusätzlich kann das Zellgehäuse, insbesondere der Zellrahmen, außenseitig in Längsausdehnung mit mehreren übereinander angeordneten Aussparungen oder Rillen versehen sein, in welche die Bügelenden form- und kraftschlüssig, insbesondere rastend eingreifen. Die Form und Größe der Aussparungen oder Rillen korrespondieren vorzugsweise mit der Form und Größe der Bügelenden. Für ein rastendes Eingreifen der Bügelenden in die Aussparungen oder Rillen sind die Bügelenden bevorzugt abgewinkelt, so dass diese Rasthaken bilden, die in die Aussparungen oder Rillen eingreifen. Durch ein solches rastendes Eingreifen der Bügelenden des Spannbügels in das Zellgehäuse ist eine gestufte Einstellung der Vorspannkraft möglich.
Des Weiteren weist die Kühlplatte Ausnehmungen auf, durch welche die Polkontakte und/oder die Zugstange führbar sind. Hierdurch kann in einfacher Art und Weise oberhalb der Kühlplatte die Verspanneinrichtung am Polkontakt und/oder an der Zugstange angeordnet sein, wodurch die Batteriezellen durch Vorspannen der Verspanneinrichtung an die Kühlplatte, insbesondere an deren Unterseite gepresst und somit vorgespannt gehalten sind. Hierdurch ist eine optimale thermische Kopplung der Batteriezellen an die Kühlplatte ermöglicht.
Insbesondere bei Batteriezellen, z. B. Flachzellen, auf deren Zellgehäuse ein elektrischer Pol der jeweiligen Batteriezelle liegt, sind die Verspannvorrichtungen zweckmäßigerweise von der Kühlplatte und/oder den Zellgehäusen elektrisch isoliert. Hierzu sind diese Verspannvorrichtungen, z. B. Spannbügel, aus einem elektrisch isolierenden Material. Darüber hinaus können die Verspannvorrichtungen aus einem Wärme leitenden Material gebildet sein, so dass über diese von den Polkontakten oder der Zugstange die Verlustwärme der Batteriezellen zusätzlich ableitbar ist.
Ferner kann zwischen der Kühlplatte und den Zellgehäusen vorzugsweise eine elektrisch isolierende Wärmeleiteinheit angeordnet sein, beispielsweise ein Wärme leitender Formkörper und/oder eine Wärme leitende Folie. Dadurch wird vorteilhaft ein Kurzschluss der Batterie verhindert und somit die Sicherheit der Batterie erhöht.
Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen in:
1 schematisch in perspektivischer Darstellung eine Reihe von Batteriezellen, die mittels mehrerer als elastische, insbesondere federnde Spannelemente ausgebildete Verspannvorrichtungen an eine Kühlplatte vorgespannt gehalten ist,
2 schematisch eine erste Längsschnittdarstellung der Reihe von Batteriezellen gemäß 1,
3 schematisch eine zweite Längsschnittdarstellung einer einzelnen Batteriezelle,
4 schematisch ein Ausführungsbeispiel für ein Spannelement in perspektivischer Darstellung,
5 schematisch eine Polseite einer Batteriezelle mit einer Zugstange und einem Spannelement in einer perspektivischen Explosionsdarstellung,
6 schematisch mehrere als Flachzellen ausgebildete Batteriezellen, welche mittels mehrerer als elastische, insbesondere federnde Spannbügel ausgebildete Verspannvorrichtungen an eine Kühlplatte vorgespannt gehalten sind,
7 schematisch eine einzelne Flachzelle im Längsschnitt, und
8 schematisch eine einzelne Flachzelle mit einem zugehörigen Spannbügel in einer perspektivischen Explosionsdarstellung.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die 1 bis 3 zeigen durch eine Verspannvorrichtung V an eine Kühlplatte 2 gepresste Batteriezellen 1 einer Batterie B. Dabei zeigt 1 eine perspektivische Darstellung, 2 eine erste Längsschnittdarstellung entlang einer in 1 dargestellten ersten Schnittlinie II und 3 eine zweite Längsschnittdarstellung entlang einer in 1 dargestellten zweiten Schnittlinie III. Die in den 1 bis 6 dargestellten Batteriezellen 1 sind so genannte Rundzellen, die einen annähernd runden, ovalen oder vieleckigen Querschnitt aufweisen.
Die Batteriezellen 1 sind unterhalb der Kühlplatte 2 angeordnet. Sie weisen jeweils ein wabenförmiges Wärme leitendes Zellgehäuse 3 auf, durch das Wärme zu der Kühlplatte 2 leitbar ist. Kühlplattenseitig weist das Zellgehäuse 3 einen Zellgehäusedeckel 5 auf.
Durch die Zellgehäusedeckel 5 sind jeweils zwei Polkontakte 6.1 und 6.2 der jeweiligen Batteriezelle 1 herausgeführt, an denen unterschiedliche elektrische Potentiale anliegen (Plus- und Minuspol der Batteriezelle 1).
Die Kühlplatte 2 weist einen Kühlkanal 4 auf, welcher mit einem Kühlmittel durchströmbar ist. Ferner weist die Kühlplatte 2 für jede Batteriezelle 1 eine Ausnehmung auf, durch die die Polkontakte 6.1 und 6.2 der Batteriezelle 1 geführt sind.
Dabei ist ein erster Polkontakt 6.1 von dem Zellgehäuse 3 der Batteriezelle 1 elektrisch isoliert, indem er über elektrisch isolierende Dichtungen 14 an dem Zellgehäusedeckel 5 befestigt ist.
Zum Schutz der Dichtungen 14 ist über ihnen eine Unterlegscheibe 15 angeordnet, die bevorzugt aus Metall besteht. Weiterhin ist der erste Polkontakt 6.1 in einem Bereich oberhalb der Unterlegscheibe 15 nietartig geformt, so dass eine ringförmig um den ersten Polkontakt 6.1 verlaufende Ausbuchtung 16 gebildet ist, die auf der Unterlegscheibe 15 aufliegt, so dass der erste Polkontakt 6.1 sicher in dem Zellgehäusedeckel 5 gehaltert ist.
Der zweite Polkontakt 6.2 ist elektrisch leitend mit dem Zellgehäuse 3 und insbesondere dem Zellgehäusedeckel 5 verbunden.
Der erste Polkontakt 6.1 einer Batteriezelle 1 ist oberhalb der Kühlplatte 2 mit dem zweiten Polkontakt 6.2 einer benachbarten Batteriezelle 1 über einen Zellverbinder 7 elektrisch leitend verbunden. Dadurch sind die Batteriezellen 1 elektrisch seriell (bei Polkontakten unterschiedlicher Polarität) oder parallel (bei Polkontakten gleicher Polarität) miteinander verschaltet. Die Zellverbinder 7 können in nicht näher dargestellter Art und Weise auch in eine Zellverbinderplatine integriert sein, in welche zusätzlich elektronische Zellüberwachungseinheiten, insbesondere eine Spannungsüberwachungseinheit und/oder eine Spannungsausgleichseinheit integriert sind.
Die Zellverbinder 7 sind mittels Befestigungselementen 12, z. B. Schrauben, die in nicht näher dargestellte Ausnehmungen der Polkontakte 6.1, 6.2 kraft- und formschlüssig befestigbar, z. B. verschraubbar sind, an den Batteriezellen 1 gehalten.
Auf der Kühlplatte 2 ist ein elektrisch isolierendes Wärmeleitelement 10 angeordnet, das Ausnehmungen für die Polkontakte 6.1 und 6.2 aufweist. Das Wärmeleitelement 10 kann dabei als eine Wärmeleitfolie oder eine Matte ausgebildet sein. Auch kann das Wärmeleitelement 10 entfallen.
Zwischen der Kühlplatte 2 und den Batteriezellen 1 kann darüber hinaus als ein weiteres Wärmeleitelement ein Wärme leitender und elektrisch isolierender Formkörper 11 (siehe 2) angeordnet sein, der sich auch in die Bereiche der Ausnehmungen in der Kühlplatte 2 erstreckt, durch die die Polkontakte 6.1 und 6.2 geführt sind. Dabei weist der Formkörper 11 Ausnehmungen für die Polkontakte 6.1 und 6.2 der Batteriezellen 1 auf.
Die erfindungsgemäße Verspannvorrichtung V ist für eine vorgespannte Befestigung der Batteriezellen 1 an der Kühlplatte 2 als eine elastische und Kraft übertragende Einrichtung ausgebildet.
Im Ausführungsbeispiel nach den 1 bis 6 ist die die elastische und Kraft übertragende Verspannvorrichtung V form- und kraftschlüssig an einem der Polkontakte 6.1 oder 6.2 und/oder an einer vom Zellgehäusedeckel 5 (auch kurz Zellgehäusedeckel 5 genannt) abstehenden Zugstange 9 form- und kraftschlüssig gehalten. Nachfolgend ist die form- und kraftschlüssige Verbindung der Verspannvorrichtung V am Beispiel der Anordnung an einer Zugstange 9 näher erläutert. Die Verspannvorrichtung V kann aber in analoger Art und Weise auch an einem der Polkontakte 6.1, 6.2 form- und kraftschlüssig angeordnet sein.
Die Verspannvorrichtung V ist in einem ersten Ausführungsbeispiel nach den 1 bis 6 als ein erstes elastisches, insbesondere federndes Klemmelement 13.1 ausgeführt. Das erste Klemmelement 13.1 ist auf die Zugstange 9, z. B. ein zylinderförmiger Stift, der an den Zellgehäusedeckel 5 beispielsweise angeformt oder in diesen als ein separates Element gehalten ist, aufschiebbar und auf dieser Zugstange 9 reibschlüssig haltbar.
Hierzu ist das erste Klemmelement 13.1 als ein metallisches Spannelement ausgeführt, das eine Ausnehmung 13.1.1 aufweist, in deren Öffnungsbereich zwei elastische, z. B. gebogene, Verlängerungen 13.1.2 hineinragen. Dabei stehen die Verlängerungen 13.1.2 einander gegenüberliegend vom Öffnungsrand der Ausnehmung 13.1.1 in diese hinein. Die Ausnehmung 13.1.1 kann eine geeignete Form aufweisen, beispielsweise rechteckigförmig oder kreisförmig.
Für eine sichere reibschlüssige Verbindung des ersten Klemmelements 13.1 an der Zugstange 9 sind die in die Ausnehmung 13.1.1 hineinragenden Enden der elastischen, z. B. gebogenen Verlängerungen 13.1.2 angeschrägt, z. B. mit einer messerförmigen Schneide versehen, so dass eine größere Reibfläche gegeben ist. In 4 ist das erste Klemmelement 13.1 im Detail näher dargestellt. Für eine hinreichende elastische, insbesondere federnde Ausführung des ersten Klemmelements 13.1 weist dieses beispielsweise seitlich der Ausnehmung 13.1 abstehende elastische, insbesondere federnde, z. B. gebogene, Schenkel 13.1.3 auf.
In 5 ist das erste auf eine Zugstange 9 reibschlüssig anordbare Klemmelement 13.1 für eine Batteriezelle 1 in Explosionsdarstellung ohne Kühlplatte 2 gezeigt. Für einen Reibschluss weist die Zugstange 9 eine weitgehend glatte Oberfläche auf. Hierdurch ist durch Aufschieben des ersten Klemmelements 13.1 (beispielsweise mit oder ohne Einlegen einer Hülse mit definierter Länge auf Block) auf die glatte Zugstange 9 eine kraftgesteuerte und stufenlose Einstellung der Vorspannkraft, mit welcher die jeweilige Batteriezelle 1 und die Kühlplatte 2 miteinander verpresst werden, ermöglicht.
6 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine gestufte Einstellung der Vorspannkraft. Hierzu ist die Zugstange 9 mit Rillen 14.1 versehen, wodurch beim Aufschieben des ersten Klemmelements 13.1 die Enden der Verlängerungen 13.1.2 in die Rillen 14.1 form- und kraftschlüssig eingreifen, insbesondere rastend oder klammernd eingreifen. Hierzu können die Enden der Verlängerungen 13.1.2 in nicht näher dargestellter Art und Weise auch hakenförmig ausgebildet sein. Alternativ zu Rillen 14.1 kann die Zugstange 9 auch mit geeigneten Aussparungen versehen sein.
7 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel für eine Verspannvorrichtung V. Für eine Anordnung der Verspannvorrichtung V beispielsweise an als Flachzellen ausgebildeten Batteriezellen 1 ist die Verspannvorrichtung V als ein zweites elastisches, insbesondere federndes Klemmelement 13.2 ausgebildet.
Mittels des zweiten Klemmelements 13.2 werden die Batteriezellen 1 an die zwischen dem zweiten Klemmelement 13.2 und einer Stirnseite der Batteriezellen 1 angeordnete Kühlplatte 2 gepresst und vorgespannt gehalten, so dass eine hinreichend gute thermische Kopplung von Batteriezellen 1 und Kühlplatte 2 gegeben ist.
Die Kühlplatte 2 weist ebenfalls eine Kanalstruktur 4 zur Durchströmung eines Kühlmittels zum Ableiten der Verlustwärme der Batteriezellen 1 auf.
Das zweite Klemmelement 13.2 ist bevorzugt am Zellgehäuse 3, insbesondere an seitlichen Zellrahmen 3.1 kraft- und formschlüssig gehalten. Hierzu ist das zweite Klemmelement 13.2 als ein metallischer, federnder Spannbügel ausgebildet, der die zugehörige Batteriezelle 1 umgreift und dessen Bügelenden 13.2.1 kraft- und formschlüssig, z. B. rastend oder reibschlüssig an den seitlichen Zellrahmen 3.1 anliegen.
Für einen Reibschluss der Bügelenden 13.2.1 am Zellrahmen 3.1 (nicht näher dargestellt) sind diese bevorzugt von einem mittleren Bügelelement 13.2.2 mindestens 90°, bevorzugt mehr als 90°, abgewinkelt, so dass diese kraftschlüssig und durch Aufschieben auch reibschlüssig am Zellrahmen 3.1 gehalten sind. Das mittlere Bügelelement 13.2.2 weist dabei zweckmäßigerweise eine der Breite der Batteriezelle 1 entsprechende Breite auf. Auch kann das mittlere Bügelelement 13.2.2 selbst elastisch ausgebildet sein. Hierzu weist das mittlere Bügelelement 13.2.2 mindestens ein, bevorzugt zwei äußere gebogene Abschnitte auf.
In der dargestellten Ausführungsform weisen die seitlichen Zellrahmen 3.1 mindestens eine, bevorzugt mehrere übereinander angeordnete Aussparungen 3.1.1 auf, in welche die Bügelenden 13.2.1 rastend eingreifen. Hierdurch ist eine gestufte Einstellung der Vorspannkraft möglich.
Wie im Längsschnitt VIII einer der Batteriezellen 1 gemäß 7 in 8 gezeigt, weist die im Zellrahmen 3.1 eingebrachte Aussparung 3.1.1 einen schräg verlaufenden Öffnungsrand auf, so dass das in die Aussparung 3.1.1 eingreifende Bügelende 13.2.1 form- und kraftschlüssig gehalten ist. Auch können die Bügelenden 13.2.1 in geeigneter Form für eine form-, kraft- und/oder reibschlüssige Verbindung hakenförmig, angeschrägt und/oder abgewinkelt ausgebildet sein.
Zwischen der Unterseite des zweiten Klemmelements 13.2 und der Oberseite der Kühlplatte 2 ist zweckmäßigerweise eine elektrisch isolierende und bevorzugt Wärme leitfähige Wärmeleiteinheit 10, z. B. eine Wärmeleitfolie, angeordnet.
9 zeigt ein zweites Klemmelement 13.2 und eine als Flachzelle ausgebildete Batteriezelle 1 in einer perspektivischen Explosionsdarstellung.

1: Batteriezelle
2: Kühlplatte
3: Zellgehäuse
3.1: Zellrahmen
3.1.1: Aussparung im Zellrahmen
4: Kühlkanal
5: Zellgehäusedeckel (Zellgehäusedeckel)
6.1: erster Polkontakt
6.2: zweiter Polkontakt
7: Zellverbinder
8: Schraube
9: Zugstange
9.1: Rillen
10: Wärmeleiteinheit
11: Formkörper
12: Befestigungsmittel
13.1: erstes elastisches Klemmelement (= Spannelement)
13.1.1: Ausnehmung
13.1.2: Verlängerungen
13.1.3: Schenkel
13.2: zweites elastisches Klemmelement (= Spannbügel)
13.2.1: Bügelenden
13.2.2: mittleres Bügelelement
14: Dichtung
15: Unterlegscheibe
16: Ausbuchtung
B: Batterie

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10003740 C1 [0005, 0006]
- DE 60213474 T2 [0005, 0007]
- US 2005/0174092 A1 [0005, 0008]

Claims

Batterie (B) mit mehreren jeweils ein Zellgehäuse (3) aufweisenden Batteriezellen (1) und einer Kühlplatte (2) zu deren Kühlung, dadurch gekennzeichnet, dass für eine vorgespannte Befestigung der jeweiligen Batteriezelle (1) an der Kühlplatte (2) eine zugehörige Verspannvorrichtung (V) vorgesehen ist, welche als elastische und Kraft übertragende Einrichtung ausgebildet ist.
Batterie (B) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezellen (1) unterhalb und die Verspannvorrichtungen (V) oberhalb der Kühlplatte (2) angeordnet sind und die Verspannvorrichtungen (V) an einem Polkontakt (6.1, 6.2), am jeweiligen Zellgehäuse (3) und/oder an einer von einem Zellgehäusedeckel (5) abstehenden Zugstange (9) form- und kraftschlüssig, insbesondere rastend oder reibschlüssig angeordnet, insbesondere gehalten sind.
Batterie (B) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verspannvorrichtung (V) als ein elastisches, insbesondere federndes Klemmelement (13.1, 13.2) ausgebildet ist.
Batterie (B) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes elastisches Klemmelement (13.1) auf eine am Zellgehäusedeckel (5) der jeweiligen Batteriezelle (1) angeordnete, insbesondere ausgeformte Zugstange (9) und/oder einen Polkontakt (6.1, 6.2) aufschiebbar und auf diesen kraft- und formschlüssig, insbesondere reibschlüssig oder rastend angeordnet, insbesondere gehalten ist.
Batterie (B) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes elastisches Klemmelement (13.1) ein metallisches Spannelement ist, das eine Ausnehmung (13.1.1) aufweist, in deren Öffnungsbereich zwei elastische Verlängerungen (13.1.2) hineinragen.
Batterie (B) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Verlängerungen (13.1.2) an deren offenen Enden angeschrägt sind, mittels derer das Spannelement reibschlüssig am Polkontakt (6.1, 6.2) oder an einer Zugstange (9) gehalten ist.
Batterie (B) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsbereich der Ausnehmung (13.1.1), insbesondere Form und Größe, mit einer am Zellgehäusedeckel (5) angeordneten, insbesondere ausgeformten Zugstange (9) oder mit einem am Zellgehäusedeckel (5) angeordneten Polkontakt (6.1, 6.2) korrespondiert.
Batterie (B) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugstange (9) oder der Polkontakt (6.1, 6.2) außenseitig in Längsausdehnung mit mehreren übereinander angeordneten Aussparungen oder Rillen (9.1) versehen ist, in welche die Verlängerungen (13.1.2) form- und kraftschlüssig eingreifen.
Batterie (B) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites elastisches Klemmelement (13.2) am Zellgehäuse (3), insbesondere seitlichen Zellrahmen (3.1) der jeweiligen Batteriezelle (1) kraft- und formschlüssig angeordnet ist.
Batterie (B) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite elastische Klemmelement (13.2) ein metallischer, federnder Spannbügel ist, der die zugehörige Batteriezelle (1) stirnseitig umgreift und dessen Bügelenden (13.2.1) am Zellgehäuse (3), insbesondere am Zellrahmen (3.1) kraft- und formschlüssig, insbesondere rastend oder reibschlüssig angeordnet, insbesondere gehalten sind.
Batterie (B) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bügelenden (13.2.1) angeschrägt oder abgewinkelt oder gebogen sind, mittels derer das Spannelement reibschlüssig am Zellgehäuse (3), insbesondere Zellrahmen (3.1) gehalten ist.
Batterie (B) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Zellgehäuse (3), insbesondere der Zellrahmen (3.1) außenseitig in Längsausdehnung mit mehreren übereinander angeordneten Aussparungen (3.1.1) oder Rillen versehen ist, in welche die Bügelenden (13.2.1) form- und kraftschlüssig, insbesondere rastend eingreifen.
Batterie (B) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte (2) Ausnehmungen aufweist, durch welche die Polkontakte (6.1, 6.2) und/oder eine Zugstange (9) führbar sind.
Batterie (B) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verspannvorrichtungen (V) von der Kühlplatte (2) und/oder den Zellgehäusen (3) elektrisch isoliert sind.
Batterie (B) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Kühlplatte (2) und den Zellgehäusen (3) eine elektrisch isolierende Wärmeleiteinheit (10) angeordnet ist.
Batterie (B) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleiteinheit (10) ein Wärme leitender Formkörper (11) ist.
Batterie (B) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleiteinheit (10) eine Wärme leitende Folie ist.