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DE102008059966B4 - Battery having a plurality of battery cells arranged in a cell assembly and using a battery - Google Patents

Battery having a plurality of battery cells arranged in a cell assembly and using a battery Download PDF

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DE102008059966B4
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Abstract

Batterie (1) mit mehreren in einem Zellenverbund angeordneten Batteriezellen (2), einer Kühlvorrichtung zur Temperierung der Batteriezellen (2) und elektrischen Bauelementen zur Überwachung und/oder Steuerung von Batteriefunktionen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung eine am Zellenverbund angeordnete Kühlplatte (3) aufweist, welche in ihrem Inneren einen Kühlkanal aufweist, der von einem Kühlmittel durchströmbar ist, dass am Zellenverbund eine Andruckplatte (5) zum Andrücken der Batteriezellen (2) an die Kühlplatte (3) angeordnet ist, wobei die Andruckplatte (5) wenigstens eines der elektrischen Bauelemente enthält und dass Zellenverbund und die Kühlplatte (3) durch um sie herum geführte Spannelemente (8) aneinander gepresst sind, wobei die Spannelemente (8) elastische Mittel (8.1, 8.2) enthalten.Battery (1) having a plurality of battery cells (2) arranged in a cell assembly, a cooling device for controlling the temperature of the battery cells (2) and electrical components for monitoring and / or controlling battery functions, characterized in that the cooling device has a cooling plate (3) arranged on the cell assembly which has a cooling channel in its interior, through which a coolant can flow, that a pressure plate (5) for pressing the battery cells (2) on the cooling plate (3) is arranged on the cell assembly, wherein the pressure plate (5) at least one of contains electrical components and that cell composite and the cooling plate (3) are pressed together by guided around them clamping elements (8), wherein the clamping elements (8) contain elastic means (8.1, 8.2).

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterie mit mehreren in einem Zellenverbund angeordneten Batteriezellen, einer Kühlvorrichtung zur Temperierung der Batteriezellen und elektrischen Bauelementen zur Überwachung und/oder Steuerung von Batteriefunktionen.The invention relates to a battery having a plurality of battery cells arranged in a cell assembly, a cooling device for temperature control of the battery cells and electrical components for monitoring and / or control of battery functions.

Üblicherweise weist eine Batterie zur Anwendung in Kraftfahrzeugen, insbesondere in Kraftfahrzeugen mit einem Hybridantrieb oder in Elektrofahrzeugen, mehrere elektrisch in Reihe und/oder parallel geschaltete Batteriezellen, beispielsweise Lithium-Ionen-Zellen, auf.Typically, a battery for use in motor vehicles, in particular in motor vehicles with a hybrid drive or in electric vehicles, a plurality of electrically connected in series and / or parallel battery cells, such as lithium-ion cells, on.

Die Batteriezellen müssen gekühlt werden, um die entstehende Verlustwärme abzuführen. Dazu wird in der Regel eine indirekte Kühlung, durch einen Kühlmittelkreislauf oder eine direkte Kühlung mittels vorgekühlter Luft, die zwischen die Zellen geleitet wird, eingesetzt.The battery cells must be cooled to dissipate the resulting heat loss. For this purpose, usually an indirect cooling, by a coolant circuit or a direct cooling means of pre-cooled air, which is passed between the cells used.

Bei der aus Bauraumgründen bevorzugten Kühlung durch den Kühlmittelkreislauf ist am Zellenblock der Batterie eine von Kühlmittel durchströmte metallische Kühlplatte angeordnet, vorzugsweise unterhalb der Batteriezellen.When preferred for reasons of space cooling through the coolant circuit is arranged on the cell block of the battery through which a coolant metal cooling plate, preferably below the battery cells.

Von den Batteriezellen zur Kühlplatte wird die Verlustwärme entweder über separate Wärmeleitelemente, z. B. Wärmeleitstäbe oder -bleche, oder über entsprechend aufgedickte Zellgehäusewände der Batteriezellen geleitet.From the battery cells to the cooling plate, the heat loss is either via separate heat conducting elements, eg. As thermal conductors or sheets, or passed over appropriately thickened cell housing walls of the battery cells.

Häufig sind die Zellgehäuse der Batteriezellen metallisch ausgeführt und es liegt an ihnen eine elektrische Spannung an. Zur Verhinderung von Kurzschlüssen wird die Kühlplatte von den Zellgehäusen dann durch eine elektrische Isolation, beispielsweise eine Frequently, the cell housing of the battery cells are made metallic and it is due to an electrical voltage. To prevent short circuits, the cooling plate of the cell housings then by an electrical insulation, such as a

Wärmeleitfolie, einen Formkörper, eine Vergussmasse oder eine auf die Kühlplatte aufgebrachte Beschichtung oder Folie, getrennt.Wärmeleitfolie, a molded body, a potting compound or applied to the cooling plate coating or film separated.

Es sind bereits verschiedene derartige Batterien bekannt. Beispielsweise sind Batterien bekannt, deren Batteriezellen als so genannte Flachzellen ausgebildet sind, die im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet und stapelartig hintereinander auf einer Kühlplatte angeordnet sind. Die Batteriezellen werden dabei durch eine Spanneinrichtung, beispielsweise durch eine separate Spannplatte und/oder durch Spannbänder, an die Kühlplatte gepresst.There are already known various such batteries. For example, batteries are known, the battery cells are designed as so-called flat cells, which are formed substantially parallelepiped-shaped and stacked one behind the other on a cooling plate. The battery cells are pressed by a clamping device, for example by a separate clamping plate and / or by clamping bands to the cooling plate.

Weiterhin sind Batterien bekannt, die elektrische Bauelemente zur Überwachung und/oder Steuerung von Batteriefunktionen, beispielsweise der Zellspannungen oder Zelltemperaturen, aufweisen. Derartige elektrische Bauelemente sind oft in einer gemeinsamen elektronischen Baugruppe zusammengefasst.Furthermore, batteries are known which have electrical components for monitoring and / or controlling battery functions, for example the cell voltages or cell temperatures. Such electrical components are often combined in a common electronic module.

Eine Batterie mit mehreren als Flachzellen ausgebildeten Batteriezellen, einer Kühlvorrichtung zur Kühlung der Batteriezellen und einer elektronischen Baugruppe zur Überwachung und/oder Steuerung von Batteriefunktionen ist aus US 2005/0089750 A1 bekannt.A battery having a plurality of flat cell battery cells, a cooling device for cooling the battery cells and an electronic assembly for monitoring and / or control of battery functions is off US 2005/0089750 A1 known.

Batterien mit Flachzellen und einer elektronischen Baugruppe zur Überwachung und/oder Steuerung von Batteriefunktionen sind ferner aus US 6797018 B2 und US 6956355 B2 bekannt.Batteries with flat cells and an electronic module for monitoring and / or control of battery functions are also out US 6797018 B2 and US 6956355 B2 known.

In der DE 198 10 746 A1 wird eine Platine mit einer Schaltung zur Überwachung einer mehrzelligen Akkumulatorenbatterie vorgeschlagen, deren Zellen und Polanschlüsse sich in einer Ebene befinden. Die Platine besitzt durch Einschnitte getrennte Segmente, die den einzelnen Zellen zugeordnet und mit deren Polanschlüssen verbunden sind. Auf den Segmenten der Platine befinden sich Abgriffe für die Temperatur und die Spannung der Zelle und mindestens ein Segment besitzt Datenleitungen zu gemeinsamen Ein- und Ausgängen eines Datenbusses.In the DE 198 10 746 A1 For example, a circuit board is proposed with a circuit for monitoring a multicell accumulator battery whose cells and pole terminals are located in one plane. The board has segments separated by slots, which are assigned to the individual cells and connected to their pole terminals. On the segments of the board are taps for the temperature and the voltage of the cell and at least one segment has data lines to common inputs and outputs of a data bus.

Nach DE 10 2006 030 605 A1 ist eine Anordnung mit einem Brennstoffzellenstapel bekannt, der zumindest teilweise von einem thermisch isolierenden Material umgeben ist und auf den mittels einer Verspanneinrichtung Kräfte aufgebracht werden, wobei die Verspanneinrichtung eine elastische Manschette ist.To DE 10 2006 030 605 A1 an arrangement with a fuel cell stack is known, which is at least partially surrounded by a thermally insulating material and are applied to the forces by means of a clamping device, wherein the clamping device is an elastic sleeve.

Ferner ist in US 6040072 A eine Anordnung zum Verspannen von Batteriezellen bekannt, bei der eine Mehrzahl von Komponenten mit Hilfe von Bändern oder Gurten gespannt wird, wobei die Bänder oder Gurte mit einem metallischen Glied verbunden sind. Die Anordnung kann auch eine Einrichtung zum Einstellen einer definierten Spannkraft mittels Schrauben enthalten.Furthermore, in US 6040072 A an arrangement for clamping battery cells, in which a plurality of components is tensioned by means of straps or straps, wherein the straps or straps are connected to a metallic member. The arrangement may also include means for adjusting a defined clamping force by means of screws.

Aus DE 198 10 746 A1 ist eine Lithium-Ionen-Batterie bekannt, die aus mehreren prismatischen Zellen besteht, welche durch Glasfasermatten, Seitenplatten und Honigwabenplatten zusammengefasst werden. Die Anordnung enthält eine Platine mit einer Schaltung zur Überwachung einer mehrzeiligen Akkumulatorenbatterie. Auf Segmenten der Platine befinden sich Abgriffe für die Temperatur und die Spannung der Zellen sowie auf mindestens einem Segment Datenleitungen zu gemeinsamen Ein- uns Ausgängen eines Datenbusses. Die Anordnung enthält eine Elektronik zur Überwachung und Steuerung der Ladung der Zellen, wozu auch die Temperatur gemessen wird.Out DE 198 10 746 A1 For example, a lithium-ion battery is known that consists of several prismatic cells that are grouped together by glass fiber mats, side plates, and honeycomb plates. The arrangement includes a circuit board with a circuit for monitoring a multi-line accumulator battery. On segments of the board are taps for the temperature and the voltage of the cells and on at least one segment of data lines to common inputs and outputs of a data bus. The assembly includes electronics for monitoring and controlling the charge of the cells, including measuring the temperature.

Ferner ist aus DE 10 2006 042 109 A1 eine Spannvorrichtung für ein Gehäuse zum Aufnehmen eines Brennstoffzellenstapels bekannt, bei der zum Verspannen von zwei Gehäusehälften Federklappspanner verwendet werden. Furthermore, it is off DE 10 2006 042 109 A1 a tensioning device for a housing for receiving a fuel cell stack known in which are used for clamping two housing halves spring-loaded clamp.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Batterie mit mehreren Batteriezellen, einer Kühlvorrichtung zur Temperierung der Batteriezellen und elektrischen Bauelementen zur Überwachung und/oder Steuerung von Batteriefunktionen anzugeben.The invention has for its object to provide an improved battery with multiple battery cells, a cooling device for controlling the temperature of the battery cells and electrical components for monitoring and / or control of battery functions.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung gelöst, welche die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.The object is achieved by an arrangement having the features specified in claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Batterie weist mehrere einen Zellenverbund bildende Batteriezellen, eine Kühlvorrichtung zur Temperierung der Batteriezellen und elektrische Bauelemente zur Überwachung und/oder Steuerung von Batteriefunktionen auf. Die Kühlvorrichtung umfasst eine am Zellenverbund angeordnete Kühlplatte und am Zellenverbund ist eine Andruckplatte zum Andrücken der Batteriezellen an die Kühlplatte angeordnet. Dabei weist die Andruckplatte wenigstens eines der elektrischen Bauelemente auf. Zellenverbund und Kühlplatte sind durch um sie herum geführte Spannelemente aneinander gepresst, wobei die Spannelemente elastische Mittel enthalten.The battery according to the invention has a plurality of cell cells forming a battery cell, a cooling device for controlling the temperature of the battery cells and electrical components for monitoring and / or control of battery functions. The cooling device comprises a cooling plate arranged on the cell assembly and on the cell assembly a pressure plate for pressing the battery cells is arranged on the cooling plate. In this case, the pressure plate on at least one of the electrical components. Cell composite and cooling plate are pressed together by guided around them clamping elements together, wherein the clamping elements contain elastic means.

Die Verwendung einer Kühlplatte ist vorteilhaft, da eine Kühlplatte eine einfache und kostengünstige Vorrichtung zur Temperierung der Batteriezellen ist. Durch die Integration elektrischer Bauelemente der Batterie in die Andruckplatte wird die Andruckplatte gleichzeitig zum Andrücken der Kühlplatte an die Batteriezellen und als Träger für elektrische Bauelemente der Batterie verwendet. Dadurch werden vorteilhaft Bauraum und Herstellungskosten der Batterie eingespart. Durch die Verwendung von Spannelementen mit elastischen Mitteln können Ausdehnungen der Zellen, welche durch thermische Einflüsse oder durch Innendruckveränderungen hervorgerufen werden können, ausgeglichen werden, ohne dass die Spannungen im Zellblock kritische Werte überschreiten oder der erforderliche Anpressdruck der Zellen untereinander oder zur Kühlplatte verloren geht.The use of a cooling plate is advantageous because a cooling plate is a simple and inexpensive device for controlling the temperature of the battery cells. By integrating electrical components of the battery in the pressure plate, the pressure plate is used simultaneously for pressing the cooling plate to the battery cells and as a carrier for electrical components of the battery. As a result, space and manufacturing costs of the battery are advantageously saved. By using tensioning elements with elastic means, it is possible to compensate expansions of the cells, which can be caused by thermal influences or by internal pressure changes, without the stresses in the cell block exceeding critical values or the required contact pressure of the cells with each other or with the cooling plate being lost.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Spannelemente selbst elastisch ausgebildet sind. Damit kann eine sichere Verbindung mit hoher Lebensdauer erreicht werden. Die Batteriezellen werden mit konstanter Kraft an die Kühlplatte gepresst, so dass ein guter thermischer Kontakt zwischen den Batteriezellen und der Kühlplatte ermöglicht wird.An advantageous embodiment provides that the clamping elements themselves are designed to be elastic. Thus, a secure connection with a long service life can be achieved. The battery cells are pressed with constant force to the cooling plate, so that a good thermal contact between the battery cells and the cooling plate is made possible.

Dabei ist es möglich, dass die Spannelemente als Spannbänder mit Zugfedern ausgebildet sind, oder dass die Spannelemente als wellenförmiges Band ausgeführt sind. Diese Ausführung kann kostengünstig mit einfachen Mitteln hergestellt werden.It is possible that the clamping elements are designed as tension bands with tension springs, or that the clamping elements are designed as a wave-shaped band. This design can be inexpensively manufactured by simple means.

Vorteilhaft ist es, jeweils eine Zugfeder oberhalb der Andruckplatte, unterhalb der Kühlplatte sowie an einer Außenseite der vorderen Polplatte und an einer Außenseite der hinteren Polplatte anzuordnen. Damit wird eine definierte Anpresskraft sowohl in Längsrichtung wie auch in dazu senkrechter Richtung gewährleistet.It is advantageous to arrange a respective tension spring above the pressure plate, below the cooling plate and on an outer side of the front pole plate and on an outer side of the rear pole plate. This ensures a defined contact force both in the longitudinal direction and in the direction perpendicular thereto.

Ferner ist es möglich, dass die Spannelemente als Spannbänder ausgeführt sind, und dass zwischen den Spannbändern und den von ihnen umschlossenen Bauteilen sich ein elastisches Element befindet. Diese Gestaltung gewährleistet eine gleichmäßige Lastverteilung.Furthermore, it is possible that the clamping elements are designed as clamping bands, and that between the clamping bands and the components enclosed by them is an elastic element. This design ensures a uniform load distribution.

Hierbei wird ebenfalls eine vorteilhafte Ausführung dadurch geschaffen, dass jeweils ein elastisches Element oberhalb der Andruckplatte, unterhalb der Kühlplatte sowie an einer Außenseite der vorderen Polplatte und an einer Außenseite der hinteren Polplatte angeordnet wird, um eine definierte Anpresskraft sowohl in Längsrichtung wie auch in dazu senkrechter Richtung zu gewährleisten.In this case, an advantageous embodiment is also provided by the fact that in each case an elastic element above the pressure plate, below the cooling plate and on an outer side of the front pole plate and on an outer side of the rear pole plate is arranged to a defined contact force both in the longitudinal direction and in perpendicular thereto To ensure direction.

Vorteilhaft bestehen die Spannbänder aus Metall oder Kunststoff. Diese Materialien sind kostengünstig und ermöglichen eine hohe Lebensdauer.Advantageously, the clamping bands made of metal or plastic. These materials are inexpensive and allow a long life.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Andruckplatte oberhalb der Batteriezellen und die Kühlplatte unterhalb der Batteriezellen angeordnet.In a preferred embodiment of the invention, the pressure plate above the battery cells and the cooling plate are arranged below the battery cells.

Dadurch sind die Andruckplatte, die Batteriezellen und die Kühlplatte geometrisch einfach zueinander angeordnet, woraus eine kostengünstige Herstellung und Montage der Batterie resultiert.As a result, the pressure plate, the battery cells and the cooling plate geometrically simple to each other, resulting in a cost-effective production and installation of the battery results.

Durch die Anordnung einer Wärmeleitplatte zwischen Batteriezellen und Kühlplatte kann die Kühlwirkung weiter verbessert werden.By arranging a heat conducting plate between the battery cells and the cooling plate, the cooling effect can be further improved.

Elektrische Bauelemente auf der Andruckplatte sind bevorzugt ein Zellspannungsausgleichselement zum Ausgleich unterschiedlicher Ladungszustände von Batteriezellen und/oder ein Zellspannungsüberwachungselement.Electrical components on the pressure plate are preferably a cell voltage compensation element for compensating different charge states of battery cells and / or a cell voltage monitoring element.

Diese bekannten Bauelemente verbessern vorteilhaft die Funktionalität der Batterie.These known components advantageously improve the functionality of the battery.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weisen die Batteriezellen jeweils ein im Wesentlichen quaderförmiges Zellgehäuse auf und sind stapelartig entlang einer Batterielängsachse hintereinander angeordnet. In a preferred embodiment of the invention, the battery cells each have a substantially cuboidal cell housing and are stacked along a battery longitudinal axis arranged one behind the other.

Dies ermöglicht eine besonders kompakte und somit Bauraum sparende Bauform der Batterie.This allows a particularly compact and thus space-saving design of the battery.

Eine Ausgestaltung der Batterie mit quaderförmigen Batteriezellen sieht ferner bevorzugt vor, dass die Batterie eine vordere und eine hintere Polplatte aufweist, die den Zellenverbund jeweils an einem vorderen und einem hinteren Ende abschließen. Die vordere und die hintere Polplatte bilden dabei jeweils einen Pol der Batterie.An embodiment of the battery with square-shaped battery cells further preferably provides that the battery has a front and a rear pole plate, which complete the cell assembly at a front and a rear end. The front and the rear pole plate each form one pole of the battery.

Auf diese Weise können die Batteriezellen mittels der Polplatten in einer Längsrichtung des Zellenverbundes aneinander gepresst und außerdem in ihrer Position fixiert werden und die Polplatten können vorteilhaft auch als elektrische Anschlüsse der Batterie verwendet werden.In this way, the battery cells can be pressed together by means of the pole plates in a longitudinal direction of the cell assembly and also fixed in position and the pole plates can be advantageously used as electrical terminals of the battery.

Die vordere und die hintere Polplatte weisen außerdem bevorzugt jeweils wenigstens eine Befestigungsnase auf, die parallel zu der Andruckplatte von der Polplatte abgewinkelt ist und kraftschlüssig an der Andruckplatte anliegt.The front and the rear pole plate also preferably each have at least one attachment lug, which is angled parallel to the pressure plate of the pole plate and frictionally rests against the pressure plate.

Dadurch kann die Andruckplatte vorteilhaft zusätzlich zur Positionierung der Polplatten verwendet werden.As a result, the pressure plate can advantageously be used in addition to the positioning of the pole plates.

Eine erfindungsgemäße Batterie ist insbesondere zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug vorgesehen, wobei das Kraftfahrzeug insbesondere ein Hybridfahrzeug oder ein Elektrofahrzeug ist.A battery according to the invention is intended in particular for use in a motor vehicle, wherein the motor vehicle is in particular a hybrid vehicle or an electric vehicle.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben.Further advantages, features and details of the invention are described below with reference to embodiments with reference to drawings.

Dabei zeigen:Showing:

1 eine schematische Darstellung eines federelastisch verspannten Zellblocks aus Rahmenflachzellen, 1 a schematic representation of a spring-tensioned cell block of Rahmenflachzellen,

2 eine Batterie mit als Rahmenflachzellen ausgebildeten Batteriezellen, bei der zwischen der den Zellblock umlaufenden Spanneinrichtung und dem Zellblock ein elastisches Element eingelegt ist, 2 a battery having flat cell cells designed as battery cells, in which between the cell block circulating clamping device and the cell block, an elastic element is inserted,

3 eine perspektivische Ansicht eines federelastisch verspannten Zellblocks aus Rahmenflachzellen und 3 a perspective view of a resiliently strained cell block of Rahmenflachzellen and

4 eine Explosionsdarstellung eines federelastisch verspannten Zellblocks aus Rahmenflachzellen. 4 an exploded view of a resiliently strained cell block of Rahmenflachzellen.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Batterie 1 mit mehreren einen Zellenverbund bildenden Batteriezellen 2. Die Batteriezellen 2 sind in diesem Ausführungsbeispiel als so genannte Rahmenflachzellen mit einem schmalen, im Wesentlichen quaderförmigen Zellgehäuse ausgebildet. Die Batteriezellen 2 sind planparallel hintereinander angeordnet und je nach Anwendung parallel oder/und seriell miteinander elektrisch verschaltbar. 1 shows an embodiment of a battery 1 with a plurality of cell cells forming a battery cells 2 , The battery cells 2 are formed in this embodiment as so-called Rahmenflachzellen with a narrow, substantially cuboid cell housing. The battery cells 2 are arranged plane-parallel one behind the other and depending on the application parallel or / and series electrically interconnected.

Unter den Batteriezellen 2 ist eine Kühlplatte 3 zum Temperieren der Batteriezellen 2 angeordnet. Die Kühlplatte 3 weist in ihrem Inneren einen Kühlkanal, der von einem Kühlmittel durchströmbar ist, auf. Zwischen der Kühlplatte 3 und den Bodenflächen der Batteriezellen 2 ist eine Wärmeleitfolie 4 aus elektrisch isolierendem Material angeordnet, die die Kühlplatte 3 von den Batteriezellen 2 elektrisch isoliert. Über den Batteriezellen 2 ist eine Andruckplatte 5 angeordnet. Die Andruckplatte 5 ist als Leiterplatte aus einem elektrisch isolierenden Trägermaterial, vorzugsweise aus Kunststoff mit einer optionalen Glasfaserverstärkung, ausgebildet und trägt elektrische Bauelemente zur Überwachung und/oder Steuerung der Batteriefunktionen sowie Leiterbahnen, die jeweils nicht dargestellt sind. Derartige elektrische Bauelemente sind beispielsweise Zellspannungsüberwachungselemente und/oder Zellspannungsausgleichselemente zum Ausgleich unterschiedlicher Ladungsstände von Batteriezellen, welche beispielsweise auf der Leiterplatte in Form von Mikrochips vorliegen, und/oder Temperatursensoren zur Überwachung einer Temperatur der Batteriezellen 2.Under the battery cells 2 is a cooling plate 3 for tempering the battery cells 2 arranged. The cooling plate 3 has in its interior a cooling channel through which a coolant can flow. Between the cooling plate 3 and the bottom surfaces of the battery cells 2 is a heat-conducting foil 4 made of electrically insulating material, which is the cooling plate 3 from the battery cells 2 electrically isolated. Over the battery cells 2 is a pressure plate 5 arranged. The pressure plate 5 is designed as a printed circuit board of an electrically insulating carrier material, preferably made of plastic with an optional glass fiber reinforcement, and carries electrical components for monitoring and / or controlling the battery functions and conductor tracks, which are not shown. Such electrical components are, for example, cell voltage monitoring elements and / or cell voltage compensation elements to compensate for different charge levels of battery cells, which are present for example on the circuit board in the form of microchips, and / or temperature sensors for monitoring a temperature of the battery cells 2 ,

An einem vorderen Ende des Zellenverbundes befindet sich eine vordere Polplatte 6 und an einem hinteren Ende des Zellenverbundes ist eine hintere Polplatte 7 angeordnet. Die Polplatten 6 und 7 bilden jeweils einen Pol der Batterie 1 und weisen jeweils eine über die Andruckplatte 5 hinaus ragende fahnenartige Verlängerung 6.1, 7.1 auf, welche jeweils einen Polkontakt der Batterie 1 bildet.At a front end of the cell composite is a front pole plate 6 and at a rear end of the cell assembly is a rear pole plate 7 arranged. The pole plates 6 and 7 each form one pole of the battery 1 and each have one over the pressure plate 5 protruding flag-like extension 6.1 . 7.1 on, which each have a pole contact of the battery 1 forms.

Ferner weisen die Polplatten 6 und 7 jeweils zwei Befestigungsnasen 6.2, 7.2 auf, die parallel zu der Andruckplatte 5 von der jeweiligen Polplatte 6, 7 abgewinkelt sind und auf der Andruckplatte 5 anliegen. Die Andruckplatte 5, die Batteriezellen 2 und die Kühlplatte 3 sind durch zwei als Spannbänder ausgebildete Spannelemente 8 aneinander gepresst, die jeweils um die Andruckplatte 5, die Polplatten 6, 7 und die Kühlplatte 3 herum geführt sind, wobei die Spannelemente 8 elastische Mittel enthalten. Im hier dargestellten Beispiel sind die Spannelemente 8 elastisch ausgebildet. Zu diesem Zweck bestehen die Spannelemente 8 aus Spannbändern, an denen Zugfedern 8.1 angeordnet sind. Es ist auch möglich, dass die Spannelemente 8 als wellenförmige Spannbänder ausgebildet sind. Die Einleitung der Kräfte in den Zellblock erfolgt in axialer Richtung über die vordere Polplatte 6 und die hintere Polplatte 7. In der dazu senkrechten Richtung wird die Kraft unten über die Kühlplatte 3 und oben über die Andruckplatte 5 eingeleitet. Als Material für die Spannbänder ist Metall oder Kunststoff, vorzugsweise mit Glasfaser-, Kevlar- oder Metallarmierung gut geeignet.Furthermore, the pole plates 6 and 7 two attachment lugs each 6.2 . 7.2 on, parallel to the pressure plate 5 from the respective pole plate 6 . 7 are angled and on the pressure plate 5 issue. The pressure plate 5 , the battery cells 2 and the cooling plate 3 are formed by two clamping bands designed as clamping bands 8th pressed together, each around the pressure plate 5 , the pole plates 6 . 7 and the cooling plate 3 are guided around, with the clamping elements 8th contain elastic agents. In the example shown here are the clamping elements 8th elastic. For this purpose, there are the clamping elements 8th from tension bands, on which tension springs 8.1 are arranged. It is also possible that the clamping elements 8th are designed as wave-shaped tension bands. The introduction of forces into the cell block takes place in the axial direction via the front pole plate 6 and the rear pole plate 7 , In the direction perpendicular to this, the force will be down on the cooling plate 3 and above the pressure plate 5 initiated. As a material for the straps metal or plastic, preferably with glass fiber, Kevlar or metal reinforcement is well suited.

In 2 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der zwischen der den Zellblock umlaufenden Spanneinrichtung und dem Zellblock sich elastische Elemente 8.2 befinden. Als elastische Elemente 8.2 können Schaumstoffmatten oder Wellblechfedern verwendet werden. Das Spannband umläuft den Zellblock und gewährleistet eine gleich bleibende Anpresskraft in axialer Richtung sowie in Richtung der Hochachse.In 2 an embodiment is shown in which between the cell block rotating clamping device and the cell block elastic elements 8.2 are located. As elastic elements 8.2 Foam mats or corrugated metal springs can be used. The tension band runs around the cell block and ensures a constant contact force in the axial direction as well as in the direction of the vertical axis.

Die 3 und 4 zeigen eine Batterie 1. Dabei zeigt 3 die Batterie 1 in einer perspektivische Darstellung und 4 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung der Batterie 1.The 3 and 4 show a battery 1 , It shows 3 the battery 1 in a perspective view and 4 shows an exploded perspective view of the battery 1 ,

Die Kühlplatte 3 weist in ihrem Inneren einen Kühlkanal, der von einem Kühlmittel durchströmbar ist, sowie zwei Kühlmittelanschlüsse 3.1 zum Zu- und Abführen des Kühlmittels auf. Über die Kühlmittelanschlüsse 3.1 ist die Kühlplatte 3 an einen nicht dargestellten Kühlmittelkreislauf anschließbar, über den von dem Kühlmittel aufgenommene Abwärme aus der Batterie 1 abführbar ist.The cooling plate 3 has in its interior a cooling channel through which a coolant can flow and two coolant connections 3.1 for supplying and removing the coolant. About the coolant connections 3.1 is the cooling plate 3 connectable to a coolant circuit, not shown, via the heat absorbed by the coolant waste heat from the battery 1 is deductible.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Batteriebattery
22
Batteriezellebattery cell
33
Kühlplattecooling plate
3.13.1
KühlmittelanschlussCoolant connection
44
WärmeleitfolieHeat conducting
55
Andruckplatteplaten
66
vordere Polplattefront pole plate
77
hintere Polplatterear pole plate
6.1, 7.16.1, 7.1
fahnenartige Verlängerungbanner-like extension
6.2, 7.26.2, 7.2
Befestigungsnasefixing lug
88th
Spannelementclamping element
8.18.1
Zugfedermainspring
8.28.2
elastisches Elementelastic element

Claims (16)

Batterie (1) mit mehreren in einem Zellenverbund angeordneten Batteriezellen (2), einer Kühlvorrichtung zur Temperierung der Batteriezellen (2) und elektrischen Bauelementen zur Überwachung und/oder Steuerung von Batteriefunktionen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung eine am Zellenverbund angeordnete Kühlplatte (3) aufweist, welche in ihrem Inneren einen Kühlkanal aufweist, der von einem Kühlmittel durchströmbar ist, dass am Zellenverbund eine Andruckplatte (5) zum Andrücken der Batteriezellen (2) an die Kühlplatte (3) angeordnet ist, wobei die Andruckplatte (5) wenigstens eines der elektrischen Bauelemente enthält und dass Zellenverbund und die Kühlplatte (3) durch um sie herum geführte Spannelemente (8) aneinander gepresst sind, wobei die Spannelemente (8) elastische Mittel (8.1, 8.2) enthalten.Battery ( 1 ) with a plurality of battery cells arranged in a cell network ( 2 ), a cooling device for temperature control of the battery cells ( 2 ) and electrical components for monitoring and / or control of battery functions, characterized in that the cooling device arranged on the cell assembly cooling plate ( 3 ), which in its interior has a cooling channel, which can be traversed by a coolant, that at the cell assembly a pressure plate ( 5 ) for pressing the battery cells ( 2 ) to the cooling plate ( 3 ), wherein the pressure plate ( 5 ) contains at least one of the electrical components and that cell composite and the cooling plate ( 3 ) by guided around them clamping elements ( 8th ) are pressed together, wherein the clamping elements ( 8th ) elastic means ( 8.1 . 8.2 ) contain. Batterie (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannelemente (8) elastisch ausgebildet sind.Battery ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the clamping elements ( 8th ) are elastically formed. Batterie (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannelemente (8) als Spannbänder mit Zugfedern (8.1) ausgebildet sind.Battery ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the clamping elements ( 8th ) as tension bands with tension springs ( 8.1 ) are formed. Batterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Andruckplatte (5) oberhalb der Batteriezellen (2) angeordnet ist und dass die Kühlplatte (3) unterhalb der Batteriezellen (2) angeordnet ist.Battery ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure plate ( 5 ) above the battery cells ( 2 ) and that the cooling plate ( 3 ) below the battery cells ( 2 ) is arranged. Batterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zellenverbund durch eine vordere Polplatte (6) und eine hintere Polplatte (7) jeweils an einem vorderen und einem hinteren Ende abgeschlossen wird, wobei die vordere Polplatte (6) und die hintere Polplatte (7) jeweils einen Pol der Batterie (1) bilden.Battery ( 1 ) according to any one of the preceding claims, characterized in that the cell assembly by a front pole plate ( 6 ) and a rear pole plate ( 7 ) is completed at each of a front and a rear end, wherein the front pole plate ( 6 ) and the rear pole plate ( 7 ) each one pole of the battery ( 1 ) form. Batterie (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet dass jeweils eine Zugfeder (8.1) oberhalb der Andruckplatte (5), unterhalb der Kühlplatte (3) sowie an einer Außenseite der vorderen Polplatte (6) und an einer Außenseite der hinteren Polplatte (7) angeordnet ist.Battery ( 1 ) according to claim 3, characterized in that in each case a tension spring ( 8.1 ) above the pressure plate ( 5 ), below the cooling plate ( 3 ) and on an outside of the front pole plate ( 6 ) and on an outer side of the rear pole plate ( 7 ) is arranged. Batterie (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannelemente (8) als wellenförmige Spannbänder ausgebildet sind.Battery ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the clamping elements ( 8th ) are formed as wave-shaped tension bands. Batterie (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannelemente (8) als Spannbänder ausgeführt sind und zwischen den Spannbändern und den von ihnen umschlossenen Bauteilen mindestens ein elastisches Element (8.2) angeordnet ist.Battery ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the clamping elements ( 8th ) are designed as clamping bands and between the clamping bands and the components enclosed by them at least one elastic element ( 8.2 ) is arranged. Batterie (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein elastisches Element (8.2) oberhalb der Andruckplatte (5), unterhalb der Kühlplatte (3) sowie an einer Außenseite der vorderen Polplatte (6) und an einer Außenseite der hinteren Polplatte (7) angeordnet ist.Battery ( 1 ) according to claim 8, characterized in that in each case an elastic element ( 8.2 ) above the pressure plate ( 5 ), below the cooling plate ( 3 ) and on an outside of the front pole plate ( 6 ) and on an outer side of the rear pole plate ( 7 ) is arranged. Batterie (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbänder aus Metall oder Kunststoff bestehen. Battery ( 1 ) according to one of claims 3 to 9, characterized in that the clamping bands made of metal or plastic. Batterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Batteriezellen (2) und Kühlplatte (3) eine Wärmeleitplatte (4) aus einem elektrisch isolierendem Material angeordnet ist.Battery ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that between battery cells ( 2 ) and cooling plate ( 3 ) a heat conducting plate ( 4 ) is arranged from an electrically insulating material. Batterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrisches Bauelement auf der Andruckplatte (5) ein Zellspannungsausgleichselement zum Ausgleich unterschiedlicher Ladungsstände von Batteriezellen (2) ist.Battery ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that an electrical component on the pressure plate ( 5 ) a cell voltage compensation element for balancing different charge levels of battery cells ( 2 ). Batterie (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrisches Bauelement auf der Andruckplatte (5) ein Zellspannungsüberwachungselement ist.Battery ( 1 ) according to one of claims 1 to 11, characterized in that an electrical component on the pressure plate ( 5 ) is a cell voltage monitoring element. Batterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezellen (2) jeweils ein im Wesentlichen quaderförmiges Zellgehäuse aufweisen und stapelartig entlang einer Batterielängsachse hintereinander angeordnet sind.Battery ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the battery cells ( 2 ) each have a substantially cuboidal cell housing and stacked along a battery longitudinal axis are arranged one behind the other. Batterie (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die vordere Polplatte (6) und die hintere Polplatte (7) jeweils wenigstens eine Befestigungsnase (6.2, 7.2) aufweisen, die parallel zu der Andruckplatte (5) von der jeweiligen Polplatte (6, 7) abgewinkelt ist und formschlüssig an der Andruckplatte (5) anliegt.Battery ( 1 ) according to one of claims 5 to 14, characterized in that the front pole plate ( 6 ) and the rear pole plate ( 7 ) at least one attachment nose ( 6.2 . 7.2 ), which are parallel to the pressure plate ( 5 ) of the respective pole plate ( 6 . 7 ) is angled and positively on the pressure plate ( 5 ) is present. Verwendung einer Batterie (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15 in einem Kraftfahrzeug, wobei das Kraftfahrzeug ein Hybridfahrzeug oder ein Elektrofahrzeug ist.Using a battery ( 1 ) according to one of claims 1 to 15 in a motor vehicle, wherein the motor vehicle is a hybrid vehicle or an electric vehicle.
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