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DE102008059972A1 - Battery i.e. lithium ion battery, for e.g. hybrid vehicle, has set of supporting elements extending into free space and arranged between and/or below cells that are interconnected in series and/or parallel - Google Patents

Battery i.e. lithium ion battery, for e.g. hybrid vehicle, has set of supporting elements extending into free space and arranged between and/or below cells that are interconnected in series and/or parallel Download PDF

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DE102008059972A1
DE102008059972A1 DE200810059972 DE102008059972A DE102008059972A1 DE 102008059972 A1 DE102008059972 A1 DE 102008059972A1 DE 200810059972 DE200810059972 DE 200810059972 DE 102008059972 A DE102008059972 A DE 102008059972A DE 102008059972 A1 DE102008059972 A1 DE 102008059972A1
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Germany
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battery
support elements
individual cells
cooling plate
cells
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE200810059972
Other languages
German (de)
Inventor
Jens Dr.-Ing. Meintschel
Dirk Dipl.-Ing. Dr. Schröter
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Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Abstract

The battery has a set of individual cells interconnected in series and/or parallel, and a cooling plate arranged on the cells at pole sides. The cells are arranged in a battery housing with a housing cover such that a free space is formed between a lower side of the cells and a base of the housing. A set of supporting elements (1) extends into the free space and is arranged between and/or below the cells. Lower ends of the supporting elements lie on the base, and upper ends of the supporting elements lie on the cooling plate.

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterie, insbesondere eine Lithium-Ionen-Batterie, nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The The invention relates to a battery, in particular a lithium-ion battery, according to the features of the preamble of claim 1.

Aus dem Stand der Technik ist, wie in der DE 10 2007 009 315 A1 beschrieben, eine Vorrichtung zur Kühlung elektrischer Elemente insbesondere eines Kraftfahrzeugs bekannt. Die Vorrichtung umfasst eine Mehrzahl von elektrischen Elementen, die jeweils eine Bodenfläche und eine Seitenfläche aufweisen, wobei die Bodenflächen der Elemente im Wesentlichen in einer Ebene angeordnet sind, eine Mehrzahl von Leitkörpern, die zur Ableitung von Wärme mit den Seitenflächen der Elemente in thermischen Kontakt stehen, und einen von einem Kühlmittel durchströmbaren Kühlkörper, wobei der Kühlkörper sich in einer Ebene erstreckt, die im Wesentlichen parallel zu der Ebene der Bodenflächen der Elemente ausgerichtet ist und so, das der Kühlkörper die Bodenflächen der Elemente überdeckt.From the prior art, as in the DE 10 2007 009 315 A1 described, a device for cooling electrical elements, in particular a motor vehicle known. The apparatus comprises a plurality of electrical elements, each having a bottom surface and a side surface, wherein the bottom surfaces of the elements are disposed substantially in a plane, a plurality of conductive bodies in thermal contact with the side surfaces of the elements for dissipating heat , and a cooling body through which a coolant can flow, wherein the cooling body extends in a plane which is aligned substantially parallel to the plane of the bottom surfaces of the elements and in such a way that the cooling body covers the bottom surfaces of the elements.

In der DE 103 52 046 A1 wird eine Batterie mit wenigstens einer zylindrischen elektrochemischen Speicherzelle und einer Kühleinrichtung beschrieben, welche ein Gehäuse aufweist, das von einem, insbesondere flüssigen, Kühlmedium durchströmt ist. Erfindungsgemäß ist der zumindest annähernd größte Teil einer zylindrischen Mantelfläche der wenigstens einen elektrochemischen Speicherzelle von einem einstückigen Aufnahmeelement umgeben. Dieses Aufnahmeelement ist seinerseits in dem Gehäuse angeordnet und weist in Längsrichtung verlaufende elastische Bereiche auf, welche durch eine elastische Dehnung eine Erweiterung des Durchmessers des Aufnahmeelements erlauben.In the DE 103 52 046 A1 a battery is described with at least one cylindrical electrochemical storage cell and a cooling device, which has a housing which is flowed through by a, in particular liquid, cooling medium. According to the invention, the at least approximately largest part of a cylindrical lateral surface of the at least one electrochemical storage cell is surrounded by a one-piece receiving element. This receiving element is in turn arranged in the housing and has extending in the longitudinal direction of elastic regions, which allow an expansion of the diameter of the receiving element by an elastic strain.

In der EP 0 044 753 A1 werden eine elektrochemische Speicherbatterie und Module für diese Batterie beschrieben. Eine Natrium-Schwefel-Batterie umfasst eine Mehrzahl von Modulen, welche jeweils eine oder mehrere Zellen enthalten. Durch jedes dieser Module verläuft eine Passage, welche von Heiz- und/oder Kühlmittel durchflossen ist. Zwischen dem äußeren Gehäuse und den Zellen ist ein luftleerer Bereich, in welchem Mittel zur Wärmestrahlungsabschirmung angeordnet sind, zum Beispiel Metallfolie und/oder Keramikpapier. Thermostatgesteuerte Ventile steuern den Fluss des Heiz- und/oder Kühlmittels durch die Passage.In the EP 0 044 753 A1 An electrochemical storage battery and modules for this battery will be described. A sodium-sulfur battery comprises a plurality of modules, each containing one or more cells. Through each of these modules runs a passage which is traversed by heating and / or coolant. Between the outer housing and the cells is an air-empty area, in which means for heat radiation shielding are arranged, for example metal foil and / or ceramic paper. Thermostat-controlled valves control the flow of heating and / or cooling agent through the passage.

In der US 2006/0115720 A1 wird ein Batteriemodul beschrieben. Dieses Batteriemodul umfasst eine Mehrzahl Einzelzellen mit Zwischenräumen zwischen diesen. Ein Kühlmedium fließt entlang eines vorgegebenen Weges in diesen Zwischenräumen. Das Batteriemodul umfasst des Weiteren eine Barriere zwischen den Einzelzellen, welche eine Mehrzahl Verbindungsvorsprünge zu den Einzelzellen aufweist.In the US 2006/0115720 A1 a battery module is described. This battery module includes a plurality of single cells with spaces between them. A cooling medium flows along a predetermined path in these spaces. The battery module further includes a barrier between the single cells having a plurality of connection protrusions to the single cells.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Batterie anzugeben.Of the Invention is based on the object, an improved battery specify.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Batterie mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The Object is achieved by a battery solved with the features of claim 1.

Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.preferred Embodiments and developments of the invention are in the dependent Claims specified.

Eine Batterie, insbesondere eine Lithium-Ionen-Batterie, umfasst eine Mehrzahl von in Serie und/oder parallel miteinander verschalteten Einzelzellen und eine polseitig auf den Einzelzellen angeordnete Kühlplatte, wobei die Einzelzellen in einem Batteriegehäuse mit einem Gehäusedeckel derart angeordnet sind, dass zwischen einer Unterseite der Einzelzellen und einem Boden des Batteriegehäuses ein Freiraum gebildet ist.A Battery, in particular a lithium-ion battery, includes a Plurality of series and / or parallel interconnected Single cells and one pole on the individual cells arranged Cooling plate, the individual cells in a battery case are arranged with a housing cover such that between a bottom of the single cells and a bottom of the battery case Free space is formed.

Erfindungsgemäß ragen eine Mehrzahl jeweils zwischen und/oder unter den Einzelzellen angeordneter Stützelemente in diesen Freiraum hinein.According to the invention protrude a plurality each between and / or arranged under the individual cells Support elements in this space inside.

Der zwischen der Unterseite der Einzelzellen und dem Boden des Batteriegehäuses gebildete Freiraum ist ein so genannter Ventingraum. Beispielsweise durch einen Kurzschluss oder eine Überladung kann sich in den Einzelzellen der Batterie ein Überdruck bilden, wodurch an vorgegebenen Stellen der Einzelzellen zur Entlüftung vorgesehene Öffnungen aufbrechen. Das ausströmende Gas ist in dem Ventingraum auffangbar und somit ein Gasaustritt aus der Batterie verhinderbar. Ist die Batterie in einem Fahrzeug eingesetzt, so besteht die Gefahr einer Beschädigung der Batterie beispielsweise durch einen Unfall des Fahrzeugs. In diesem Fall ist zum einen die Batterie und insbesondere sind die Einzelzellen vor schweren Beschädigungen zu schützen, zum anderen ist sicherzustellen, dass auch nach einem Unfall dieser Ventingraum noch erhalten ist, um ausströmende Gase beispielsweise bei einer durch den Unfall verursachten Fehlfunktion der Batterie auffangen zu können. Insbesondere wenn die vorgesehenen Öffnungen zur Entlüftung an der Unterseite der Einzelzellen angeordnet sind, ist sicherzustellen, dass jederzeit ein Abstand zwischen dem Boden des Batteriegehäuses und der Unterseite der Einzelzellen vorhanden ist. Daher ist das Batteriegehäuse gegenüber von außen einwirkenden Kräften abzustützen.Of the between the bottom of the single cells and the bottom of the battery case formed space is a so-called Ventingraum. For example by a short circuit or overcharge may be form an overpressure in the individual cells of the battery, whereby at predetermined points of the individual cells for venting break openings provided. The outflowing Gas is trappable in the Ventingraum and thus a gas outlet the battery preventable. Is the battery used in a vehicle, so there is a risk of damage to the battery, for example by an accident of the vehicle. In this case, on the one hand, the battery and in particular, the single cells are severely damaged to protect, on the other hand, to ensure that too after an accident this venting room is still preserved to be outflowing Gases, for example, in a caused by the accident malfunction to be able to catch the battery. Especially if the provided openings for venting at the bottom The single cells are arranged to ensure that at all times a distance between the bottom of the battery case and the bottom of the single cells is present. Therefore, the battery case against external forces support.

Dies ist mittels der erfindungsgemäßen Stützelemente realisierbar. Ein Bauraumbedarf dieser Stützelemente im Ventingraum ist vernachlässigbar gering, so dass dessen Funktion durch die Stützelemente nicht beeinträchtigt ist. Sind die Stützelemente zwischen den Einzelzellen hindurchgeführt, ist sichergestellt, dass keine von außen auf die Batterie einwirkende Kraft auf die Einzelzellen einwirkt, da diese einwirkende Kraft über die Stützelemente parallel zu den Einzelzellen an diesen vorbei auf eine gegenüber liegende Seite des Batteriegehäuses ableitbar ist. Durch eine Verstärkung einer gesamten Batteriestruktur durch diese Stützelemente sind gesonderte Verstärkungen des Batteriegehäuses vermeidbar, wodurch sowohl Kosten und Material als auch ein Gewicht der Batterie reduzierbar sind. Insbesondere eine Reduktion des Gewichtes der Batterie ist beispielsweise bei einem Einsatz mehrerer dieser Batterien in einem Hybridfahrzeug von großer Bedeutung. Die erfindungsgemäße Lösung ist relativ einfach und kostengünstig auch in bereits existierende Batteriekonzepte zu implementieren.This can be realized by means of the support elements according to the invention. A space requirement of these support elements in the Ventingraum is negligible, so that its function is not affected by the support elements. Are the support elements passed between the individual cells, it is ensured that no external force acting on the battery force acts on the individual cells, as these acting force on the support elements parallel to the individual cells of these past on an opposite side of the battery case can be derived. By reinforcing an entire battery structure through these support members, separate reinforcements of the battery case can be avoided, thereby reducing both cost and material and weight of the battery. In particular, a reduction in the weight of the battery is of great importance, for example, when several of these batteries are used in a hybrid vehicle. The inventive solution is relatively easy and inexpensive to implement in existing battery concepts.

Zweckmäßigerweise liegen untere Enden der Stützelemente am Boden des Batteriegehäuses an oder sind in einem vorgegebenen Abstand zu dem Boden des Batteriegehäuses angeordnet. Entspricht der gebildete Freiraum dem benötigten Ventingraum, so liegen die unteren Enden der Stützelemente zweckmäßigerweise direkt am Batteriegehäuse an, so dass dieser Bereich bei einer Krafteinwirkung nicht verformbar ist. Ist eine Verformung des Batteriegehäuses in diesem Bereich in einem definierten Umfang zulässig, so sind die Stützelemente zweckmäßigerweise derart anzuordnen, dass ihre unteren Enden einen vorgegebenen Abstand zu dem Boden des Batteriegehäuses aufweisen. Auf diese Weise ist dieser Bereich der Batterie in zulässiger Weise bis zu den Stützelementen verformbar, wodurch auf die Batterie einwirkende Energie durch Verformung des Batteriegehäuses abbaubar ist.Conveniently, are lower ends of the support elements on the bottom of the battery case or are at a predetermined distance to the bottom of the battery case arranged. Corresponds to the educated free space the required Venting space, so are the lower ends of the support elements expediently directly on the battery case, so this area at a force is not deformable. Is a deformation of the battery case in this area in a defined Extent allowed, the support elements are expediently to arrange such that their lower ends a predetermined distance to the bottom of the battery case. To this Way, this area of the battery is admissible deformable up to the support elements, causing the battery acting energy by deformation of the battery case is degradable.

Vorzugsweise liegen obere Enden der Stützelemente an der Kühlplatte an, wobei zweckmäßigerweise zwischen der Kühlplatte und dem Gehäusedeckel zumindest ein Gegenlager angeordnet ist, welches an der Kühlplatte anliegt oder in einem vorgegebenen Abstand zu der Kühlplatte angeordnet ist und am Gehäusedeckel anliegt oder in einem vorgegebenen Abstand zu dem Gehäusedeckel angeordnet ist. Auf diese Weise ist eine auf den Boden der Batterie einwirkende äußere Kraft zunächst über die Stützelemente auf die Kühlplatte und von dieser über das zumindest eine oder über mehrere Gegenlager auf den Gehäusedeckel ableitbar. Analog dazu ist eine auf den Gehäusedeckel einwirkende Kraft auf diese Weise auf den Boden des Batteriegehäuses ableitbar. Die Einzelzellen sind von dieser Krafteinwirkung nicht betroffen und geschützt. Auch der Ventingraum bleibt erhalten. Insbesondere bei einem Abstand des Gegenlagers zur Kühlplatte bzw. zum Gehäusedeckel ist diese gegen eine äußere Krafteinwirkung auf den Gehäusedeckel zunächst bis zu einer vorgegebenen Deformation des Gehäusedeckels geschützt, muss allerdings so ausgelegt sein, dass sie bei einer Krafteinwirkung auf den Boden des Batteriegehäuses, welche über die Stützelemente auf die Kühlplatte übertragbar ist, selbst begrenzt deformierbar ist.Preferably are upper ends of the support elements on the cooling plate at, wherein expediently between the cooling plate and at least one abutment disposed on the housing cover is, which rests against the cooling plate or in a predetermined Distance to the cooling plate is arranged and on the housing cover abuts or at a predetermined distance from the housing cover is arranged. In this way, an acting on the bottom of the battery is external Force first on the support elements on the cooling plate and from this on the at least one or more abutment on the housing cover derivable. Similarly, one acting on the housing cover Force in this way on the bottom of the battery case derivable. The single cells are not affected by this force concerned and protected. The Ventingraum is retained. In particular, at a distance of the abutment to the cooling plate or to the housing cover this is against an outer Force on the housing cover first up to a predetermined deformation of the housing cover protected, however, must be designed so that they with a force acting on the bottom of the battery case, which can be transferred via the support elements to the cooling plate is itself limited deformable.

In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Stützelemente durch Aussparungen in der Kühlplatte hindurchgeführt und liegen am Gehäusedeckel an oder sind in einem vorgegebenen Abstand zum Gehäusedeckel angeordnet. Um auch die Kühlplatte vor einer äußeren Krafteinwirkung auf den Boden des Batteriegehäuses oder den Gehäusedeckel zu schützen, ist es vorteilhaft, die Stützelemente durch Aussparungen in der Kühlplatte hindurchzuführen, so dass eine äußere Krafteinwirkung auf den Boden des Batteriegehäuses oder des Gehäusedeckels ausschließlich durch die Stützelemente übertragbar ist. Liegen diese nicht direkt am Gehäusedeckel an, so ist eine zulässige Verformung des Gehäusedeckels ermöglicht.In an advantageous embodiment, the support elements passed through recesses in the cooling plate and lie on the housing cover or are in a predetermined Distance to the housing cover arranged. To also the cooling plate in front an external force on the bottom of the battery case or to protect the housing cover, it is advantageous the support elements through recesses in the cooling plate pass through, leaving an outer Force on the bottom of the battery case or the housing cover transferable only by the support elements is. If these are not directly on the housing cover, so is permissible deformation of the housing cover allows.

Die Stützelemente weisen bevorzugt einen runden, ovalförmigen oder vieleckigen Querschnitt auf. Eine Bauform der Stützelemente ist an den vorhandenen Bauraum anpassbar und so zu wählen, dass der vorhandene Bauraum optimal nutzbar ist. Durch eine optimale Nutzung des vorhandenen Bauraums und eine Wahl einer geeigneten Bauform sind die Stützelemente ausreichend stark auslegbar, um auftretenden Kräften standzuhalten.The Support elements preferably have a round, oval-shaped or polygonal cross section. A design of the support elements is adaptable to the available installation space and to be chosen so that the available space is optimally usable. By an optimal Use of the available space and a choice of a suitable Design, the support elements are sufficiently strong interpretable, to withstand occurring forces.

Vorzugsweise sind Zellpole der Einzelzellen durch Ausnehmungen in der Kühlplatte hindurchgeführt und die Einzelzellen durch auf die Zellpole aufgesetzte Zellverbinder seriell und/oder parallel miteinander verschaltet und an der Kühlplatte befestigt. Durch die Befestigung der Einzelzellen an der Kühlplatte sind diese, neben einer optimalen thermischen Anbindung an die Kühlplatte, von einem direkten Kontakt mit dem Batteriegehäuse entkoppelt, wodurch zum einen die Bildung des Ventingraums ermöglicht ist und zum anderen auf das Batteriegehäuse einwirkende äußere Kräfte nicht direkt auf die Einzelzellen übertragbar sind.Preferably are cell poles of the individual cells through recesses in the cooling plate passed through and the individual cells through to the cell poles attached cell connectors serially and / or parallel to each other interconnected and attached to the cooling plate. By the Fixing the single cells to the cooling plate are these, in addition to an optimal thermal connection to the cooling plate, decoupled from direct contact with the battery case, whereby on the one hand the formation of the Ventingraums possible is and on the other acting on the battery case outer Forces can not be transferred directly to the individual cells are.

Zweckmäßigerweise sind die Einzelzellen in ihrer Längsrichtung parallel zueinander angeordnet, wobei in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform in einem Zellverbund mehrere Einzelzellen in Reihe und mehrere Reihen von Einzelzellen derart parallel nebeneinander angeordnet sind, dass der Zellverbund eine Wabenstruktur bildet. Dies ist eine optimal Bauraum sparende Anordnung der Einzelzellen, wodurch ein Bauraumbedarf der Batterie so gering wie möglich ist. Insbesondere in Hybridfahrzeugen, in denen mehrere dieser Batterien eingesetzt sind und in denen der vorhandene Bauraum äußerst begrenzt ist, ist dies von großer Bedeutung.Conveniently, the individual cells are parallel to one another in their longitudinal direction arranged, wherein in a particularly advantageous embodiment in a cell composite several single cells in series and several rows of individual cells are arranged parallel to each other in such a way, the cell composite forms a honeycomb structure. This is an optimal one Space-saving arrangement of the individual cells, creating a space requirement the battery is as low as possible. In particular in Hybrid vehicles in which several of these batteries are used and in which the available space extremely limited is, this is of great importance.

Bevorzugt ist jeweils ein Stützelement in Längsausdehnung zumindest teilweise in einem Zwischenraum angeordnet, welcher durch mehrere sich seitlich berührende Einzelzellen gebildet ist, wobei die Stützelemente zweckmäßigerweise jeweils an einer Zellwand zumindest einer Einzelzelle anliegen oder in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform diesen Zwischenraum zwischen den Einzelzellen jeweils vollständig ausfüllen. Durch die wabenartige Anordnung der Einzelzellen ist, insbesondere bei Rundzellen, zwischen diesen ein Zwischenraum gebildet. In diesem Zwischenraum ist ausreichend Bauraum vorhanden, um die Stützelemente hindurchzuführen. Durch ein seitliches Anlegen der Stützelemente an die Einzelzellen oder, noch vorteilhafter, durch eine Wahl einer Bauform der Stützelemente, welche den Zwischenraum zwischen den Einzelzellen vollständig ausfüllt, ist ein seitliches Abknicken der Stützelemente bei Belastung verhinderbar, wodurch eine Struktur der Batterie bei einer äußeren Krafteinwirkung sicher erhaltbar ist, da auftretende äußere Kräfte durch die Stützelemente vollständig übertragbar sind. Die derart angeordneten und dimensionierten Stützelemente sind auch als seitliche Halterung der Einzelzellen nutzbar.Preferably, in each case a support element in the longitudinal extent at least partially in a Zwi arranged space, which is formed by a plurality of laterally contacting individual cells, wherein the support elements suitably abut each of a cell wall of at least one individual cell or fill in a particularly advantageous embodiment, this gap between the individual cells each completely. Due to the honeycomb arrangement of the individual cells, a gap is formed between them, in particular in round cells. In this space is sufficient space available to pass through the support elements. By a lateral application of the support elements to the individual cells or, more advantageously, by a choice of a design of the support elements, which completely fills the space between the individual cells, a lateral bending of the support elements can be prevented under load, whereby a structure of the battery at an external force is safely preserved, since occurring external forces are completely transferable by the support elements. The thus arranged and dimensioned support elements can also be used as a lateral support of the individual cells.

Liegen die Stützelemente mit ihrem oberen Ende an der Kühlplatte an oder sind in den Aussparungen, durch welche sie durch die Kühlplatte hindurchgeführt sind, mit dieser thermisch kontaktiert, so sind die Stützelemente auch zu einer Wärmeübertragung von den Einzelzellen auf die Kühlplatte nutzbar, da sie beispielsweise aus Metall und daher Wärme leitend ausgeführt sind. Auf diese Weise ist auch eine Kühlung der Einzelzellen verbesserbar, da zusätzlich zu einer Stirnkühlung noch eine Seitenkühlung durch die Stützelemente erreicht ist.Lie the support elements with their upper end to the cooling plate on or in the recesses, through which they pass through the cooling plate passed through, with this thermally contacted, so the support elements are also a heat transfer from the single cells to the cooling plate usable as they for example, made of metal and therefore heat conductive are. In this way is also a cooling of the individual cells improvable, in addition to a forehead cooling still a side cooling through the support elements is reached.

Ein Querschnitt eines Teils des Stützelementes, welcher in den Freiraum hineinragt, ist in vorteilhafter Weise größer als ein Querschnitt eines Teils des Stützelementes, welcher zwischen den Einzelzellen angeordnet ist. Der Teil der Stützelemente, welcher in den Freiraum, also in den Ventingraum hineinragt, ist nicht durch eine seitliche Abstützung an den Einzelzellen vor verbiegen oder abknicken gesichert, deshalb ist dieser Teil stärker zu dimensionieren als der Teil der Stützelemente, welcher von den Einzelzellen umgeben ist und durch diese seitlich abgestützt ist.One Cross section of a part of the support element, which in the free space protrudes, is advantageously larger as a cross section of a part of the support element, which is arranged between the individual cells. The part of the support elements, which into the free space, that protrudes into the Ventingraum, is not through bending a lateral support on the single cells before or kinked, so this part is stronger to dimension as the part of the support elements, which is surrounded by the individual cells and supported laterally by these is.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind eine Mehrzahl von Stützelementen derart miteinander verbunden, dass sie einen wabenförmigen Formkörper bilden, in dessen Ausformungen die Einzelzellen angeordnet sind, wobei Verbindungen zwischen den Stützelementen beispielsweise durch Schaumstoff gebildet sind. Die Ausformungen korrespondieren vorzugsweise mit einer Kontur der Zellwand der Einzelzellen. Durch einen derartigen Formkörper ist eine solche Batterie sehr effizient fertigbar, da die Einzelzellen in den Formkörper einsetzbar und mit diesem zusammen in das Batteriegehäuse einsetzbar sind, so dass sowohl die Einzelzellen als auch die Stützelemente optimal positioniert und ausgerichtet sind.In a further advantageous embodiment are a Plurality of supporting elements connected to each other in such a way that they form a honeycomb shaped body, in whose formations the individual cells are arranged, with connections between the support elements formed for example by foam are. The formations preferably correspond with a contour the cell wall of the single cells. By such a shaped body Such a battery is very efficient manufacturable because the single cells can be used in the molding and with this together in the battery case can be used, so that both the Single cells and the support elements optimally positioned and are aligned.

Durch den Formkörper sind, insbesondere wenn die Ausformungen mit der Kontur der Zellwand der Einzelzellen korrespondieren, die Einzelzellen zusätzlich seitlich gehaltert. Die Verbindungen zwischen den Stützelementen sind beispielsweise durch Schaumstoff wie zum Beispiel einen Hartschaum einfach, kostengünstig und mit sehr geringem Gewicht realisierbar. Auch bei einer Verbindung der Stützelemente beispielsweise durch Metall sind diese Verbindungen nicht vollflächig über die gesamte Länge der Stützelemente und eine gesamte Ausdehnung zwischen diesen auszugestalten, sondern lediglich durch einzelne Verstrebungen, wodurch das Gewicht des Formkörpers reduziert ist und Material einsparbar ist. Die Verbindungen sind lediglich an eine erforderliche Stabilität des Formkörpers, welche beispielsweise zum Einbau erforderlich ist, anzupassen. Insbesondere auf eine möglichst geringe Beeinträchtigung des Ventingraums ist bei der Auslegung des Formkörpers bzw. der Verbindungen zwischen den Stützelementen zu achten.By the shaped body, in particular when the formations correspond with the contour of the cell wall of the individual cells, the Single cells also supported laterally. The connections between the support elements are for example by foam such as a hard foam simple, inexpensive and can be realized with very low weight. Even with a connection the support elements, for example, by metal are these Compounds not completely over the entire Length of the support elements and a total extension between them, but only by individual Struts, which reduces the weight of the molding is and material is saving. The connections are only to a required stability of the shaped body, which is required for installation, for example. Especially to the least possible impairment of the Venting space is in the design of the molding or pay attention to the connections between the support elements.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform liegen die Stützelemente an einem Rand der Unterseite der Einzelzellen an. Sind Zellgehäuse der Einzelzellen verstärkt, so dass diese Kräfte aufnehmen und übertragen können, so ist eine auf den Boden des Batteriegehäuses einwirkende Kraft über die Stützelemente auf das Zellgehäuse der Einzelzellen und von diesen auf die Kühlplatte und von dort über den oder die Gegenlager auf den Gehäusedeckel übertragbar. Insbesondere bei Einzelzellen, welche mit vieleckigen Gehäusen ausgeführt sind, zwischen denen aufgrund einer hohen Packungsdichte der Einzelzellen für die Stützelemente kein Bauraum vorhanden ist, ist durch diese Alternative trotzdem ein ausreichender Schutz der Batterie realisierbar. Auch in dieser Ausführungsform sind die Stützelemente zu einem Formkörper verbindbar, um eine optimale seitliche Stabilität und exakte Positionierung der Stützelemente sicherzustellen.In a further advantageous embodiment are the Support elements at an edge of the underside of the individual cells at. Are cell cases of single cells amplified, so that these forces absorb and transmit can, so is one on the bottom of the battery case acting force on the support elements on the Cell housing of the individual cells and of these on the cooling plate and from there via the or the counter bearing on the housing cover transferable. Especially with single cells, which with polygonal housings are executed, between which due to a high packing density the individual cells for the support elements no space is present, is still sufficient by this alternative Protection of the battery feasible. Also in this embodiment the support elements are connectable to a shaped body, for optimal lateral stability and exact positioning ensure the support elements.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Stützelemente in Längsausdehnung zumindest teilweise keilförmig ausgebildet. Bei einer äußeren Krafteinwirkung auf den Boden des Batteriegehäuses sind diese keilförmigen Stützelemente in die Zwischenräume zwischen den Einzelzellen pressbar, wodurch die Kraft sowohl in Längs- als auch in Querrichtung auf die Einzelzellen übertragbar ist. Durch die Keilform ist eine vorgegebene Verformung des Batteriegehäuses realisierbar, wobei eine Größe der zulässigen Verformung durch eine Länge der Stützelemente und eine Ausprägung der Keilform vorgebbar ist. Auch diese Ausführungsform der Stützelemente ist zweckmäßigerweise durch Verbindung der Stützelemente zu einem Formkörper realisierbar, um eine optimale seitliche Stabilität und exakte Positionierung der Stützelemente sicherzustellen.In a further advantageous embodiment, the support elements are formed in the longitudinal extension at least partially wedge-shaped. With an external force acting on the bottom of the battery case, these wedge-shaped support elements are pressed into the spaces between the individual cells, whereby the force is transferable in both the longitudinal and transverse direction of the individual cells. By the wedge shape a predetermined deformation of the battery case can be realized, wherein a size of the allowable deformation by a length of the support elements and an expression of the wedge shape can be predetermined. Also, this embodiment of the Stut Zelemente is expediently realized by connecting the support elements to form a molded body to ensure optimum lateral stability and exact positioning of the support elements.

Die Batterie ist vorzugsweise eine Fahrzeugbatterie, insbesondere eine Batterie für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb oder ein Brennstoffzellen-Fahrzeug. Eine derart gesicherte Batterie ist sicher in einem Fahrzeug betreibbar, da mittels der erfindungsgemäßen Lösung sichergestellt ist, dass von der Batterie auch beispielsweise nach einem Unfall des Fahrzeugs keine Gefährdung ausgeht.The Battery is preferably a vehicle battery, in particular a Battery for a hybrid vehicle or a fuel cell vehicle. Such a secured battery is safe to operate in a vehicle, because by means of the solution according to the invention it is ensured that the battery also, for example, after an accident of the vehicle no danger.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert.embodiments The invention will be explained in more detail with reference to drawings.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 eine perspektivische Darstellung eines durch miteinander verbundene Stützelemente gebildeten wabenförmigen Formkörpers, 1 a perspective view of a formed by interconnected support elements honeycomb shaped body,

2 eine Explosionsdarstellung einer Batterie, 2 an exploded view of a battery,

3 eine Schnittdarstellung eines horizontalen Querschnitts der Batterie, 3 a sectional view of a horizontal cross section of the battery,

4 eine seitliche Darstellung eines Zellverbundes, und 4 a side view of a cell network, and

5 eine Schnittdarstellung eines vertikalen Querschnitts der Batterie. 5 a sectional view of a vertical cross section of the battery.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.each other corresponding parts are in all figures with the same reference numerals Mistake.

1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines durch miteinander verbundene Stützelemente 1 gebildeten wabenförmigen Formkörpers 2. Die Stützelemente 1 sind derart miteinander verbunden, dass die dadurch gebildeten Ausformungen 3 des wabenförmigen Formkörpers 2, in welche Einzelzellen 4 anordbar sind, mit einer Kontur einer Zellwand der Einzelzellen 4 korrespondieren, so dass eine perfekte Passform der Einzelzellen 4 in dem Formkörper 2 erreicht ist. Der hier dargestellte Formkörper 2 ist zur Aufnahme von als Rundzellen ausgebildeten Einzelzellen 4 vorgesehen. 1 shows a perspective view of an interconnected by supporting elements 1 formed honeycomb shaped body 2 , The support elements 1 are interconnected so that the formed thereby 3 the honeycomb shaped body 2 into which single cells 4 can be arranged, with a contour of a cell wall of the individual cells 4 Correspond, allowing a perfect fit of the single cells 4 in the shaped body 2 is reached. The molded body shown here 2 is for receiving single cells designed as round cells 4 intended.

Erfindungsgemäße Stützelemente 1 sind, wenn die Einzelzellen 4 in den Formkörper 2 eingesetzt sind, jeweils in Längsausdehnung zumindest teilweise in einem Zwischenraum angeordnet, welcher durch mehrere sich seitlich berührende Einzelzellen 4 gebildet ist. Dazu ist ein Querschnitt der Stützelemente 1 im hier dargestellten Ausführungsbeispiel näherungsweise dreieckig ausgeführt, so dass die Stützelemente 1 diesen Zwischenraum vollständig ausfüllen. Auf diese Weise ist zum einen ein zwischen den Einzelzellen 4 vorhandener Bauraum optimal genutzt, zum anderen ist auf diese Weise eine optimale Stabilität der Stützelemente 1 erreichbar, da diese gegen ein seitliches Abknicken bei Belastung durch die Einzelzellen 4 gehaltert sind.Support elements according to the invention 1 are when the single cells 4 in the moldings 2 are used, each arranged in longitudinal extension at least partially in a space, which by a plurality of laterally contacting individual cells 4 is formed. This is a cross section of the support elements 1 In the embodiment shown here, approximately triangular, so that the support elements 1 completely fill this gap. In this way, on the one hand, between the individual cells 4 used optimally available space, on the other hand, in this way optimal stability of the support elements 1 attainable, since these against a lateral kinking under load by the single cells 4 are held.

Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind die jeweils am Rand des Formkörpers 2 angeordneten Ausformungen 3 nicht vollständig geschlossen, und da auch die am Rand des Formkörpers 2 angeordneten Stützelemente 1 nicht allseitig von Einzelzellen 4 umgeben sind, ist insbesondere auf deren Auslegung zu achten, um die erforderliche Stabilität sicherzustellen. Diese sind beispielsweise aus einem stabileren Material zu fertigen oder Abmessungen des Formkörpers 2 und eines Batteriegehäuses 5 sind so aufeinander abzustimmen, dass die äußeren Stützelemente 1 seitlich am Batteriegehäuse 5 anliegen und durch dieses gestützt sind. Eine weitere Möglichkeit ist beispielsweise eine Versteifung der Einzelzellen 4, des Formkörpers 2 und insbesondere der äußeren Stützelemente 1 durch eine in den Abbildungen nicht dargestellte Vergussmasse, zum Beispiel aus einem Hartschaum, welche insbesondere zwischen den Einzelzellen 4 sowie den äußeren Stützelementen 1 und Seiten des Batteriegehäuses 5 anordbar ist.In the embodiment shown here are each at the edge of the molding 2 arranged formations 3 not completely closed, and as well as the edge of the molding 2 arranged support elements 1 not all sides of single cells 4 particular attention must be paid to their interpretation in order to ensure the required stability. These are for example made of a more stable material or dimensions of the molding 2 and a battery case 5 are to be coordinated so that the outer support elements 1 on the side of the battery case 5 and are supported by it. Another possibility is for example a stiffening of the individual cells 4 , the molding 2 and in particular the outer support elements 1 by a potting compound, not shown in the figures, for example from a hard foam, which in particular between the individual cells 4 and the outer support elements 1 and sides of the battery case 5 can be arranged.

Verbindungen 6 der Stützelemente 1, durch welche der Formkörper 2 gebildet ist, können beispielsweise aus Schaumstoff, zum Beispiel aus Hartschaum, oder beispielsweise auch aus Kunststoffen oder aus Metall sein. So kann beispielsweise der gesamte Formkörper 2, d. h. sowohl die Stützelemente 1 als auch die Verbindungen 6 zwischen diesen, aus dem gleichen Material gefertigt sein, wodurch ein Fertigungsaufwand reduzierbar ist. Da die Stützelemente 1 jedoch auf wesentlich höhere Belastungen auszulegen sind als die Verbindungen 6 zwischen diesen und beispielsweise aus einem hochfesten Metall gefertigt sind, ist aus Kostengründen aber auch ein Einsatz anderer Materialen für die Verbindungen 6, wie bereits erwähnt, durchaus sinnvoll, wodurch auch eine Gewichtsreduktion des Formkörpers 2 und damit einer gesamten Batterie 7 erzielbar ist.links 6 the support elements 1 through which the shaped body 2 is formed, for example, from foam, for example, hard foam, or, for example, from plastics or metal. For example, the entire shaped body 2 ie both the support elements 1 as well as the connections 6 between these, be made of the same material, whereby a manufacturing cost is reduced. Because the support elements 1 However, be interpreted to significantly higher loads than the compounds 6 between these and, for example, are made of a high-strength metal, but for cost reasons, also a use of other materials for the compounds 6 , as already mentioned, makes sense, whereby a weight reduction of the molding 2 and with it an entire battery 7 is achievable.

Durch einen Einsatz von beispielsweise Kunststoffen oder Schaumstoff als Material der Verbindungen 6 sind diese zum Beispiel auch derart flexibel auslegbar, dass eine optimale Passform der Einzelzellen 4 in den Ausformungen 3 des Formkörpers 2 erzielbar ist. In jedem Fall sollten die Verbindungen 6 zwischen den Stützelementen 1 so angeordnet sein, dass eine größtmögliche Materialreduktion und damit Gewichtsreduktion erreichbar ist, und die Verbindungen 6 zwischen den Stützelementen 1 sollten möglichst nicht in einem Freiraum 8, welcher zwischen einer Unterseite der Einzelzellen 4 und einem Boden des Batteriegehäuses 5 gebildet ist, angeordnet sein, da dieser Freiraum 8 ein so genannter Ventingraum ist. Beispielsweise durch einen Kurzschluss oder eine Überladung kann sich in den Einzelzellen 4 der Batterie 7 ein Überdruck bilden, wodurch an vorgegebenen Stellen der Einzelzellen 4 zur Entlüftung vorgesehene Öffnungen aufbrechen. Das ausströmende Gas ist in dem Ventingraum auffangbar und somit ein Gasaustritt aus der Batterie 7 verhinderbar. Dieser als Ventingraum genutzte Freiraum 8 sollte nicht durch in diesem angeordnete Verbindungen 6 beeinträchtigt sein. Daher sind die Verbindungen 6 der Stützelemente 1 vorzugsweise auf Höhe der Einzelzellen 4 anzuordnen.By using, for example, plastics or foam as the material of the compounds 6 For example, these are flexible enough to be designed so that the individual cells fit perfectly 4 in the formations 3 of the molding 2 is achievable. In any case, the connections should be 6 between the support elements 1 be arranged so that a maximum material reduction and thus weight reduction can be achieved, and the compounds 6 between the support elements 1 should not be in a free space 8th which is between a bottom of the single cells 4 and egg bottom of the battery case 5 is formed, be arranged because of this free space 8th a so-called Ventingraum is. For example, a short circuit or overcharge may result in the single cells 4 the battery 7 form an overpressure, whereby at predetermined locations of the individual cells 4 Open openings for ventilation. The escaping gas is trappable in the Ventingraum and thus a gas outlet from the battery 7 preventable. This space used as venting space 8th should not be due to compounds arranged in this 6 be impaired. Therefore, the connections 6 the support elements 1 preferably at the level of the individual cells 4 to arrange.

2 zeigt eine Explosionsdarstellung der Batterie 7. In dem Batteriegehäuse 5 ist der wabenförmige Formkörper 2, welcher durch die verbundenen Stützelemente 1 gebildet ist, anordbar. In die Ausformungen 3 des Formkörpers 2 ist ein Zellverbund 9 aus Einzelzellen 4 einsetzbar. Bei einer Fertigung der Batterie 7 sind beispielsweise die Einzelzellen 4 in den Formkörper 2 einsetzbar und dadurch optimal positioniert. Dies ist insbesondere wichtig, weil nachfolgend eine Kühlplatte 10 polseitig auf die Einzelzellen 4 aufsetzbar ist, wobei Zellpole 11 der Einzelzellen 4 durch Ausnehmungen in der Kühlplatte 10 hindurchzuführen und oberhalb der Kühlplatte 10 durch auf die Zellpole 11 aufgesetzte Zellverbinder 12 elektrisch seriell und oder parallel zu verschalten sind. Dadurch sind die Einzelzellen 4 an der Kühlplatte 10 gehaltert und optimal thermisch an diese angebunden. Daher ist eine optimale Positionierung der Einzelzellen 4 sehr vorteilhaft, um die Fertigung zu erleichtern. Das Batteriegehäuse 5 ist mit einem Gehäusedeckel 13 verschließbar. 2 shows an exploded view of the battery 7 , In the battery case 5 is the honeycomb shaped body 2 , which through the connected support elements 1 is formed, anordbar. In the formations 3 of the molding 2 is a cell network 9 from single cells 4 used. In a production of the battery 7 are for example the single cells 4 in the moldings 2 can be used and thus optimally positioned. This is especially important because below is a cooling plate 10 pole side to the individual cells 4 can be placed, wherein Zellpole 11 of the single cells 4 through recesses in the cooling plate 10 pass and above the cooling plate 10 through to the cell poles 11 attached cell connectors 12 electrically connected in series and or in parallel. As a result, the individual cells 4 on the cooling plate 10 held and optimally thermally connected to these. Therefore, optimal positioning of the single cells 4 very advantageous to facilitate the production. The battery case 5 is with a housing cover 13 closable.

3 zeigt eine Schnittdarstellung eines horizontalen Querschnitts der Batterie 7. Der Zellverbund 9 ist in dem Batteriegehäuse 5 angeordnet. Jeweils zwischen mehreren Einzelzellen 4 sind die Stützelemente 1 derart angeordnet, dass sie diesen Zwischenraum nahezu vollständig ausfüllen. Auf diese Weise sind die Stützelemente 1 optimal seitlich gehaltert und dadurch gegen ein Verbiegen gesichert. Die äußeren Stützelemente 1 im hier dargestellten Ausführungsbeispiel liegen nicht an den Seitenwänden des Batteriegehäuses 5 an, so dass diese beispielsweise durch eine hier nicht dargestellte Vergussmasse aus Hartschaum, welche zwischen dem Zellverbund 9 und den Seitenwänden des Batteriegehäuses 5 einfüllbar ist, gegen ein Verbiegen zu sichern sind, oder stärker zu dimensionieren sind. 3 shows a sectional view of a horizontal cross section of the battery 7 , The cell network 9 is in the battery case 5 arranged. In each case between several individual cells 4 are the support elements 1 arranged so that they fill this gap almost completely. In this way, the support elements 1 optimally supported laterally and thereby secured against bending. The outer support elements 1 in the embodiment shown here are not on the side walls of the battery case 5 so that these, for example, by a sealing compound made of hard foam, not shown here, which between the cell composite 9 and the side walls of the battery case 5 is fillable, are to be secured against bending, or are more dimensioned.

4 zeigt eine seitliche Darstellung des Zellverbundes 9. In dieser Darstellung gut zu erkennen ist, dass die Stützelemente 1 nach unten über die Unterseite der Einzelzellen 4 hinausragen. Ist dieser Zellverbund 9 in ein Batteriegehäuse 5 eingesetzt, so ragen die Stützelemente 1 in den Freiraum 8, welcher sich bis zum Boden des Batteriegehäuses 5 erstreckt, hinein. In diesem Ausführungsbeispiel liegen die Stützelemente 1 mit einem oberen Ende an der Kühlplatte 10 an. In weiteren Ausführungsformen sind diese beispielsweise auch durch Aussparungen in der Kühlplatte 10 durchführbar oder mit ihren oberen Enden in einem vorgegebenen Abstand zur Kühlplatte 10 anordbar. Da die Stützelemente 1 bevorzugt aus Metall gefertigt sind, welches Wärme leitend ist, sind die Stützelemente 1, wenn diese an der Kühlplatte 10 anliegen oder in den Aussparungen thermisch mit der Kühlplatte 10 kontaktiert sind, auch zusätzlich zur Wärmeleitung von den Einzelzellen 4 zur Kühlplatte 10 nutzbar, wodurch eine Kühlfunktion für die Einzelzellen 4 verbesserbar ist, da dadurch neben einer Stirnkühlung der Einzelzellen 4 durch die polseitig angeordnete Kühlplatte 10 zusätzlich noch eine Seitenkühlung durch die an den Zellwänden der Einzelzellen 4 anliegenden Stützelemente 1 ermöglicht ist. 4 shows a side view of the cell network 9 , Good to see in this illustration is that the support elements 1 down over the bottom of the single cells 4 protrude. Is this cell composite 9 in a battery case 5 used, so protrude the support elements 1 in the open space 8th , which extends to the bottom of the battery case 5 extends into it. In this embodiment, the support elements are located 1 with an upper end on the cooling plate 10 at. In further embodiments, these are for example also by recesses in the cooling plate 10 feasible or with their upper ends at a predetermined distance to the cooling plate 10 locatable. Because the support elements 1 are preferably made of metal, which is heat-conducting, are the support elements 1 if this on the cooling plate 10 abutment or in the recesses thermally with the cooling plate 10 are contacted, in addition to the heat conduction from the individual cells 4 to the cooling plate 10 usable, creating a cooling function for the single cells 4 is improvable, because in addition to a front cooling of the individual cells 4 through the pole side arranged cooling plate 10 additionally a side cooling through the cell walls of the individual cells 4 adjacent support elements 1 is possible.

5 zeigt eine Schnittdarstellung eines vertikalen Querschnitts der Batterie 7. Dargestellt ist der Zellverbund 9 im Batteriegehäuse 5, welches mit dem Gehäusedeckel 13 verschlossen ist. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Einzelzellen 4 in dem wabenförmigen Formkörper 2 angeordnet, welcher durch die miteinander verbundenen Stützelemente 1 gebildet ist. Zwischen einem Bereich zwischen der Unterseite der Einzelzellen 4 und dem Boden des Batteriegehäuses 5 ist der Freiraum 8 gebildet, welcher als Ventingraum nutzbar ist. Dieser Freiraum 8 ist unbedingt zu erhalten, auch bei einer auf die Batterie 7 von außen einwirkenden Kraft, beispielsweise bei einem Unfall eines Fahrzeugs, in welchem die Batterie 7 eingesetzt ist. 5 shows a sectional view of a vertical cross section of the battery 7 , Shown is the cell network 9 in the battery case 5 , which with the housing cover 13 is closed. In the embodiment shown here are the individual cells 4 in the honeycomb shaped body 2 arranged, which by the interconnected support elements 1 is formed. Between an area between the bottom of the single cells 4 and the bottom of the battery case 5 is the free space 8th formed, which is usable as Ventingraum. This free space 8th It is essential to obtain, even with one on the battery 7 externally applied force, for example in an accident of a vehicle in which the battery 7 is used.

Um diesen Freiraum 8 durch den Einsatz der Stützelemente 1 nicht zu beeinträchtigen, sind die Verbindungen 6 zwischen den Stützelementen 1 auf Höhe der Einzelzellen 4 angeordnet, so dass in diesen Freiraum 8 lediglich die Stützelemente 1 selbst hineinragen. Durch deren schmale Bauform ist eine Beeinträchtigung des Freiraums 8 bzw. dessen Funktion jedoch vernachlässigbar gering. Dies gilt auch, wenn die Stützelemente 1 in einem unteren Bereich, d. h. in dem Bereich, welcher in den Freiraum 8 hineinragt, stärker dimensioniert sind, d. h. beispielsweise einen größeren Querschnitt aufweisen. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist dies zwar nicht der Fall, es ist aber unter Umständen notwendig, um auch in diesem Bereich der Stützelemente 1, welcher nicht seitlich von Einzelzellen 4 umgeben und durch diese abgestützt ist, ein seitliches Verbiegen oder Abknicken der Stützelemente 1 zu vermeiden. Eine Abstützung des Batteriegehäuses 5 ohne eine Beeinträchtigung des als Ventingraum genutzten Freiraums 8 ist ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung.To this free space 8th through the use of the support elements 1 not to affect, are the connections 6 between the support elements 1 at the height of the individual cells 4 arranged so that in this free space 8th only the support elements 1 intrude yourself. Due to their narrow design is an impairment of the free space 8th or its function, however, negligible. This also applies if the support elements 1 in a lower area, ie in the area which is in the free space 8th protrudes, are more dimensioned, ie, for example, have a larger cross-section. Although this is not the case in the exemplary embodiment shown here, it may be necessary to also in this area of the support elements 1 which is not lateral to single cells 4 surrounded and supported by this, lateral bending or kinking of the support elements 1 to avoid. A support of the battery case 5 without impairing the space used as Ventingraum 8th is a significant advantage of the solution according to the invention.

Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel liegen untere Enden der Stützelemente 1 am Boden des Batteriegehäuses 5 an und die oberen Enden der Stützelemente 1 liegen an der Kühlplatte 10 an. Wirkt eine äußere Kraft auf den Boden des Batteriegehäuses 5 ein, ist diese sofort auf die Stützelemente 1 und von diesen auf die Kühlplatte 10 übertragbar, parallel zu den Einzelzellen 4 und an diesen vorbei, so dass auch die Einzelzellen 4 von dieser Krafteinwirkung nicht betroffen sind und daher nach einer solchen Krafteinwirkung nicht beschädigt sind. Auf diese Weise ist das Batteriegehäuse 5 optimal gegen Verformungen geschützt, so dass der Freiraum 8 und dessen Funktion erhalten bleiben. Dies ist insbesondere bei einem Unfall des Fahrzeugs von großer Bedeutung, da bei einem solchen Ereignis Beschädigungen elektrischer Systeme des Fahrzeugs wahrscheinlich sind, wodurch eine Fehlfunktion der Batterie 7 mit einer daraus resultierenden Ausgasung aus den Einzelzellen 4 hervorrufbar ist. Bei einer Beeinträchtigung der Funktion dieses Freiraums 8 könnten Gase aus der Batterie 7 austreten und beispielsweise Insassen des Fahrzeugs gefährden. Dies ist mittels der erfindungsgemäßen Stützelemente 1 vermeidbar.In the embodiment shown here are lower ends of the support elements 1 at the bottom of the battery case 5 at and the upper ends of the support elements 1 lie on the cooling plate 10 at. Acts an external force on the bottom of the battery case 5 a, this is immediately on the support elements 1 and from these to the cooling plate 10 transferable, parallel to the single cells 4 and past them, so that also the single cells 4 are not affected by this force and are therefore not damaged after such a force. This is the battery case 5 optimally protected against deformation, so that the free space 8th and its function are preserved. This is particularly important in an accident of the vehicle of great importance, since in such an event, damage to electrical systems of the vehicle are likely, causing a malfunction of the battery 7 with a resulting outgassing from the individual cells 4 is provable. In case of impairment of the function of this clearance 8th could be gases from the battery 7 leak out and endanger for example occupants of the vehicle. This is by means of the support elements according to the invention 1 preventable.

Da die Kraft in diesem Ausführungsbeispiel über die Stützelemente 1 auf die Kühlplatte 10 ableitbar ist, ist diese beispielsweise ausreichend stark zu dimensionieren, um diese Kraft aufnehmen zu können, oder es sind zwischen der Kühlplatte 10 und dem Gehäusedeckel 13 beispielsweise ein oder mehrere, hier nicht dargestellte Gegenlager anzuordnen, so dass die Kraft über die Stützelemente 1, die Kühlplatte 10 und die Gegenlager auf den Gehäusedeckel 13 übertragbar ist. In einer weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsform sind die Stützelemente 1 durch Aussparungen in der Kühlplatte 10 durch diese durchführbar, so dass die auf die Batterie 7 von außen einwirkende Kraft direkt von dem Boden des Batteriegehäuses 5 über die Stützelemente 1 auf den Gehäusedeckel 13 übertragbar ist und somit die Kühlplatte 10 nicht belastet ist. Dies ist eine sinnvolle Alternative, da auf diese Weise eine Gefahr einer Beschädigung der Kühlplatte 10 und daraus austretender Kühlflüssigkeit vermeidbar ist.Since the force in this embodiment on the support elements 1 on the cooling plate 10 can be derived, for example, this is to be dimensioned sufficiently strong to absorb this force can, or it is between the cooling plate 10 and the housing cover 13 For example, to arrange one or more, not shown here abutment, so that the force on the support elements 1 , the cooling plate 10 and the counter bearing on the housing cover 13 is transferable. In a further, not shown embodiment, the support elements 1 through recesses in the cooling plate 10 feasible by doing so on the battery 7 externally applied force directly from the bottom of the battery case 5 over the support elements 1 on the housing cover 13 is transferable and thus the cooling plate 10 not burdened. This is a sensible alternative, since in this way there is a risk of damage to the cooling plate 10 and resulting cooling fluid is avoidable.

In weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsformen sind die Stützelemente 1 mit ihren Enden auch in einem vorgegebenen Abstand zu dem Boden des Batteriegehäuses 5 und/oder der Kühlplatte 10 bzw. und/oder dem Gehäusedeckel 13 anordbar bzw. vorhandene Gegenlager in einem vorgegebenen Abstand zu der Kühlplatte 10 und/oder zu dem Gehäusedeckel 13 anordbar. Auf diese Weise ist bei einer von außen auf das Batteriegehäuse 5 einwirkenden Kraft zuerst das Batteriegehäuse 5 in vorgegebenem, zulässigem Maße verformbar, bevor die Kraft über die Stützelemente 1 übertragbar ist. Dies ist beispielsweise sinnvoll, um auf die Batterie 7 einwirkende kinetische Energie durch eine Verformung des Batteriegehäuses 5 abzubauen. Durch die Stützelemente 1 ist sichergestellt, dass die Verformung des Batteriegehäuses 5 einen zulässigen Bereich nicht überschreitet, so dass ein Mindestmaß des Freiraums 8, welcher dessen ordnungsgemäße Funktion sicherstellt, stets gegeben ist.In further, not shown embodiments, the support elements 1 with their ends also at a predetermined distance to the bottom of the battery case 5 and / or the cooling plate 10 or and / or the housing cover 13 can be arranged or existing abutment at a predetermined distance to the cooling plate 10 and / or to the housing cover 13 locatable. In this way is at an external to the battery case 5 acting force first the battery case 5 deformable to a predetermined, permissible extent, before the force on the support elements 1 is transferable. This is useful, for example, to access the battery 7 acting kinetic energy by deformation of the battery case 5 dismantle. Through the support elements 1 Ensures that the deformation of the battery case 5 does not exceed a permissible range, leaving a minimum of free space 8th , which ensures its proper functioning, is always given.

In einer weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsform liegen die Stützelemente 1 an einem Rand der Unterseite der Einzelzellen 4 an. Sind Zellgehäuse der Einzelzellen 4 verstärkt, so dass diese Kräfte aufnehmen und übertragen können, so ist eine auf den Boden des Batteriegehäuses 5 einwirkende Kraft über die Stützelemente 1 auf das Zellgehäuse der Einzelzellen 4 und von diesen auf die Kühlplatte 10 und von dort über den oder die Gegenlager auf den Gehäusedeckel 13 übertragbar. Insbesondere Einzelzellen 4, welche mit vieleckigen Zellgehäusen ausgeführt sind, zwischen denen aufgrund einer hohen Packungsdichte der Einzelzellen 4 für die Stützelemente 1 kein Bauraum vorhanden ist, ist durch diese Alternative trotzdem ein ausreichender Schutz der Batterie 7 realisierbar. Auch in dieser Ausführungsform sind die Stützelemente 1 zu einem Formkörper 2 verbndbar, um eine optimale seitliche Stabilität und exakte Positionierung der Stützelemente 1 sicherzustellen.In another, not shown embodiment, the support elements are 1 at one edge of the bottom of the single cells 4 at. Are cell housing of the single cells 4 reinforced, so that these forces can absorb and transmit, so is one on the bottom of the battery case 5 acting force over the support elements 1 on the cell housing of the single cells 4 and from these to the cooling plate 10 and from there over the or the counter bearing on the housing cover 13 transferable. In particular, single cells 4 , which are performed with polygonal cell housings, between which due to a high packing density of the individual cells 4 for the support elements 1 no space is available, this alternative still provides adequate protection of the battery 7 realizable. Also in this embodiment, the support elements 1 to a shaped body 2 connectable, for optimum lateral stability and exact positioning of the support elements 1 sure.

In einer weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsform sind die Stützelemente 1 in Längsausdehnung zumindest teilweise keilförmig ausgebildet. Bei einer äußeren Krafteinwirkung auf den Boden des Batteriegehäuses 5 sind diese keilförmigen Stützelemente 1 in die Zwischenräume zwischen den Einzelzellen 4 pressbar, wodurch die Kraft sowohl in Längs- als auch in Querrichtung auf die Einzelzellen 4 übertragbar ist. Durch die Keilform ist eine vorgegebene Verformung des Batteriegehäuses 5 realisierbar, wobei eine Größe der zulässigen Verformung durch eine Länge der Stützelemente 1 und eine Ausprägung der Keilform vorgebbar ist. Auch diese Ausführungsform der Stützelemente 1 ist zweckmäßigerweise durch ein verbinden der Stützelemente 1 zu einem Formkörper 2 realisierbar, um eine optimale seitliche Stabilität und exakte Positionierung der Stützelemente 1 sicherzustellen.In a further, not shown embodiment, the support elements 1 formed in a longitudinal extent at least partially wedge-shaped. At an external force on the bottom of the battery case 5 These are wedge-shaped support elements 1 into the spaces between the individual cells 4 Pressbar, whereby the force in both the longitudinal and transverse direction on the individual cells 4 is transferable. Due to the wedge shape is a predetermined deformation of the battery case 5 feasible, wherein a size of the allowable deformation by a length of the support elements 1 and an expression of the wedge shape can be specified. Also, this embodiment of the support elements 1 is suitably by connecting the support elements 1 to a shaped body 2 feasible, for optimal lateral stability and exact positioning of the support elements 1 sure.

Durch eine mittels der erfindungsgemäßen Lösung erzielbare Verstärkung einer gesamten Batteriestruktur durch diese Stützelemente 1 sind gesonderte Verstärkungen des Batteriegehäuses 5 vermeidbar, wodurch sowohl Kosten und Material als auch ein Gewicht der Batterie 7 reduzierbar sind. Insbesondere eine Reduktion des Gewichtes der Batterie 7 ist beispielsweise bei einem Einsatz mehrerer dieser Batterien 7 in einem Hybridfahrzeug von großer Bedeutung. Die erfindungsgemäße Lösung ist, insbesondere aufgrund einer Vielzahl an möglichen Ausführungsformen, relativ einfach und kostengünstig auch in bereits existierende Batteriekonzepte zu implementieren. Mittels der erfindungsgemäßen Lösung ist eine Sicherheit einer solchen Batterie 7, insbesondere wenn diese in einem Fahrzeug eingesetzt ist, beispielsweise bei einem Unfall erheblich steigerbar, so dass sichergestellt ist, dass beispielsweise für Insassen in einem Hybridfahrzeug bei einem Unfall kein erhöhtes Gefährdungsrisiko von den darin installierten Batterien 7 ausgeht.By an achievable by means of the inventive solution gain of an entire battery structure through these support elements 1 are separate reinforcements of the battery case 5 avoidable, reducing both cost and material as well as a weight of the battery 7 are reducible. In particular, a reduction in the weight of the battery 7 is for example when using several of these batteries 7 in a hybrid vehicle of great importance. The solution according to the invention is, in particular due to a large number of possible embodiments, relatively easy and cost-effective also in already existing battery concepts to implement. By means of the solution according to the invention is a security of such a battery 7 , Especially if this is used in a vehicle, for example, in an accident significantly increased, so that it is ensured that, for example, for occupants in a hybrid vehicle in an accident no increased risk of the batteries installed therein 7 emanates.

11
Stützelementsupport element
22
Formkörpermoldings
33
Ausformungformation
44
Einzelzellesingle cell
55
Batteriegehäusebattery case
66
Verbindungconnection
77
Batteriebattery
88th
Freiraumfree space
99
Zellverbundcell assembly
1010
Kühlplattecooling plate
1111
Zellpolecell poles
1212
Zellverbindercell connectors
1313
Gehäusedeckelhousing cover

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (27)

Batterie (7), insbesondere eine Lithium-Ionen-Batterie, mit einer Mehrzahl von in Serie und/oder parallel miteinander verschalteten Einzelzellen (4) und einer polseitig auf den Einzelzellen (4) angeordneten Kühlplatte (10), wobei die Einzelzellen (4) in einem Batteriegehäuse (5) mit einem Gehäusedeckel (13) derart angeordnet sind, dass zwischen einer Unterseite der Einzelzellen (4) und einem Boden des Batteriegehäuses (5) ein Freiraum (8) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl jeweils zwischen und/oder unter den Einzelzellen (4) angeordneter Stützelemente (1) in diesen Freiraum (8) hineinragen.Battery ( 7 ), in particular a lithium-ion battery, having a plurality of individual cells connected in series and / or in parallel ( 4 ) and one pole on the single cells ( 4 ) arranged cooling plate ( 10 ), whereby the single cells ( 4 ) in a battery case ( 5 ) with a housing cover ( 13 ) are arranged such that between a bottom of the individual cells ( 4 ) and a bottom of the battery case ( 5 ) a free space ( 8th ) is formed, characterized in that a plurality each between and / or under the individual cells ( 4 ) arranged support elements ( 1 ) into this open space ( 8th protrude). Batterie (7) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass untere Enden der Stützelemente (1) am Boden des Batteriegehäuses (5) anliegen.Battery ( 7 ) according to claim 1, characterized in that lower ends of the support elements ( 1 ) at the bottom of the battery case ( 5 ) issue. Batterie (7) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass untere Enden der Stützelemente (1) in einem vorgegebenen Abstand zu dem Boden des Batteriegehäuses (5) angeordnet sind.Battery ( 7 ) according to claim 1, characterized in that lower ends of the support elements ( 1 ) at a predetermined distance to the bottom of the battery case ( 5 ) are arranged. Batterie (7) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass obere Enden der Stützelemente (1) an der Kühlplatte (10) anliegen.Battery ( 7 ) according to claim 1, characterized in that upper ends of the support elements ( 1 ) on the cooling plate ( 10 ) issue. Batterie (7) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Kühlplatte (10) und dem Gehäusedeckel (13) zumindest ein Gegenlager angeordnet ist.Battery ( 7 ) according to claim 1, characterized in that between the cooling plate ( 10 ) and the housing cover ( 13 ) At least one abutment is arranged. Batterie (7) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenlager an der Kühlplatte (10) anliegt.Battery ( 7 ) according to claim 5, characterized in that the abutment on the cooling plate ( 10 ) is present. Batterie (7) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenlager in einem vorgegebenen Abstand zu der Kühlplatte (10) angeordnet ist.Battery ( 7 ) according to claim 5, characterized in that the abutment at a predetermined distance from the cooling plate ( 10 ) is arranged. Batterie (7) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenlager am Gehäusedeckel (13) anliegt.Battery ( 7 ) according to claim 5, characterized in that the abutment on the housing cover ( 13 ) is present. Batterie (7) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenlager in einem vorgegebenen Abstand zu dem Gehäusedeckel (13) angeordnet ist.Battery ( 7 ) according to claim 5, characterized in that the abutment at a predetermined distance from the housing cover ( 13 ) is arranged. Batterie (7) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützelemente (1) durch Aussparungen in der Kühlplatte (10) hindurchgeführt sind.Battery ( 7 ) according to claim 1, characterized in that the supporting elements ( 1 ) through recesses in the cooling plate ( 10 ) are passed. Batterie (7) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die oberen Enden der Stützelemente (1) am Gehäusedeckel (13) anliegen.Battery ( 7 ) according to claim 10, characterized in that the upper ends of the support elements ( 1 ) on the housing cover ( 13 ) issue. Batterie (7) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die oberen Enden der Stützelemente (1) in einem vorgegebenen Abstand zum Gehäusedeckel (13) angeordnet sind.Battery ( 7 ) according to claim 10, characterized in that the upper ends of the support elements ( 1 ) at a predetermined distance to the housing cover ( 13 ) are arranged. Batterie (7) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützelemente (1) einen runden, ovalförmigen oder vieleckigen Querschnitt aufweisen.Battery ( 7 ) according to claim 1, characterized in that the supporting elements ( 1 ) have a round, oval or polygonal cross-section. Batterie (7) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Zellpole (11) der Einzelzellen (4) durch Ausnehmungen in der Kühlplatte (10) hindurchgeführt sind.Battery ( 7 ) according to claim 1, characterized in that cell poles ( 11 ) of the single cells ( 4 ) through recesses in the cooling plate ( 10 ) are passed. Batterie (7) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelzellen (4) durch auf die Zellpole (11) aufgesetzte Zellverbinder (12) seriell und/oder parallel miteinander verschaltet und an der Kühlplatte (10) befestigt sind.Battery ( 7 ) according to claim 14, characterized in that the individual cells ( 4 ) through to the cell poles ( 11 ) mounted cell connectors ( 12 ) connected in series and / or parallel to one another and to the cooling plate ( 10 ) are attached. Batterie (7) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelzellen (4) in ihrer Längsrichtung parallel zueinander angeordnet sind.Battery ( 7 ) according to claim 1, characterized in that the individual cells ( 4 ) are arranged in their longitudinal direction parallel to each other. Batterie (7) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Zellverbund (9) mehrere Einzelzellen (4) in Reihe und mehrere Reihen von Einzelzellen (4) derart parallel nebeneinander angeordnet sind, dass der Zellverbund (9) eine Wabenstruktur bildet.Battery ( 7 ) according to claim 1, characterized in that in a cell network ( 9 ) several single cells ( 4 ) in series and several rows of single cells ( 4 ) are arranged parallel to each other in such a way that the cell assembly ( 9 ) forms a honeycomb structure. Batterie (7) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Stützelement (1) in Längsausdehnung zumindest teilweise in einem Zwischenraum angeordnet ist, welcher durch mehrere sich seitlich berührende Einzelzellen (4) gebildet ist.Battery ( 7 ) according to claim 1, characterized in that in each case a support element ( 1 ) is arranged in longitudinal extent at least partially in a gap, which by a plurality of laterally contacting individual cells ( 4 ) is formed. Batterie (7) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützelemente (1) jeweils an einer Zellwand zumindest einer Einzelzelle (4) anliegen.Battery ( 7 ) according to claim 18, characterized in that the supporting elements ( 1 ) in each case on a cell wall of at least one individual cell ( 4 ) issue. Batterie (7) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützelemente (1) diesen Zwischenraum zwischen den Einzelzellen (4) jeweils vollständig ausfüllen.Battery ( 7 ) according to claim 18, characterized in that the supporting elements ( 1 ) this gap between the individual cells ( 4 ) completely complete. Batterie (7) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Querschnitt eines Teils des Stützelementes (1), welcher in den Freiraum (8) hineinragt, größer ist als ein Querschnitt eines Teils des Stützelementes (1), welcher zwischen den Einzelzellen (4) angeordnet ist.Battery ( 7 ) according to claim 1, characterized in that a cross section of a part of the support element ( 1 ), which in the free space ( 8th ) is greater than a cross-section of a part of the support element ( 1 ), which between the individual cells ( 4 ) is arranged. Batterie (7) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Stützelementen (1) derart miteinander verbunden sind, dass sie einen wabenförmigen Formkörper (2) bilden, in dessen Ausformungen (3) die Einzelzellen (4) angeordnet sind.Battery ( 7 ) according to claim 1, characterized in that a plurality of supporting elements ( 1 ) are connected to each other in such a way that they form a honeycomb shaped body ( 2 ) in whose formations ( 3 ) the single cells ( 4 ) angeord are net. Batterie (7) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausformungen (3) mit einer Kontur der Zellwand der Einzelzellen (4) korrespondieren.Battery ( 7 ) according to claim 22, characterized in that the formations ( 3 ) with a contour of the cell wall of the individual cells ( 4 ) correspond. Batterie (7) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass Verbindungen (6) zwischen den Stützelementen (1) durch Schaumstoff gebildet sind.Battery ( 7 ) according to claim 22, characterized in that compounds ( 6 ) between the support elements ( 1 ) are formed by foam. Batterie (7) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützelemente (1) an einem Rand der Unterseite der Einzelzellen (4) anliegen.Battery ( 7 ) according to claim 1, characterized in that the supporting elements ( 1 ) at one edge of the underside of the individual cells ( 4 ) issue. Batterie (7) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützelemente (1) in Längsausdehnung zumindest teilweise keilförmig ausgebildet sind.Battery ( 7 ) according to claim 1, characterized in that the supporting elements ( 1 ) are formed in longitudinal extent at least partially wedge-shaped. Batterie (7) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (7) eine Fahrzeugbatterie, insbesondere eine Batterie (7) für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb oder ein Brennstoffzellen-Fahrzeug ist.Battery ( 7 ) according to claim 1, characterized in that the battery ( 7 ) a vehicle battery, in particular a battery ( 7 ) is for a hybrid vehicle or a fuel cell vehicle.
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