DE102015008985A1 - Cell module, battery module and electric battery - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Zellmodul (1) für eine elektrische Batterie (2) mit – einer Mehrzahl von Einzelzellen (1.1), – mindestens zwei Zellpolverbindern (1.2, 1.3), mittels der die Einzelzellen (1.1) elektrisch parallel oder seriell miteinander verschaltet sind, und – wenigstens ein Temperierelement (4) zum Temperieren der Einzelzellen (1.1). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das wenigstens eine Temperierelement (4) mit einem ersten Zellpolverbinder (1.2) thermisch leitend verbunden ist, wobei – jede Einzelzelle (1.1) elektrisch und thermisch leitend mit dem ersten Zellpolverbinder (1.2) verbunden ist und – das wenigstens eine Temperierelement (4) zwei rechtwinklig zueinander angeordnete Abschnitte (4.1, 4.2) aufweist, wobei ein erster Abschnitt (4.1) parallel zu einer Flachseite des ersten Zellpolverbinders (1.2) und senkrecht zu einer Längsausrichtung der Einzelzellen (1.1) angeordnet ist, und wobei ein zweiter Abschnitt (4.2) parallel zur Längsausrichtung der Einzelzellen (1.1) angeordnet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Batteriemodul (3), umfassend eine Mehrzahl elektrisch seriell miteinander verschalteter Zellmodule (1) sowie eine elektrische Batterie (2), umfassend wenigstens ein solches Batteriemodul (3).The invention relates to a cell module (1) for an electric battery (2) having - a plurality of individual cells (1.1), - at least two cell pole connectors (1.2, 1.3), by means of which the individual cells (1.1) are electrically connected in parallel or in series with one another, and - at least one tempering element (4) for tempering the individual cells (1.1). According to the invention, it is provided that the at least one tempering element (4) is thermally conductively connected to a first cell pole connector (1.2), wherein - each individual cell (1.1) is electrically and thermally conductively connected to the first cell pole connector (1.2) and - the at least one tempering element (4) has two sections (4.1, 4.2) arranged at right angles to one another, wherein a first section (4.1) is arranged parallel to a flat side of the first cell pole connector (1.2) and perpendicular to a longitudinal orientation of the individual cells (1.1), and wherein a second section (4.2) is arranged parallel to the longitudinal orientation of the individual cells (1.1). Furthermore, the invention relates to a battery module (3) comprising a plurality of cell modules (1) connected electrically in series with one another and an electric battery (2) comprising at least one such battery module (3).

Description

Die Erfindung betrifft ein Zellmodul für eine elektrische Batterie gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Batteriemodul mit einer Mehrzahl solcher Zellmodule und eine elektrische Batterie mit mindestens einem solchen Batteriemodul.The invention relates to a cell module for an electric battery according to the preamble of claim 1. The invention further relates to a battery module having a plurality of such cell modules and an electric battery having at least one such battery module.

In der US 2009/0111009 A1 ist eine Vorrichtung zur Energieversorgung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens oder eines Motorrads, mit einer Mehrzahl von elektrochemischen Speicherzellen beschrieben. Mindestens eine der in den Speicherzellen jeweils angeordneten Elektroden besteht aus Metall oder ist weitgehend ganzflächig mit einer Metallschicht versehen. Die Metallelektrode oder die Metallschicht, insbesondere eine Metallfolie, ist über ein Anschlusselement mit einer außerhalb der Speicherzelle vorgesehenen Anschlussklemme elektrisch leitend verbunden. Die Vorrichtung ist dabei insbesondere für einen temporären elektromotorischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, wozu diese eine Wärme leitende Kühlplatte aufweist, die in thermischem Kontakt mit weitgehend jeder der Anschlussklemmen der Speicherzellen steht. Die Kühlplatte führt die von den Metallelektroden oder Metallschichten der Elektroden an die Anschlussklemme über das Anschlusselement zugeführte Wärmeenergie ab.In the US 2009/0111009 A1 is a device for powering a vehicle, in particular a passenger car or a motorcycle, described with a plurality of electrochemical storage cells. At least one of the electrodes arranged in each case in the memory cells is made of metal or is largely provided over the entire surface with a metal layer. The metal electrode or the metal layer, in particular a metal foil, is electrically conductively connected via a connection element to a connection terminal provided outside the memory cell. The device is provided in particular for a temporary electromotive drive of a motor vehicle, to which it has a heat-conducting cooling plate, which is in thermal contact with substantially each of the terminals of the memory cells. The cooling plate discharges the heat energy supplied from the metal electrodes or metal layers of the electrodes to the terminal via the terminal.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Zellmodul, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Batteriemodul sowie eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte elektrische Batterie anzugeben.The object of the invention is to specify a cell module that is improved over the prior art, a battery module that is improved over the prior art, and an improved electrical battery compared with the prior art.

Hinsichtlich des Zellmoduls wird die Aufgabe erfindungsgemäß mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Hinsichtlich des Batteriemoduls wird die Aufgabe erfindungsgemäß mit den in Anspruch 7 angegebenen Merkmalen gelöst. Hinsichtlich der elektrischen Batterie wird die Aufgabe erfindungsgemäß mit den in Anspruch 9 angegebenen Merkmalen gelöst.With regard to the cell module, the object is achieved according to the invention with the features specified in claim 1. With regard to the battery module, the object is achieved according to the invention with the features specified in claim 7. With regard to the electric battery, the object is achieved according to the invention with the features specified in claim 9.

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

Ein Zellmodul für eine elektrische Batterie umfasst eine Mehrzahl von Einzelzellen, mindestens zwei Zellpolverbinder, mittels der die Einzelzellen elektrisch parallel oder seriell miteinander verschaltet sind, und wenigstens ein Temperierelement zum Temperieren der Einzelzellen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das wenigstens eine Temperierelement mit einem ersten Zellpolverbinder thermisch leitend verbunden ist, wobei jede Einzelzelle mit dem ersten Zellpolverbinder elektrisch und thermisch leitend verbunden ist und wobei das wenigstens eine Temperierelement zwei rechtwinklig zueinander angeordnete Abschnitte aufweist, wobei ein erster Abschnitt eine Kontaktfläche für den ersten Zellpolverbinder bildet und parallel zu einer Flachseite des ersten Zellpolverbinders und senkrecht zu einer Längsausrichtung der Einzelzellen angeordnet ist, und wobei ein zweiter Abschnitt parallel zur Längsausrichtung der Einzelzellen angeordnet ist.A cell module for an electric battery comprises a plurality of individual cells, at least two cell pole connectors, by means of which the individual cells are electrically connected in parallel or in series with one another, and at least one tempering element for tempering the individual cells. According to the invention, it is provided that the at least one tempering element is thermally conductively connected to a first cell pole connector, wherein each individual cell is electrically and thermally conductively connected to the first cell pole connector and wherein the at least one tempering element has two sections arranged at right angles to one another, wherein a first section has a contact surface forms for the first Zellpolverbinder and is arranged parallel to a flat side of the first Zellpolverbinders and perpendicular to a longitudinal orientation of the individual cells, and wherein a second portion is arranged parallel to the longitudinal direction of the individual cells.

Das derart ausgebildete Zellmodul ermöglicht eine modulartige Bauweise der elektrischen Batterie, wodurch eine Reparatur und Austausch einzelner Komponenten der elektrischen Batterie gegenüber dem Stand der Technik vereinfacht und kostengünstiger sind. Weiterhin ermöglich das Zellmodul eine effiziente und montagefreundliche Kühlung der Einzelzellen, wobei jede Einzelzelle über den ersten Zellpolverbinder thermisch leitend mit dem Temperierelement verbunden ist und damit eine indirekte Temperierung der Einzelzellen möglich ist. Das Temperierelement ist beispielsweise eine Kühlplatte mit einer Anzahl von Kühlkanälen, die von einem Kühlmedium durchströmbar sind.The cell module thus formed allows a modular design of the electric battery, whereby a repair and replacement of individual components of the electric battery over the prior art are simplified and less expensive. Furthermore, the cell module enables an efficient and easy-to-install cooling of the individual cells, wherein each individual cell is thermally conductively connected to the temperature control element via the first cell pole connector and thus an indirect temperature control of the individual cells is possible. The tempering is, for example, a cooling plate with a number of cooling channels, which are traversed by a cooling medium.

Dabei können mehrere Zellmodule mit einem einzigen Temperierelement gekoppelt werden, wobei die Einzelzellen nicht fest mit dem Temperierelement verbunden sind, so dass eine Demontage und Remontage eines oder mehrerer Zellmodule auf sehr einfache Art und Weise durchführbar sind. Die Anordnung des Temperierelements ermöglicht zudem bauraumsparende Abmessungen des Zellmoduls und somit auch der elektrischen Batterie. Die elektrische Batterie ist beispielsweise als Traktionsbatterie in einem Fahrzeug vorgesehen.In this case, a plurality of cell modules can be coupled to a single tempering element, wherein the individual cells are not firmly connected to the tempering, so that disassembly and reassembly of one or more cell modules can be carried out in a very simple manner. The arrangement of the tempering also allows space-saving dimensions of the cell module and thus also the electric battery. The electric battery is provided, for example, as a traction battery in a vehicle.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:Showing:

1 schematisch eine perspektivische Ansicht eines Zellmoduls mit einem Zellpolverbinder in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform, 1 FIG. 2 schematically a perspective view of a cell module with a cell pole connector in an embodiment according to the invention, FIG.

2 schematisch eine perspektivische Ansicht des Zellmoduls gemäß 1 mit einem weiteren Zellpolverbinder, 2 schematically a perspective view of the cell module according to 1 with another cell pole connector,

3 schematisch eine perspektivische Ansicht eines Batteriemoduls mit vier Zellmodulen und einem Temperierelement, 3 1 schematically a perspective view of a battery module with four cell modules and a tempering element,

4 schematisch zwei miteinander verbundene Batteriemodule mit jeweils vier Zellmodulen in perspektivischer Ansicht, 4 schematically two interconnected battery modules with four cell modules in perspective view,

5 schematisch zwei miteinander verbundene Zellmodule in einem Bauraum mit einem weiteren Temperierelement in einer perspektivischen Ansicht und 5 schematically two interconnected cell modules in a space with another tempering in a perspective view and

6 schematisch eine perspektivische Ansicht eines Bauraums mit einer Mehrzahl von Batteriemodulen. 6 schematically a perspective view of a space with a plurality of battery modules.

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 und 2 zeigen jeweils schematisch eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Zellmoduls 1 für eine in 6 dargestellte elektrische Batterie 2 in einer perspektivischen Ansicht. 1 and 2 each show schematically an embodiment of a cell module according to the invention 1 for an in 6 illustrated electric battery 2 in a perspective view.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst das Zellmodul 1 43 Einzelzellen 1.1, die elektrisch parallel miteinander verschaltet sind. Alternativ umfasst das Zellmodul 1 eine von der gezeigten Anzahl abweichende Anzahl von Einzelzellen 1.1 auf.In the present embodiment, the cell module comprises 1 43 single cells 1.1 , which are electrically connected in parallel with each other. Alternatively, the cell module comprises 1 one of the number shown deviating number of single cells 1.1 on.

Die Einzelzellen 1.1 umfassen dabei jeweils ein Zellgehäuse 1.1.1, in dem ein nicht dargestelltes Zelleninneres, beispielsweise in Form von elektrochemisch aktiven Folien, angeordnet ist. Das Zellgehäuse 1.1.1 ist hierzu kreiszylindrisch ausgebildet. Eine Mantelfläche des Zellgehäuses 1.1.1 ist z. B. aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise Kunststoff, gebildet.The single cells 1.1 each include a cell housing 1.1.1 , in which an unrepresented inside of the cell, for example in the form of electrochemically active films, is arranged. The cell case 1.1.1 is designed circular cylindrical. A lateral surface of the cell housing 1.1.1 is z. B. of an electrically insulating material, such as plastic.

An den Stirnseiten einer Einzelzelle 1.1 ist jeweils ein Zellpol (nicht dargestellt) angeordnet, wobei an einer Stirnseite ein Pluspol und an der gegenüberliegenden Stirnseite ein Minuspol angeordnet ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind jeweils alle Pluspole und Minuspole der Einzelzellen 1.1 in die gleiche Richtung ausgerichtet, so dass die Einzelzellen 1.1 mittels Zellpolverbindern 1.2, 1.3 elektrisch parallel miteinander verschaltbar sind.At the end faces of a single cell 1.1 in each case a cell pole (not shown) is arranged, wherein on one end face a positive pole and on the opposite end side a negative pole is arranged. In the present exemplary embodiment, all positive poles and negative poles of the individual cells are in each case 1.1 aligned in the same direction, so that the single cells 1.1 by means of cell pole connectors 1.2 . 1.3 electrically connected in parallel with each other.

In 1 ist ein erster Zellpolverbinder 1.2 gezeigt, welcher die Minuspole der Einzelzellen 1.1 elektrisch leitend miteinander verbindet. Der erste Zellpolverbinder 1.2 ist dazu aus einem elektrisch und Wärme leitenden Material, z. B. Metall, gebildet, wobei die Einzelzellen 1.1 fest mit dem ersten Zellpolverbinder 1.2 verbunden sind. Beispielsweise wird das Zellgehäuse 1.1.1 der Einzelzellen 1.1 mittels Laserschweißen, Laserlöten oder anderer geeigneter Fügeverfahren mit einer Flachseite des ersten Zellpolverbinders 1.2 fest verbunden. Damit ist eine thermische Leitfähigkeit der Einzelzellen 1.1 über die Fügestellen an den ersten Zellpolverbinder 1.2 hergestellt.In 1 is a first cell pole connector 1.2 shown which the minus poles of the single cells 1.1 connects electrically conductive with each other. The first cell pole connector 1.2 is made of an electrically and heat conductive material, for. As metal, formed, wherein the individual cells 1.1 firmly with the first Zellpolverbinder 1.2 are connected. For example, the cell case becomes 1.1.1 of the single cells 1.1 by laser welding, laser soldering or other suitable joining methods with a flat side of the first cell pole connector 1.2 firmly connected. This is a thermal conductivity of the individual cells 1.1 via the joints to the first cell pole connector 1.2 produced.

Der erste Zellpolverbinder 1.2 umfasst weiterhin einen von der Flachseite in Richtung einer Längsausrichtung der Einzelzellen 1.1 abgewinkeltes Verbindungselement 1.2.1, welches vorzugsweise einteilig mit der Flachseite ausgebildet ist. Das Verbindungselement 1.2.1 ragt dabei von einem Rand, insbesondere von einem stirnseitigen Rand der Flachseite des ersten Zellpolverbinders 1.2 ab. Das Verbindungselement 1.2.1 ist zur elektrischen Verbindung des Zellmoduls 1 mit einem weiteren Zellmodul 1 vorgesehen, wie es beispielhaft in 3 gezeigt ist.The first cell pole connector 1.2 further comprises one from the flat side in the direction of longitudinal alignment of the single cells 1.1 Angled connecting element 1.2.1 , which is preferably formed integrally with the flat side. The connecting element 1.2.1 protrudes from an edge, in particular from an end edge of the flat side of the first Zellpolverbinders 1.2 from. The connecting element 1.2.1 is for the electrical connection of the cell module 1 with another cell module 1 provided, as exemplified in 3 is shown.

In 2 ist zusätzlich ein zweiter Zellpolverbinder 1.3 gezeigt, welcher die Pluspole der Einzelzellen 1.1 elektrisch leitend miteinander verbindet. Der zweite Zellpolverbinder 1.3 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel auf einer den Einzelzellen 1.1 abgewandten Flachseite eines platten- oder wannenförmigen Trägerkörpers 1.3.1 angeordnet, welcher aus einem elektrisch isolierenden Material, z. B. einem Spritzgusskörper aus Kunststoff, gebildet ist. Der Trägerkörper 1.3.1 weist eine mit einer Anzahl der Einzelzellen 1.1 korrespondierende Anzahl von Aussparungen auf, so dass die Pluspole der Einzelzellen 1.1 elektrisch leitend mit dem zweiten Zellpolverbinder 1.3 verbindbar sind. Die elektrische Verbindung der Pluspole mit dem zweiten Zellpolverbinder 1.3 erfolgt beispielsweise mittels Bonddrähten, insbesondere mittels Aluminium- oder Kupferbonddrähten. Am Trägerkörper 1.3.1 sind die Einzelzellen 1.1, insbesondere die Zellgehäuse 1.1.1 stoffschlüssig mittels einer Vergussmasse fixiert.In 2 is additionally a second Zellpolverbinder 1.3 shown which the positive poles of the single cells 1.1 connects electrically conductive with each other. The second cell pole connector 1.3 is in the present embodiment on a single cells 1.1 remote flat side of a plate or trough-shaped carrier body 1.3.1 arranged, which consists of an electrically insulating material, for. B. an injection molded plastic body is formed. The carrier body 1.3.1 has one with a number of single cells 1.1 corresponding number of recesses so that the positive poles of the single cells 1.1 electrically conductive with the second Zellpolverbinder 1.3 are connectable. The electrical connection of the positive poles with the second Zellpolverbinder 1.3 For example, by means of bonding wires, in particular by means of aluminum or Kupferbonddrähten. On the carrier body 1.3.1 are the single cells 1.1 , especially the cell case 1.1.1 cohesively fixed by means of a potting compound.

3 zeigt schematisch ein Batteriemodul 3, welches vier der zuvor beschriebenen Zellmodule 1 umfasst, in einer perspektivischen Ansicht. 3 schematically shows a battery module 3 , which is four of the previously described cell modules 1 includes, in a perspective view.

Das gezeigte Batteriemodul 3 stellt beispielhaft ein sogenanntes Basismodul zur Anordnung in der elektrischen Batterie 2 mit einer Nominalspannung von 14,6 Volt dar.The battery module shown 3 exemplifies a so-called base module for placement in the electric battery 2 with a nominal voltage of 14.6 volts.

Die Zellmodule 1 sind paarweise nebeneinander angeordnet, wobei jeweils zwei Zellmodule 1 ein Zellmodulpaar bilden, deren erste Zellverbinderpole 1.2 einander zugewandt angeordnet sind. Die Zellmodule 1 sind elektrisch seriell miteinander verschaltet, so dass das Verbindungselement 1.2.1 des ersten Zellverbinderpoles 1.2 eines der Zellmodule 1 mit dem zweiten Zellverbinderpol 1.2 eines benachbarten Zellmoduls 1 elektrisch leitend verbunden ist. Dazu ist das Verbindungselement 1.2.1 am freien Ende abgewinkelt ausgeführt und liegt auf dem zweiten Zellverbinderpol 1.2 auf.The cell modules 1 are arranged side by side in pairs, with two cell modules each 1 form a cell module pair whose first cell connector poles 1.2 are arranged facing each other. The cell modules 1 are electrically connected together in series, so that the connecting element 1.2.1 of the first cell connector pole 1.2 one of the cell modules 1 with the second cell connector pole 1.2 of an adjacent cell module 1 is electrically connected. This is the connecting element 1.2.1 executed angled at the free end and is located on the second Zellverbinderpol 1.2 on.

Zur Temperierung der Einzelzellen 1.1 der Zellmodule 1 im Batteriemodul 3 ist ein Temperierelement 4 vorgesehen, wie es beispielhaft im vorliegenden Ausführungsbeispiel dargestellt ist.For tempering the single cells 1.1 the cell modules 1 in the battery module 3 is a tempering element 4 provided, as shown by way of example in the present embodiment.

Das Temperierelement 4 umfasst zwei Abschnitte 4.1, 4.2, die jeweils plattenförmig ausgebildet und zueinander rechtwinklig angeordnet sind. Dabei ist ein erster Abschnitt 4.1 zwischen den Zellmodulen 1 der Zellmodulpaare und somit insbesondere jeweils zwischen den ersten Zellverbinderpolen 1.1 der Zellmodulpaare angeordnet. D. h.: Der erste Abschnitt 4.1 ist mit jeweils einer Flachseite den ersten Zellverbinderpolen 4.1 zweier Zellmodule 1 zugewandt angeordnet und verläuft senkrecht zu einer Längsausrichtung der Einzelzellen 1.1.The tempering element 4 includes two sections 4.1 . 4.2 , which are each plate-shaped and arranged at right angles to each other. there is a first section 4.1 between the cell modules 1 the cell module pairs and thus in particular in each case between the first Zellverbinderpolen 1.1 the cell module pairs arranged. That is, the first section 4.1 is the first Zellverbinderpolen each with a flat side 4.1 two cell modules 1 arranged facing and perpendicular to a longitudinal alignment of the individual cells 1.1 ,

Ein zweiter Abschnitt 4.2 des Temperierelements 4 ist rechtwinklig zum ersten Abschnitt 4.1 angeordnet und verläuft somit parallel zur Längsausrichtung der Einzelzellen 1.1. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel verläuft der zweite Abschnitt 4.2 ausgehend vom ersten Abschnitt 4.1 jeweils in Richtung der zweiten Zellpolverbinder 1.3 der Zellmodule 1.A second section 4.2 of the tempering 4 is perpendicular to the first section 4.1 arranged and thus runs parallel to the longitudinal orientation of the individual cells 1.1 , In the present embodiment, the second section runs 4.2 starting from the first section 4.1 respectively in the direction of the second Zellpolverbinder 1.3 the cell modules 1 ,

Das Temperierelement 4 ist beispielsweise eine Kühlplatte mit einer Anzahl von Kühlkanälen, durch die ein Kühlmedium, z. B. eine Kühlflüssigkeit, strömt. Da jeweils alle Einzelzellen 1.1 eines Zellmoduls 1 elektrisch leitend und Wärme leitend mit dem ersten Zellpolverbinder 1.2 verbunden sind und die ersten Zellpolverbinder 1.2 jeweils mit dem Temperierelement 4 thermisch gekoppelt sind, kann eine Abwärme der Einzelzellen 1.1 im Betrieb des Zellmoduls 1 effektiv abgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Temperierelement 4 auch zum Erwärmen der Einzelzellen 1.1 dienen. Des Weiteren ist zur Vermeidung eines Kurzschlusses zwischen dem ersten Abschnitt 4.1 und den ersten Zellverbinderpolen 1.2 sowie zwischen dem zweiten Abschnitt 4.2 und den Einzelzellen 1.1 jeweils eine elektrisch isolierende Wärmeleitfolie 5 angeordnet. Die Wärmeleitfolie 5 besteht beispielsweise aus einem weichen und elastischen Kunststoff-Grundmaterial, z. B. Soft-Silikon, welches mit gut wärmeleitfähigen Partikeln, z. B. Aluminiumoxid, gefüllt ist.The tempering element 4 For example, is a cooling plate with a number of cooling channels through which a cooling medium, for. B. a cooling liquid flows. As every single cell 1.1 a cell module 1 electrically conductive and heat conductive with the first cell pole connector 1.2 are connected and the first cell pole connector 1.2 each with the tempering 4 thermally coupled, can waste heat of the individual cells 1.1 during operation of the cell module 1 effectively dissipated. Alternatively or additionally, the tempering 4 also for heating the individual cells 1.1 serve. Furthermore, to avoid a short circuit between the first section 4.1 and the first cell connector poles 1.2 as well as between the second section 4.2 and the single cells 1.1 in each case an electrically insulating heat-conducting foil 5 arranged. The heat-conducting foil 5 For example, consists of a soft and elastic plastic base material, eg. As soft silicone, which with good thermal conductivity particles, eg. B. alumina, is filled.

Bei dem gezeigten Aufbau des Batteriemoduls 3 ist es möglich, einzelne Zellmodule 1 zu demontieren, z. B. im Reparaturfall. Ein Demontageaufwand wird durch die gezeigte Ausbildung und Anordnung des Temperierelements 4 gegenüber dem Stand der Technik erheblich vereinfacht.In the illustrated construction of the battery module 3 is it possible to use single cell modules 1 to dismantle, z. B. in case of repair. A disassembly effort is due to the design and arrangement of the temperature control element shown 4 Compared to the prior art considerably simplified.

4 zeigt eine Erweiterung des zuvor beschriebenen Basismoduls, wobei zwei Batteriemodule 3 mit jeweils vier Zellmodulen 1 elektrisch seriell miteinander verschaltet sind und somit beispielsweise eine Nominalspannung von 29,2 Volt aufweisen. Die Batteriemodule 3 sind schematisch in perspektivischer Ansicht gezeigt. 4 shows an extension of the base module described above, wherein two battery modules 3 each with four cell modules 1 electrically connected to each other in series and thus, for example, have a nominal voltage of 29.2 volts. The battery modules 3 are shown schematically in perspective view.

Die Batteriemodule 3 bilden ein sogenanntes Doppelmodul, wobei die Batteriemodule 3 in eine Längsausrichtung des Temperierelements 4 nebeneinander angeordnet sind. Das Temperierelement 4 ist hierbei entsprechend einer Abmessung des Doppelmoduls gegenüber dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel in Längsrichtung erweitert bzw. verlängert.The battery modules 3 form a so-called double module, the battery modules 3 in a longitudinal orientation of the tempering 4 are arranged side by side. The tempering element 4 is in this case according to a dimension of the double module compared to in 3 shown embodiment extended or extended in the longitudinal direction.

Die Temperierung der Einzelzellen 1.1 kann hierbei direkt über das Temperierelement 4 erfolgen, welches – wie bereits beschrieben – von einer Kühlflüssigkeit durchströmt wird. Alternativ kann das Temperierelement 4 auch als Wärmepuffer dienen und mit einem weiteren, von einer Kühlflüssigkeit durchströmten Temperierelement 6 thermisch leitend verbunden werden.The temperature of the individual cells 1.1 can in this case directly over the tempering 4 take place, which - as already described - flows through a cooling liquid. Alternatively, the tempering 4 also serve as a heat buffer and with another, traversed by a cooling liquid tempering 6 be connected thermally conductive.

Dazu zeigt 5 beispielhaft zwei miteinander verbundene Zellmodule 1 in einem Bauraum B mit einem weiteren Temperierelement 6 in einer schematischen, perspektivischen Ansicht.In addition shows 5 exemplarily two interconnected cell modules 1 in a space B with another tempering 6 in a schematic, perspective view.

Der Bauraum B ist beispielsweise in einem nicht näher dargestellten Fahrzeug angeordnet und dient der Aufnahme der elektrischen Batterie 2, welche ein oder mehrere elektrisch miteinander verschaltete Batteriemodule 3 umfasst. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zur besseren Veranschaulichung nur zwei Zellmodule 1 im Bauraum B gezeigt.The space B is arranged for example in a vehicle, not shown, and serves to receive the electric battery 2 , which one or more electrically interconnected battery modules 3 includes. In the present embodiment, for better illustration only two cell modules 1 shown in the installation space B.

Das Temperierelement 4 dient hierbei als Wärmepuffer zur Speicherung der Abwärme der Einzelzellen 1.1, wobei die im Temperierelement 4 gespeicherte Wärme über das weitere Temperierelement 6 abgeführt wird. Die gezeigten Hohlprofile im weiteren Temperierelement 6 dienen dabei als Kühlkanäle, welche von einem Kühlmedium durchströmt werden. Beispielsweise ist das Kühlmedium eine Kühlflüssigkeit, die von einem Klimakreislauf des Fahrzeugs bereitgestellt wird.The tempering element 4 serves as a heat buffer for storing the waste heat of the individual cells 1.1 , where in the tempering 4 stored heat via the further tempering 6 is dissipated. The hollow sections shown in the further tempering 6 serve as cooling channels, which are flowed through by a cooling medium. For example, the cooling medium is a cooling fluid that is provided by an air conditioning circuit of the vehicle.

Des Weiteren sind die gezeigten Zellmodule 1 jeweils mit dem ersten Zellverbinderpol 1.2 einem Batteriegehäuseboden (nicht dargestellt) zugewandt angeordnet, wobei hier das Temperierelement 4 nicht an den ersten Zellverbinderpolen 1.2 anliegend angeordnet ist. Hierbei kann eine Temperierung zusätzlich über den Batteriegehäuseboden erfolgen.Furthermore, the cell modules shown are 1 each with the first cell connector pole 1.2 a battery housing bottom (not shown) arranged facing, in which case the tempering 4 not at the first cell connector poles 1.2 is arranged adjacent. In this case, a temperature control can also be done via the battery case floor.

7 zeigt eine in einem Bauraum B angeordnete elektrische Batterie 2 mit einer Mehrzahl von elektrisch miteinander verschalteten Batteriemodulen 3. Die elektrische Batterie 2 ist in einem Batteriegehäuse 2.1 (im vorliegenden Ausführungsbeispiel nur teilweise dargestellt) angeordnet. Die Batteriemodule 3 sind variabel elektrisch parallel und/oder seriell miteinander verschaltet. 7 shows an arranged in a space B electric battery 2 with a plurality of electrically interconnected battery modules 3 , The electric battery 2 is in a battery case 2.1 (Only partially shown in the present embodiment) arranged. The battery modules 3 are variably electrically connected in parallel and / or in series with each other.

Der modulartige Aufbau der elektrischen Batterie 2 ermöglicht eine optimale Nutzung des Bauraums B, wobei einzelne Zellmodule 1 und/oder Batteriemodule 3 auf einfache Art und Weise austauschbar sind. Zusätzlich ist die Verwendung anderer Zellformen, z. B. Rahmenflachzellen im Bauraum B, möglich. Beispielsweise umfasst die elektrische Batterie 2 sowohl Rundzellen als auch Rahmenflachzellen als Einzelzellen 1.1.The modular construction of the electric battery 2 allows optimal use of space B, with individual cell modules 1 and / or battery modules 3 are interchangeable in a simple way. In addition, the use of other cell types, e.g. B. frame flat cells in the installation space B, possible. For example, the electric battery includes 2 both round cells and frame flat cells as single cells 1.1 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Zellmodulcell module
1.11.1
Einzelzellesingle cell
1.1.11.1.1
Zellgehäusecell case
1.21.2
erster Zellpolverbinderfirst cell pole connector
1.2.11.2.1
Verbindungselementconnecting element
1.31.3
zweiter Zellpolverbindersecond cell pole connector
1.3.11.3.1
Trägerkörpersupport body
22
elektrischer Batterieelectric battery
2.12.1
Batteriegehäusebattery case
33
Batteriemodulbattery module
44
Temperierelementtempering
4.14.1
erster Abschnittfirst section
4.24.2
zweiter Abschnittsecond part
55
WärmeleitfolieHeat conducting
66
weiteres Temperierelementanother tempering element
BB
Bauraumspace

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 2009/0111009 A1 [0002] US 2009/0111009 A1 [0002]

Claims (10)

Zellmodul (1) für eine elektrische Batterie (2) mit – einer Mehrzahl von Einzelzellen (1.1), – mindestens zwei Zellpolverbindern (1.2, 1.3), mittels der die Einzelzellen (1.1) elektrisch parallel oder seriell miteinander verschaltet sind, und – wenigstens einem Temperierelement (4) zum Temperieren der Einzelzellen (1.1), dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Temperierelement (4) mit einem ersten Zellpolverbinder (1.2) thermisch leitend verbunden ist, wobei – jede Einzelzelle (1.1) elektrisch und thermisch leitend mit dem ersten Zellpolverbinder (1.2) verbunden ist und – das wenigstens eine Temperierelement (4) zwei rechtwinklig zueinander angeordnete Abschnitte (4.1, 4.2) aufweist, wobei ein erster Abschnitt (4.1) parallel zu einer Flachseite des ersten Zellpolverbinders (1.2) und senkrecht zu einer Längsausrichtung der Einzelzellen (1.1) angeordnet ist, und wobei ein zweiter Abschnitt (4.2) parallel zur Längsausrichtung der Einzelzellen (1.1) angeordnet ist.Cell module ( 1 ) for an electric battery ( 2 ) with - a plurality of individual cells ( 1.1 ), - at least two cell pole connectors ( 1.2 . 1.3 ), by means of which the individual cells ( 1.1 ) are electrically connected in parallel or in series with each other, and - at least one tempering element ( 4 ) for tempering the individual cells ( 1.1 ), characterized in that the at least one tempering element ( 4 ) with a first cell pole connector ( 1.2 ) is thermally conductively connected, wherein - each individual cell ( 1.1 ) electrically and thermally conductively connected to the first cell pole connector ( 1.2 ) and - the at least one tempering element ( 4 ) two sections arranged at right angles to each other ( 4.1 . 4.2 ), wherein a first section ( 4.1 ) parallel to a flat side of the first cell pole connector ( 1.2 ) and perpendicular to a longitudinal orientation of the individual cells ( 1.1 ), and wherein a second section ( 4.2 ) parallel to the longitudinal orientation of the individual cells ( 1.1 ) is arranged. Zellmodul (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Zellpolverbinder (1.2) und dem wenigstens einen Temperierelement (4) eine elektrisch isolierende Wärmeleitfolie (5) angeordnet ist.Cell module ( 1 ) according to claim 1, characterized in that between the first cell pole connector ( 1.2 ) and the at least one tempering element ( 4 ) an electrically insulating heat conducting foil ( 5 ) is arranged. Zellmodul (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelzellen (1.1) elektrisch parallel miteinander verschaltet sind, wobei der erste Zellpolverbinder (1.2) die Minuspole der Einzelzellen (1.1) elektrisch miteinander verbindet.Cell module ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the individual cells ( 1.1 ) are electrically connected to each other in parallel, wherein the first Zellpolverbinder ( 1.2 ) the negative poles of the single cells ( 1.1 ) electrically interconnects. Zellmodul (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Zellpolverbinder (1.3) angeordnet ist, welcher die Pluspole der Einzelzellen (1.1) elektrisch miteinander verbindet.Cell module ( 1 ) according to claim 3, characterized in that a second Zellpolverbinder ( 1.3 ) is arranged, which the positive poles of the single cells ( 1.1 ) electrically interconnects. Zellmodul (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Zellpolverbinder (1.3) einen Trägerkörper (1.3.1) aus einem elektrisch isolierenden Material umfasst, in welchem die Einzelzellen (1.1) stoffschlüssig fixiert sind.Cell module ( 1 ) according to claim 4, characterized in that the second cell pole connector ( 1.3 ) a carrier body ( 1.3.1 ) of an electrically insulating material, in which the individual cells ( 1.1 ) are firmly bonded. Zellmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelzellen (1.1) jeweils einen kreiszylindrischen Querschnitt aufweisen.Cell module ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the individual cells ( 1.1 ) each have a circular cylindrical cross-section. Batteriemodul (3), umfassend eine Mehrzahl elektrisch seriell miteinander verschalteter Zellmodule (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – alle Zellmodule (1) thermisch mit einem gemeinsamen Temperierelement (4) gekoppelt sind und – an sich gegenüberliegenden Flachseiten des ersten Abschnitts (4.1) des Temperierelements (4) jeweils mehrere Zellmodule (1) nebeneinander angeordnet sind, wobei zwei sich jeweils gegenüberliegende Zellmodule (1) ein Zellmodulpaar bilden und jeweils mit ihren ersten Zellpolverbindern (1.2) mit der zugehörigen Flachseite des ersten Abschnitts (4.1) thermisch gekoppelt sind.Battery module ( 3 ), comprising a plurality of cell modules connected electrically in series with each other ( 1 ) according to any one of the preceding claims, wherein - all cell modules ( 1 ) thermally with a common tempering ( 4 ) and - on opposite flat sides of the first section ( 4.1 ) of the tempering element ( 4 ) several cell modules ( 1 ) are arranged side by side, wherein two cell modules ( 1 ) form a cell module pair and each with their first Zellpolverbindern ( 1.2 ) with the associated flat side of the first section ( 4.1 ) are thermally coupled. Batteriemodul (3) nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch vier Zellmodule (1), die elektrisch seriell miteinander verschaltet sind.Battery module ( 3 ) according to claim 7, characterized by four cell modules ( 1 ), which are electrically connected with each other in series. Elektrische Batterie (2), umfassend mindestens ein Batteriemodul (3) nach Anspruch 7 oder 8.Electric battery ( 2 ) comprising at least one battery module ( 3 ) according to claim 7 or 8. Elektrische Batterie (2) nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch ein weiteres Temperierelement (6), welches mit dem Temperierelement (4) des mindestens einen Batteriemoduls (3) thermisch gekoppelt ist, wobei das weitere Temperierelement (6) parallel zur Längsausrichtung der Einzelzellen (1.1) und senkrecht zur Flachseite des ersten Zellpolverbinders (1.2) der jeweiligen Zellmodule (1) ausgerichtet ist.Electric battery ( 2 ) according to claim 9, characterized by a further tempering element ( 6 ), which with the tempering ( 4 ) of the at least one battery module ( 3 ) is thermally coupled, wherein the further tempering ( 6 ) parallel to the longitudinal orientation of the individual cells ( 1.1 ) and perpendicular to the flat side of the first Zellpolverbinders ( 1.2 ) of the respective cell modules ( 1 ) is aligned.
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