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A T E N T A N S P R U C H E Batterie (2) mit einer Zellanordnung (1), wobei die Zellanordnung (1) mehrere Batteriezellen (5) aufweist, wobei die Zellanordnung (1) mindestens zwei Batterieabschnitte (6) aufweist und jeder Batterieabschnitt (6) aus mehreren Batteriezellen (5) besteht, wobei jede Batteriezelle (5) einen ersten und einen zweiten Endanschluss aufweist und wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Endanschluss jeder Batteriezelle (5) eine Batteriezellenlängsachse verläuft, wobei die Batteriezellenlängsachsen jedes Batterieabschnitts (6) jeweils parallel zueinander angeordnet sind, und wobei die Batterieabschnitte (6) benachbart zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen mindestens zwei benachbarten Batterieabschnitten (6) ein zumindest teilweise elektrisch und thermisch leitfähiges Kontaktierungsabschnittselement (7) mit einer ersten Seite (20)und einer zweiten Seite (26) angeordnet ist, das auf der ersten Seite (20) und auf der zweiten Seite (26) jeweils mindestens einen elektrisch und thermisch leitfähigen Kontaktierungsabschnitt (21) aufweist, wobei die Batterieabschnitte (6) so zueinander angeordnet sind, dass jedem Batterieabschnitt (6) eine Ebene zugeordnet werden kann, die senkrecht zu den Batteriezellenlängsachsen der Batteriezellen (5) des Batterieabschnitts (6) durch mindestens eine der Batteriezellen (5) des Batterieabschnitts (6) verläuft und wobei durch diese Ebene zu dem Batterieabschnitt (6) benachbarte Batterieabschnitte (6) nicht geschnitten werden, wobei die der ersten Seite (20) dieses Kontaktierungsabschnittselements (7) zugewandten Endanschlüsse elektrisch und thermisch leitfähig mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt (21) dieser ersten Seite (20) verbunden sind, wobei die der zweiten Seite (26) dieses Kontaktierungsabschnittselements (7) zugewandten Endanschlüsse elektrisch und thermisch leitfähig mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt (21) dieser zweiten Seite (26) verbunden sind und wobei Endanschlüsse der Batteriezellen (5) über das Kontaktierungsabschnittselement (7) elektrisch und thermisch leitfähig miteinander verbunden sind, sodass ein elektrischer Strom und ein Wärmestrom über die gesamte Zellanordnung (1) verteilt werden. Batterie (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt (21) der ersten Seite (20) verbundenen Endanschlüsse untereinander über das Kontaktierungsabschnittselement (7) elektrisch und thermisch leitfähig miteinander verbunden sind, wobei die mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt (21) der zweiten Seite (26) verbundenen Endanschlüsse untereinander über das Kontaktierungsabschnittselement (7) elektrisch und thermisch leitfähig miteinander verbunden sind, und wobei die mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt (21) der ersten Seite (20) verbundenen Endanschlüsse elektrisch und thermisch leitfähig mit den mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt (21) der zweiten Seite (26) verbundenen Endanschlüssen über das Kontaktierungsabschnittselement (7) verbunden sind, sodass die Batteriezellen (5) in einer elektrischen Reihen- und Parallelschaltung elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind und außerdem thermisch leitfähig miteinander verbunden sind. Batterie (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Batterieabschnitte (6) voneinander in Richtung einer Batteriezellenlängsachse eines der benachbarten Batterieabschnitte (6) beabstandet sind. Batterie (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezellen (5) benachbarter Batterieabschnitte (6) so angeordnet sind, dass mindestens eine durch eine Batteriezelle (5) eines Batterieabschnitts (6) verlaufende Achse, die parallel zu einer Batteriezellenlängsachse dieser Batteriezelle (5) verläuft, eine Batteriezelle (5) in einem benachbarten Batterieabschnitt (6) schneidet. Batterie (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezellen (5) benachbarter Batterieabschnitte (6) zueinander gegenüberliegend an einem Kontaktierungsabschnittselement (7) anliegen. Batterie (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezellen (5) aller Batterieabschnitte (6) der Batterie (2) zueinander parallel ausgerichtete Batteriezellenlängsachsen aufweisen . 7. Batterie (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterieabschnitte (6) der Batterie (2) hintereinander entlang einer Batterieachse angeordnet sind, die parallel zu den Batteriezellenlängsachsen verläuft . 8. Batterie (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass alle Batterieabschnitte der Batterie in einem Batterieraum liegen, wobei ein Batterieraumquerschnitt des Batterieraums senkrecht zur Batterieachse einem maximalen Batterieabschnittsquerschnitt einer Batterieabschnittsumhüllenden eines Batterieabschnitts senkrecht zur Batterieachse entspricht, wobei der maximale Batterieabschnittsquerschnitt der Batterieabschnittsquerschnitt eines Batterieabschnitts ist, der sämtliche Batterieabschnittsquerschnitte aller Batterieabschnitte entlang der Batterieachse einschließt . 9. Batterie (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Endanschlüsse der Batteriezellen (5) Batteriepluspole und die zweiten Endanschlüsse der Batteriezellen (5) Batterieminuspole bilden, wobei die Batteriezellen (5) eines Batterieabschnitts (6) mit einem Kontaktierungsabschnittselement (7) jeweils ausschließlich über Batteriepluspole oder ausschließlich über Batterieminuspole verbunden sind. 10. Batterie (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktierungsabschnittselement (7) plattenförmig ausgebildet ist. 11. Batterie (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktierungsabschnittselement (7) flächige Abschnitte aufweist, die stufenartig voneinander versetzt an dem Kontaktierungsabschnittselement (7) angeordnet sind. 12. Batterie (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Batterieanfangsbereich (8) und einem Batterieendbereich (9) der Zellanordnung (1) jeweils eine Druckplatte (3) angeordnet ist, wobei die Druckplatten (3) über Zugelemente (4) miteinander verbunden sind und dadurch die an dem mindestens einen Kontaktierungsabschnittselement (7) anliegenden Batteriezellen (5) an das mindestens eine Kontaktierungsabschnittselement (7) andrücken, und wobei der Batterieanfangsbereich (8) und der Batterieendbereich (9) durch Endanschlüsse an einem ersten Ende und an einem zweiten Ende der Zellanordnung (1) definiert werden. 13. Batterie (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezellen (5) in den Batterieabschnitten (6) in ersten und zweiten Zellebenen (15, 16) angeordnet sind, wobei die ersten und die zweiten Zellebenen (15, 16) alternierend innerhalb eines Batterieabschnitts (6) angeordnet sind, wobei entlang jeder Zellebene mindestens zwei Batteriezellen (5) angeordnet sind, wobei zwischen benachbarten Batteriezellen (5) in der ersten Zellebene (15) und benachbarten Batteriezellen (5) in der zweiten Zellebene (16) ein gleicher Abstand vorgegeben ist, wobei die Batteriezellen (5) in der ersten Zellebene (15) versetzt zu den Batteriezellen (5) in der zweiten Zellebene (16) angeordnet sind, und wobei die Batteriezellen (5) in allen Batterieabschnitten (6) gleichartig angeordnet sind, sodass innerhalb der Mantelfläche mindestens ein äußerer Durchtrittsabschnitt (17) gebildet wird, durch den eines der Zugelemente (4) hindurchgeführt ist. 14. Batterie (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezellen (5) in Eckbereichen der Batterieabschnitte (6) an zwei anderen Batteriezellen (5) anliegen und in Randbereichen der Batterieabschnitte (6) an drei anderen Batteriezellen (5) anliegen und dass alle Batteriezellen (5) , die nicht in einem Eckbereich oder einem Randbereich angeordnet sind, an sechs anderen Batteriezellen (5) anliegen. 15. Batterie (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Endanschlüsse eines Batterieabschnitts (6) unmittelbar an Endanschlüssen eines benachbarten Batterieabschnitts (6) elektrisch und thermisch leitfähig anliegen. 16. Batterie (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zellanordnung (1) mindestens eine Positionierungsplatte (10) angeordnet ist, durch die die Batteriezellen (5) des Batterieabschnitts (6) hindurchgeführt sind, wobei die Positionierungsplatte (10) mindestens eine Aussparung zur Durchführung von mindestens einer Batteriezelle (5) aufweist, und dass die Aussparung durch eine Hüllkurve um die Batteriezellen (5) des Batterieabschnitts (6) definiert wird, wobei die Aussparung die mindestens eine Batteriezellen (5) formschlüssig umgreift, um die mindestens eine Batteriezelle (5) innerhalb der Batterie (2) zu positionieren und zu stabilisieren. 17. Batterie (2) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Kontaktierungsabschnittselement (7) beidseitig jeweils eine Positionierungsplatte (10) angeordnet ist. 18. Batterie (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Kontaktierungsabschnittselement (7) thermisch leitfähig über ein Wärmeabfuhrelement (12) mit einer Wärmesenke verbunden ist. 19. Batterie (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellanordnung (1) von einem thermisch leitfähigen Gehäuse (33) umschlossen ist . 20. Batterie (2) nach Anspruch 18 und Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeabfuhrelement (12) mit dem Gehäuse (33) verbunden ist. 21. Batterie (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktierungsabschnittselement (7) als ein Metallkörper ausgebildet ist. 22. Batterie (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktierungsabschnittselement (7) als ein Leitergebildeelement ausgebildet ist, das teilweise aus einem nicht elektrisch leitfähigen Material besteht, wobei das Leitergebildeelement auf einer ersten Seite (20) und auf einer zweiten Seite (26) jeweils mindestens einen elektrisch und thermisch leitfähigen Kontaktierungsabschnitt (21) aufweist, und wobei jeder Kontaktierungsabschnitt (21) mit jedem anderen Kontaktierungsabschnitt (21) elektrisch und thermisch leitfähig verbunden ist. 23. Batterie (2) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass in dem nicht elektrisch leitfähigen Material des Leitergebildeelements ein Kern (11) aus einem elektrisch und thermisch leitfähigen Material angeordnet ist, wobei auf dem Kern (11) abgewandten Seiten des nicht elektrisch leitfähigen Materials jeweils der mindestens eine Kontaktierungsabschnitt (21) angeordnet ist, und wobei mindestens ein elektrisch und thermisch leitfähiges Durchführungselement (29) sich durch den Kern (11) und durch das auf dem Kern (11) beidseitig angeordnete, nicht elektrisch leitfähige Material erstreckt, wobei das Durchführungselement (29) gegenüber dem Kern (11) elektrisch isoliert ist und elektrisch leitfähig mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt (21) auf der ersten Seite (20) und mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt (21) auf der zweiten Seite (26) verbunden ist, sodass eine elektrisch und thermisch leitfähige Verbindung der Kontaktierungsabschnitte (21) auf der ersten Seite (20) mit den Kontaktierungsabschnitten (21) auf der zweiten Seite (26) durch das Durchführungselement (29) hergestellt wird und ein Wärmestrom durch den Kern (11) aufgenommen und aus dem Leitergebildeelement abgeführt werden kann. 24. Batterie (2) nach einem der Ansprüche 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass auf der ersten Seite (20) des Leitergebildeelements mindestens zwei Kontaktierungsabschnitte (21) und ein elektrisch und thermisch leitfähiger Verbindungsabschnitt (23) angeordnet sind, der die Kontaktierungsabschnitte (21) auf der ersten Seite (20) elektrisch und thermisch leitfähig miteinander verbindet, dass jedem Kontaktierungsabschnitt (21) auf der ersten Seite (20) eine elektrische Sicherung (24) zugeordnet ist und dass der Verbindungsabschnitt (23) mit jedem Kontaktierungsabschnitt (21) über eine diesem Kontaktierungsabschnitt (21) zugeordnete elektrische Sicherung (24) verbunden ist, wobei der Verbindungsabschnitt (23) mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt (21) auf der zweiten Seite (26) durch das nichtleitende Material des Leitergebildeelements hindurch elektrisch leitfähig über ein elektrisch leitfähiges Durchführungselement (29) verbunden ist, sodass jeder Kontaktierungsabschnitt (21) auf der ersten Seite (20) gegenüber jedem anderen Kontaktierungsabschnitt (21) auf der ersten Seite (20) des Leitergebildeelements und gegenüber jedem Kontaktierungsabschnitt (21) auf der zweiten Seite (26) des Leitergebildeelements durch mindestens eine elektrische Sicherung gesichert ist. |
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterie mit einer Zellanordnung, wobei die Zellanordnung mehrere
Batteriezellen aufweist, wobei die Zellanordnung mindestens zwei Batterieabschnitte aufweist und jeder
Batterieabschnitt aus mehreren Batteriezellen besteht, wobei jede Batteriezelle einen ersten und einen zweiten Endanschluss aufweist und wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Endanschluss jeder Batteriezelle eine
Batteriezellenlängsachse verläuft, wobei die
Batteriezellenlängsachsen jedes Batterieabschnitts jeweils parallel zueinander ausgerichtet sind, und wobei die
Batterieabschnitte benachbart zueinander angeordnet sind. Derartige Batterien sind aus dem Stand der Technik
hinlänglich bekannt und kommen zu vielen Zwecken zum
Einsatz. Aus dem Stand der Technik sind Batterien in unterschiedlichen Größen und mit einer unterschiedlichen Anzahl parallel und in Reihe geschalteter Batteriezellen bekannt, wodurch die von der Batterie bereitgestellte
Kapazität und die durch die Batterie bereitgestellte
Spannung an den jeweiligen Einsatzzweck angepasst werden kann. Ein insbesondere auch für die vorliegende Erfindung wichtiger Einsatzzweck ist die Verwendung von Batterien bei elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugen. Derartige Batterien können aber auch auf vielen anderen Einsatzgebieten zur Verwendung kommen. Bei den Batteriezellen kann es sich um Primär- oder
Sekundärzellen handeln, wobei die Batterie bei Verwendung von Sekundärzellen häufig auch als Akku-Pack bezeichnet wird. Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche
Batteriezellenarten bekannt, die sich vor allem durch die für die Batteriezellen verwendeten Elektrodenmaterialien und Elektrolyten unterscheiden. Derzeit kommen in vielen Anwendungen Akku-Packs mit Lithium-Ionen-Batteriezellen und Nickel-Metallhybrid-Batteriezellen zum Einsatz.
Üblicherweise werden für eine Batterie Batteriezellen eines Batteriezellentyps verwendet. Es ist für einige Anwendungen aber auch möglich und zweckmäßig, Batteriezellen
unterschiedlicher Batteriezellentypen einzusetzen.
Insbesondere bei großen Batterien, beispielsweise zum
Betrieb elektrisch angetriebener Kraftfahrzeuge, bei denen eine Vielzahl von Batteriezellen eingesetzt wird, treten innerhalb der Batterie unter anderem beim Laden mit
vergleichsweise hohen Stromstärken Bereiche mit hohen
Temperaturen auf, durch die der Lade- beziehungsweise
Entladevorgang der in dem Bereich hoher Temperatur
angeordneten Batteriezellen sowie deren Lebensdauer
beeinflusst wird. Die Bereiche erhöhter beziehungsweise hoher Temperaturen werden auch als Temperaturhotspots bezeichnet. Die Temperaturverteilung innerhalb der
Zellanordnung wird durch eine Vielzahl von Faktoren wie beispielsweise die Art der verwendeten Batteriezellen, die relative Anordnung der Batteriezellen zueinander, dem durch die Batteriezellen fließende Lade- beziehungsweise
Entladestrom und den Alterungszustand der jeweiligen
Batteriezelle beeinflusst. Als Aufgabe der Erfindung wird es angesehen, eine Batterie bereitzustellen, bei der das Auftreten von
Temperaturhotspots innerhalb der Batterie vermieden wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zwischen mindestens zwei benachbarten Batterieabschnitten ein zumindest teilweise elektrisch und thermisch
leitfähiges Kontaktierungsabschnittselement mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite angeordnet ist, das auf der ersten Seite und auf der zweiten Seite jeweils mindestens einen elektrisch und thermisch leitfähigen
Kontaktierungsabschnitt aufweist, wobei die
Batterieabschnitte so zueinander angeordnet sind, dass jedem Batterieabschnitt eine Ebene zugeordnet werden kann, die senkrecht zu den Batteriezellenlängsachsen der
Batteriezellen des Batterieabschnitts durch mindestens eine der Batteriezellen des Batterieabschnitts verläuft und wobei durch diese Ebene zu dem Batterieabschnitt
benachbarte Batterieabschnitte nicht geschnitten werden, wobei die der ersten Seite dieses
Kontaktierungsabschnittselements zugewandten Endanschlüsse elektrisch und thermisch leitfähig mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt dieser ersten Seite verbunden sind, wobei die der zweiten Seite dieses
Kontaktierungsabschnittselements zugewandten Endanschlüsse elektrisch und thermisch leitfähig mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt dieser zweiten Seite verbunden sind und wobei Endanschlüsse der Batteriezellen über das
Kontaktierungsabschnittselement elektrisch und thermisch leitfähig miteinander verbunden sind, sodass ein elektrischer Strom und ein Wärmestrom über die gesamte Zellanordnung verteilt werden.
Die Batteriezellen unterschiedlicher Batterieabschnitte sind so angeordnet, dass sie niemals vollständig
nebeneinander angeordnet sind. Einzelne Batteriezellen unterschiedlicher Batterieabschnitte können teilweise seitlich versetzt von Batteriezellen benachbarter
Batterieabschnitte angeordnet sein. Die Batteriezellen benachbarter Batterieabschnitte können jedoch nicht
vollständig nebeneinander angeordnet werden, da andernfalls keine Ebene vorliegt, die senkrecht zu den
Batteriezellenlängsachsen eines Batterieabschnitts durch mindestens eine der Batteriezellen des Batterieabschnitts verläuft und dabei keine Batteriezellen benachbarter
Batterieabschnitte schneidet.
Ein großer Teil der in den Batteriezellen hervorgerufenen thermischen Energie wird bei dem erfindungsgemäßen Aufbau über die Endanschlüsse der Batteriezellen durch die gesamte Zellenanordnung geleitet. Dabei erfolgt eine Verteilung der elektrischen und thermischen Energie zwischen den
Batteriezellen über die Kontaktierungsabschnittselemente . Die Endanschlüsse der Batteriezellen eignen sich zur
Übertragung der thermischen Energie in besonderer Weise, da sie thermisch leitend mit einem Inneren der Batteriezellen verbunden sind und selbst aus einem elektrisch und
thermisch gut leitenden Material bestehen. Dahingegen ist eine Kühlung und Wärmeabfuhr über einen Zellmantel einer Batteriezelle häufig weniger effizient, da der Zellmantel üblicherweise aus einem thermisch und elektrisch schlecht leitfähigen Material besteht. Falls die Batteriezellen hinsichtlich ihrer elektrischen und thermischen Leitfähigkeit gleichmäßig dimensioniert sind, ergibt sich eine gleichmäßige Verteilung des
elektrischen Stroms und des Wärmestroms innerhalb der
Batteriezellen. Ist die Wärmeleitfähigkeit und/oder der Widerstand einer oder mehrerer Batteriezellen vermindert, so wird durch den Aufbau erreicht, dass zumindest durch die verbleibenden Batteriezellen ein elektrischer Strom und ein Wärmestrom innerhalb der Batterie gleichmäßig verteilt wird. Eine gleichmäßige Verteilung des elektrischen Stroms und des Wärmestroms trägt dazu bei, Hotspots innerhalb der Batterie zu vermeiden.
Erfindungsgemäß wird es ermöglicht, thermische Energie aus den Batteriezellen über die einzelnen Batterieabschnitte hinweg zwischen den Batterieabschnitten und den einzelnen Batteriezellen zu verteilen. Ferner wird es durch die erfindungsgemäße Zellanordnung ermöglicht, einen
elektrischen Strom gleichmäßig auf die Batteriezellen zu verteilen. Eine gleichmäßige Verteilung des Stroms trägt zu einer gleichmäßigen Wärmeverteilung innerhalb der Batterie bei, da eine Batteriezelle durch einen höheren Strom stärker erwärmt wird. Ändert sich die Temperatur einer Batteriezelle, so ändert sich auch ihr elektrischer
Widerstand. Somit beeinflussen sich der elektrische
Widerstand und die Temperatur der Batteriezellen innerhalb einer Batterie gegenseitig. Daraus folgt, dass es besonders wichtig ist, sowohl den elektrischen Strom als auch die thermische Energie innerhalb einer Batterie gleichmäßig auf deren Batteriezellen zu verteilen. Erfindungsgemäß ist zwischen zwei Batterieabschnitten jeweils ein Kontaktierungsabschnittselement angeordnet. Hierbei handelt es sich um einen elektrisch und thermisch zumindest teilweise leitfähigen Körper. Dieser weist zumindest abschnittsweise Bereiche auf, die als
Kontaktierungsabschnitte geeignet sind. Batteriezellen der Batterie sind mit den Kontaktierungsabschnitten elektrisch und thermisch leitfähig verbunden. Dabei kann das
Kontaktierungsabschnittselement unterschiedliche
geometrische Ausgestaltungen aufweisen. Durch das
Kontaktierungsabschnittselement wird eine Kontaktierung de: Batteriezellen sowie eine Verteilung eines elektrischen Stroms und eines Wärmestroms zwischen den mit dem
Kontaktierungsabschnittselement elektrisch und thermisch leitfähig verbundenen Batteriezellen durch das
Kontaktierungsabschnittselement ermöglicht werden. Das Kontaktierungsabschnittselement ist vorzugsweise starr ausgebildet .
Die Batteriezellen innerhalb jedes Batterieabschnitts können im Hinblick auf ihre Batteriepolung übereinstimmend ausgerichtet sein. So können sämtliche Batteriezellen innerhalb eines Batterieabschnitts so ausgerichtet sein, dass sie jeweils mit einem ersten Endanschluss , der einen positiven Batteriepol bildet, ein erstes
Kontaktierungsabschnittselement kontaktieren und mit einem zweiten Endanschluss, der einen negativen Batteriepol bildet, ein zweites Kontaktierungsabschnittselement
kontaktieren. Die Batteriezellen müssen im Hinblick auf ihre Batteriepolung jedoch nicht notwendigerweise
übereinstimmend ausgerichtet sein. So ist es auch möglich, dass an einem Kontaktierungsabschnittselement an einer Seite sowohl Batteriepluspole als auch Batterieminuspole anliegen .
Es ist bevorzugt, wenn die mit dem mindestens einen
Kontaktierungsabschnitt der ersten Seite verbundenen
Endanschlüsse untereinander über das
Kontaktierungsabschnittselement elektrisch und thermisch leitfähig miteinander verbunden sind, wobei die mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt der zweiten Seite verbundenen Endanschlüsse untereinander über das
Kontaktierungsabschnittselement elektrisch und thermisch leitfähig miteinander verbunden sind, und wobei die mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt der ersten Seite verbundenen Endanschlüsse elektrisch und thermisch
leitfähig mit den mit dem mindestens einen
Kontaktierungsabschnitt der zweiten Seite verbundenen Endanschlüssen über das Kontaktierungsabschnittselement verbunden sind, sodass die Batteriezellen in einer
elektrischen Reihen- und Parallelschaltung elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind und außerdem thermisch leitfähig miteinander verbunden sind. Es hat sich
herausgestellt, dass bei einer solchen Verschaltung eine besonders gleichmäßige Verteilung von Wärme und
elektrischem Strom über alle Batteriezellen der Batterie hinweg eintritt.
Vorzugsweise sind benachbarte Batterieabschnitte
voneinander in Richtung einer Batteriezellenlängsachse eines der benachbarten Batterieabschnitte beabstandet zueinander angeordnet. Der Abstand zwischen den
Batterieabschnitten kann durch das
Kontaktierungsabschnittselement hergestellt werden. Gemäß dieser räumlichen Ausgestaltung können die Batteriezellen unterschiedlicher Batteriezellen nicht in einer Richtung senkrecht zu den Batteriezellenlängsachsen nebeneinander angeordnet sein, sondern sind stets zueinander versetzt in Richtung einer Batteriezellenlängsachse eines der
benachbarten Batterieabschnitte voneinander beabstandet.
Erfindungsgemäß ist es ferner möglich, dass die
Batteriezellen benachbarter Batterieabschnitte so
angeordnet sind, dass mindestens eine durch eine
Batteriezelle eines Batterieabschnitts verlaufende Achse, die parallel zu einer Batteriezellenlängsachse dieser Batteriezelle verläuft, eine Batteriezelle in einem
benachbarten Batterieabschnitt schneidet.
Somit sind die Batteriezellen benachbarter
Batterieabschnitte so zueinander angeordnet, dass sich Querschnitte der Batteriezellen zumindest teilweise
überlappen, wenn ein Querschnitt einer Batteriezelle in Richtung der Batteriezellenlängsachse dieser Batteriezelle verschoben wird.
Ferner kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Batteriezellen benachbarter Batterieabschnitte zueinander gegenüberliegend an einem Kontaktierungsabschnittselement anliegen. Dies setzt voraus, dass die Anordnung der
Batteriezellen in benachbarten Batterieabschnitten
übereinstimmt. Erfindungsgemäß ist es jedoch auch möglich, dass die Batteriezellen in benachbarten Batterieabschnitten zueinander unterschiedlich angeordnet sind. Demgemäß können auch einige oder alle Batteriezellen so an dem
Kontaktierungsabschnittselement anliegen, dass jeweils an einer gegenüberliegenden Seite des Kontaktierungsabschnittselements keine Batteriezelle eines benachbarten Batterieabschnitts anliegt.
Es ist besonders bevorzugt, wenn die Batteriezellen aller Batterieabschnitte der Batterie zueinander parallel
ausgerichtete Batteriezellenlängsachsen aufweisen. Somit weisen alle Batteriezellen in einer Batterie eine
übereinstimmende Ausrichtung in Richtung einer
Batterieachse auf. Eine solchermaßen aufgebaute Batterie kann aufgrund dieses Aufbaus Kräfte, die in Richtung der Batterieachse auf die Batterie ausgeübt werden, besonders gut aufnehmen. Ein solcher Aufbau ist besonders dann vorteilhaft, wenn die Batteriezellen benachbarter
Batterieabschnitte sämtlich zueinander gegenüberliegend an dem Kontaktierungsabschnittselement angeordnet sind. Somit können Kräfte von einer Batteriezelle in Richtung der
Batterieachse über das Kontaktierungsabschnittselement in vorteilhafter Weise an eine gegenüberliegende Batteriezelle in einem benachbarten Batterieabschnitt übertragen werden.
Wenn alle Batteriezellen der Batterie zueinander parallel ausgerichtete Batteriezellenlängsachsen aufweisen, so ist es vorteilhaft, wenn die Batterieabschnitte der Batterie hintereinander entlang einer Batterieachse angeordnet sind, die parallel zu den Batteriezellenlängsachsen verläuft. Die Batterieabschnitte sind somit nicht zueinander in einer Richtung senkrecht zu dieser Batterieachse angeordnet.
Kräfte innerhalb der Batterie können besonders gut entlang der Batteriezellenlängsachsen der Batteriezellen durch die gesamte Zellanordnung übertragen werden. Es ist ganz besonders vorteilhaft, wenn alle
Batterieabschnitte der Batterie in einem Batterieraum liegen, wobei ein Batterieraumquerschnitt des Batterieraums senkrecht zur Batterieachse einem maximalen
Batterieabschnittsquerschnitt einer
Batterieabschnittsumhüllenden eines Batterieabschnitts senkrecht zur Batterieachse entspricht, wobei der maximale Batterieabschnittsquerschnitt der
Batterieabschnittsquerschnitt eines Batterieabschnitts ist, der sämtliche Batterieabschnittsquerschnitte aller
Batterieabschnitte entlang der Batterieachse einschließt. Die Batterieabschnittsumhüllenden werden durch
Mantelflächen der jeweils außen liegenden Batteriezellen des jeweiligen Batterieabschnitts gebildet. Durch einen Batterieabschnitt wird somit ein Querschnitt eines
Batterieabschnitts definiert, dessen Fläche entweder genau so groß oder größer ist als die Fläche der Querschnitte aller anderen Batterieabschnitte der Batterie.
Vorzugsweise bilden die ersten Endanschlüsse der
Batteriezellen Batteriepluspole und die zweiten
Endanschlüsse der Batteriezellen bilden Batterieminuspole, wobei die Batteriezellen eines Batterieabschnitts mit einem Kontaktierungsabschnittselement jeweils ausschließlich über Batteriepluspole oder ausschließlich über Batterieminuspole verbunden sind. Dabei wird ein
Kontaktierungsabschnittselement bevorzugt auf einer ersten Seite ausschließlich über Batteriepluspole und auf einer zweiten Seite ausschließlich über Batterieminuspole
kontaktiert. Dies ermöglicht eine elektrische und
thermische Parallel- und Reihenschaltung innerhalb der Batterie über alle Batteriezellen und alle Kontaktierungsabschnittselemente innerhalb der Batterie hinweg. Nachfolgend sollen ersten Endanschlüsse der
Batteriezellen, die Batteriepluspole bilden, als positive Endanschlüsse bezeichnet werden. Zweite Endanschlüsse der Batteriezellen, die Batterieminuspole bilden, sollen nachfolgend als negative Endanschlüsse bezeichnet werden.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist das Kontaktierungsabschnittselement plattenförmig
ausgebildet. Ein plattenförmiges
Kontaktierungsabschnittselement zeichnet sich durch eine ir einem Verhältnis zu seiner Höhe und Breite geringe Tiefe aus. Ein plattenförmiges Kontaktierungsabschnittselement lässt sich besonders einfach zwischen benachbarten
Batterieabschnitten anordnen, um diese miteinander
elektrisch und thermisch leitfähig zu verbinden. Alle
Kontaktierungsabschnitte eines plattenförmigen
Kontaktierungsabschnittselements auf einer Seite des
Kontaktierungsabschnittselements verlaufen in einer Ebene. Alternativ kann das Kontaktierungsabschnittselement nicht plattenförmig ausgebildet sein, sondern lediglich flächige Abschnitte aufweisen, die stufenartig voneinander versetzt an dem Kontaktierungsabschnittselement angeordnet sind. Vorteilhaft ist dabei ein Kontaktierungsabschnittselement , das beidseitig Kontaktierungsabschnitte aufweist, die stufenartig voneinander versetzt angeordnet sind. Das Kontaktierungsabschnittselement kann so ausgebildet sein, dass darauf vorgesehene Kontaktierungsabschnitte auf einer Seite des Kontaktierungsabschnitts in zwei
unterschiedlichen Ebenen oder in mehr als zwei
unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind. Vorzugsweise ist an einem Batterieanfangsbereich und einem Batterieendbereich der Zellanordnung jeweils eine
Druckplatte angeordnet, wobei die Druckplatten über
Zugelemente miteinander verbunden sind und dadurch die an dem mindestens einen Kontaktlerungsabschnittselement anliegenden Batteriezellen an das mindestens eine
Kontaktlerungsabschnittselement andrücken, und wobei der Batterieanfangsbereich und der Batterieendbereich durch Endanschlüsse an einem ersten Ende und an einem zweiten Ende der Zellanordnung definiert werden. Die Komponenten innerhalb der Zellanordnung werden hierdurch miteinander verpresst. Dabei üben die Druckplatten eine Anpresskraft auf die Batteriezellen aus. Die Druckplatte kann
erfindungsgemäß die Anpresskraft an dem
Batterieanfangsbereich beziehungsweise an dem
Batterieendbereich unmittelbar auf die Batteriezellen ausüben. So kann die Druckplatte unmittelbar an
Endanschlüssen der Batteriezellen anliegen. Die Druckplatte kann die Anpresskraft an dem Batterieanfangsbereich
beziehungsweise an dem Batterieendbereich alternativ jedoch auch indirekt auf die Batteriezellen ausüben. So kann zwischen der Druckplatte und den Batteriezellen
erfindungsgemäß eine zusätzliche Schicht vorgesehen sein. Diese zusätzliche Schicht kann elektrisch nichtleitend und/oder elastisch ausgeführt sein. Ferner kann es
vorgesehen sein, dass zwischen einer Druckplatte und einem Batterieanfangsbereich beziehungsweise einem
Batterieendbereich ein Kontaktlerungsabschnittselement angeordnet ist.
Erfindungsgemäß können die Druckplatten flächig ausgebildet sein, es sind jedoch auch abweichende Bauformen der Druckplatten möglich. Die Zugelemente sind jeweils mit den Druckplatten verbunden. Dabei sind die Zugelemente
solchermaßen zwischen den Druckplatten verspannt, dass sie eine Zugkraft auf die Druckplatten ausüben. Bedingt durch die Zugkraft können die Druckplatten wiederum die bereits beschriebene Anpresskraft auf die Zellanordnung ausüben. Die Anpresskraft wird über alle Batterieabschnitte der Zellanordnung hinweg innerhalb der Batterie übertragen. Dadurch werden die Batteriezellen besonders gut mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnittselement innerhalb der Zellanordnung kontaktiert, denn durch eine hohe
Anpresskraft wird eine Kontaktierungsflache zwischen den Kontaktierungsabschnittselementen und Endanschlüssen der Batteriezellen vergrößert.
Die Zugelemente können als Stangen, als Rohre oder als sonstige längliche Elemente ausgebildet sein. Vorzugsweise sind die Stangen aus einem Metall, ganz besonders bevorzugt aus Stahl ausgeführt. Die Stangen können alternativ jedoch auch aus einem besonders stabilen Kunststoff oder aus einem Verbundmaterial ausgeführt sein.
Durch ein Verpressen können ein elektrischer Strom und ein Wärmestrom besonders gut innerhalb der Batterie verteilt werden. Ferner wird die Batterie dadurch in einem
besonderen Maße stabilisiert, sodass sie auch starken mechanischen Belastungen widerstehen kann. Dies ist
insbesondere dann von Vorteil , wenn eine Batterie solchen mechanischen Belastungen regelmäßig ausgesetzt ist.
Vorzugsweise sind die Batteriezellen in den
Batterieabschnitten in ersten und zweiten Zellebenen angeordnet, wobei die ersten und die zweiten Zellebenen alternierend innerhalb eines Batterieabschnitts angeordnet sind, wobei entlang jeder Zellebene mindestens zwei
Batteriezellen angeordnet sind, wobei zwischen benachbarten Batteriezellen in der ersten Zellebene und benachbarten Batteriezellen in der zweiten Zellebene ein gleicher
Abstand vorgegeben ist, wobei die Batteriezellen in der ersten Zellebene versetzt zu den Batteriezellen in der zweiten Zellebene angeordnet sind, und wobei die
Batteriezellen in allen Batterieabschnitten gleichartig angeordnet sind, sodass innerhalb der Mantelfläche
mindestens ein äußerer Durchtrittsabschnitt gebildet wird, durch den eines der Zugelemente hindurchgeführt ist. Die Batteriezellen in einer ersten Zellebene beziehungsweise in einer zweiten Zellebene können dabei voneinander beliebig beabstandet sein. Sie können so weit voneinander
beabstandet sein, dass innere Durchtrittsabschnitte in der Zellanordnung vorliegen, durch die Zugelemente
hindurchgeführt werden können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung liegen die Batteriezellen in Eckbereichen der Batterieabschnitte an zwei anderen Batteriezellen und in Randbereichen der Batterieabschnitte an drei oder vier anderen Batteriezellen an, wobei alle Batteriezellen, die nicht in einem
Eckbereich oder einem Randbereich angeordnet sind, an sechs anderen Batteriezellen anliegen und wobei jeder
Kontaktierungsabschnitt eine übereinstimmende Zellanordnung aufweist, sodass innerhalb der Mantelfläche mindestens ein äußerer Durchtrittsabschnitt gebildet wird, durch den eines der Zugelemente hindurchgeführt ist. Gemäß dieser Anordnung liegen die Batteriezellen seitlich direkt aneinander an, wodurch sie besonders gut miteinander gepackt sind. Es lässt sich somit in jedem Batterieabschnitt eine besonders große Zahl von Batteriezellen anordnen. Dabei ergeben sich äußere Durchtrittsabschnitte zwischen den Batteriezellen und einer die Batteriezellen umhüllenden Mantelfläche. Es sind erfindungsgemäß jedoch auch abweichende Anordnungen der Batteriezellen innerhalb der Batterieabschnitte
möglich . Erfindungsgemäß kann innerhalb der Batterieabschnitte jeweils mindestens eine Batteriezelle entnommen sein, sodass innerhalb der Mantelfläche mindestens ein innerer Durchtrittsabschnitt gebildet wird, durch den eines der Zugelemente hindurchgeführt ist. Die Entnahme einer zusätzlichen Batteriezelle ist sowohl bei einer versetzten Anordnung der Batteriezellen als auch bei einer sonstigen Anordnung der Batteriezellen innerhalb der Batterie
möglich. Hierdurch lässt sich zusätzlicher Raum innerhalb der Batterie gewinnen, der als Durchtrittsabschnitt dienen kann.
Es ist vorteilhaft, wenn die Druckplatten als Metallplatten ausgebildet sind. Metallplatten sind ausreichend stabil, sodass über sie eine Zugkraft von den Zugelementen auf die Zellanordnung übertragen werden kann. Die Metallplatten können dabei in Abhängigkeit von einer gewünschten Zugkraft unterschiedlich dick ausgeführt sein. Wird eine hohe
Zugkraft gewünscht, so muss die Metallplatte besonders dick ausgeführt sein. Vorzugsweise ist die Metallplatte 3 bis 20 mm dick ausgeführt, ganz besonders bevorzugt ist sie 5 mm dick ausgeführt. Die Metallplatten können
erfindungsgemäß aus Kupfer, aus Aluminium oder aus einem sonstigen sehr gut wärmeleitfähigen Material ausgebildet sein. Alternativ ist es möglich, die Druckplatten nicht aus Metall auszuführen. So können die Druckplatten
erfindungsgemäß aus einem harten Kunststoff ausgeführt sein.
Bevorzugt sind die Zugelemente durch Ausnehmungen in den Druckplatten hindurchgeführt, wobei die Zugelemente in den Druckplatte verschraubt sind und/oder mit Hilfe von Muttern an den Druckplatten verschraubt sind. Eine
Schraubverbindung erlaubt es, eine durch die Zugelemente auf die Druckplatten auszuübende Zugkraft genau
einzustellen. Es sind erfindungsgemäß jedoch auch sonstige Festlegungsmittel verwendbar, um die Zugelemente an den Aussparungen so festzulegen, dass die Zugelemente eine
Zugkraft auf die Druckplatten ausüben. Erfindungsgemäß ist es möglich, dass die Zugelemente aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material gefertigt sind. Hierdurch kann es verhindert werden, dass ein elektrischer Strom über die Zugelemente geführt ist. Dies ist insbesondere bei
Ausführungsvarianten der Erfindung von Bedeutung, bei denen die Druckplatten elektrischen Strom führen. Alternativ ist es möglich, dass die Zugelemente mit einem elektrisch nicht leitfähigen Material beschichtet sind, um die Zugelemente elektrisch zu isolieren.
Vorzugsweise sind die Zugelemente solchermaßen mit den Druckplatten verbunden, dass auf jede Druckplatte durch di mit ihr verbundenen Zugelemente eine Druckkraft von
mindestens 50 N, bevorzugt mindestens 100 N und besonders bevorzugt mindestens 200 N in Richtung der
Batterieabschnitte ausgeübt wird. Hierdurch werden die Batteriezellen und die Kontaktlerungsabschnittselemente innerhalb der Batterie besonders gut ström- und
wärmeleitend miteinander kontaktiert. Außerdem ist die Zellanordnung besonders stabil, wenn eine entsprechend hohe Zugkraft auf die Zellanordnung ausgeübt wird.
Bevorzugt weist mindestens eine Druckplatte Kühlrippen auf. Durch Kühlrippen wird eine Oberfläche der Druckplatten vergrößert, sodass die Druckplatten Wärme besser abführen können. Somit kann aus den Stirnseiten der Batterie Wärme aus der Zellanordnung über die Druckplatten in
vorteilhafter Weise abgeführt werden. Kühlrippen eignen sich besonders dann, wenn die Druckplatten aus einem Metall wie Kupfer oder Aluminium ausgeführt ist.
Vorzugsweise liegen Endanschlüsse eines Batterieabschnitts unmittelbar an Endanschlüssen eines benachbarten
Batterieabschnitts elektrisch und thermisch leitfähig an. Dabei liegen ganz besonders bevorzugt positive
Endanschlüsse unmittelbar an negativen Endanschlüssen eines benachbarten Batterieabschnitts an. Demgemäß sind zwei oder mehr Batteriezellen in Reihe geschaltet, ohne dass dabei direkt benachbarte Batteriezellen durch ein
Kontaktierungsabschnittselement voneinander separiert sind. Ein solcher Aufbau kann vorgesehen werden, wenn eine ausreichende Verteilung eines elektrischen Stroms und eines Wärmestroms innerhalb einer Batterie auch mit einer
geringen Zahl von Kontaktierungsabschnittselementen
innerhalb der Zellanordnung möglich ist. Ob dies der Fall ist, wird maßgeblich durch kapazitive und weitere
Eigenschaften der Batteriezellen bestimmt. Gemäß eine besonderen Ausführungsform der Erfindung sind die Batteriezellen als Rundzellen ausgebildet. Rundzellen weisen einen zylinderförmigen Grundkörper mit an auf den einander gegenüberliegenden Seitenflächen angeordneten Endanschlüssen auf. Rundzellen weisen innerhalb einer
Batterieanordnung gegenüber einer herkömmlichen
quaderförmigen Coffee-Bag-Zelle den Vorteil auf, dass innerhalb einer Zellanordnung zwischen den Rundzellen aufgrund deren Geometrie Hohlräume vorhanden sind. Diese Hohlräume sind besonders dann von Vorteil, wenn es
innerhalb der Batterie zu einer Fehlfunktion kommt, bei der eine oder mehrere Batteriezellen aufplatzen oder sogar explodieren. Bei einer herkömmlichen Batterieanordnung mit einer oder mehreren Coffee-Bag-Zellen verbleibt innerhalb der Batterie kein Raum, in dem sich die aufplatzenden oder explodierenden Batteriezellen ausdehnen können. Die
überschüssige Energie kann nicht abgeführt werden, wodurch bei einer Batterieanordnung mit vielen Zellen im
schlimmsten Fall eine Explosion der gesamten Batterie droht. Bei einer Zellanordnung auf der Grundlage von
Rundzellen ist diese Gefahr deutlich vermindert.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist in der Zellanordnung mindestens eine Positionierungsplatte angeordnet, durch die die Batteriezellen des
Batterieabschnitts hindurchgeführt sind, wobei die
Positionierungsplatte eine Aussparung aufweist, durch die die Batteriezellen hindurchgeführt sind, und wobei die Aussparung durch eine Hüllkurve um die Batteriezellen des Batterieabschnitts definiert wird, sodass die Aussparung die Batteriezellen formschlüssig umgreift, um die
Batteriezellen innerhalb der Batterie zu positionieren und zu stabilisieren. Dabei berührt eine Randfläche der
Aussparung nicht notwendigerweise alle Batteriezellen, die durch die Aussparung hindurchgeführt sind. Auch auf
Batteriezellen, die nicht von einer Seitenfläche der
Aussparung berührt werden, wird indirekt eine
stabilisierende Wirkung durch benachbarte Batteriezellen ausgeübt, die unmittelbar an einer Seitenfläche der
Aussparung anliegen. Die Positionierungsplatte kann aus Metall, Kunststoff, Holz oder einem sonstigen Material ausgeführt sein. Die Positionierungsplatte kann alternativ nicht bloß eine Aussparung, sondern eine zusammenhängende Fläche aufweisen, die mehrere Aussparungen aufweist, wobei durch jede Aussparung mindestens eine Batteriezelle
hindurchgeführt ist, und wobei jede Aussparung durch eine Hüllkurve um die mindestens eine durch sie hindurchgeführte Batteriezelle definiert wird, sodass die Aussparung die mindestens eine Batteriezelle formschlüssig umgreift, um die mindestens eine Batteriezelle innerhalb der Batterie zu positionieren und zu stabilisieren.
Es ist vorteilhaft, wenn an jedem
Kontaktierungsabschnittselement beidseitig jeweils eine Positionierungsplatte angeordnet ist. Hierdurch werden die Batteriezellen in den Bereichen der Batterie besonders gut stabilisiert, in denen sie die
Kontaktierungsabschnittselemente kontaktieren .
Insbesondere, wenn die Kontaktierungsabschnittselemente besonders gestaltete Kontaktierungsbereiche aufweist, an denen diese zu kontaktieren ist, ist eine solche Anordnung der Positionierungsplatten vorteilhaft. Die positiven
Endanschlüsse und die negativen Endanschlüsse können dann im Bereich der Kontaktlerungsabschnittselemente besonders genau positioniert werden.
Vorzugsweise ist mindestens ein
Kontaktlerungsabschnittselement thermisch leitfähig über ein Wärmeabfuhrelement mit einer Wärmesenke verbunden. Die Wärmesenke sollte sich dabei außerhalb der Batterie befinden, kann aber auch einen Teil der Batterie bilden. Durch ein entsprechend angeordnetes Wärmeabfuhrelement lässt sich ein Wärmestrom aus der Zellanordnung abführen.
Die Zellanordnung kann erfindungsgemäß von einem thermisch leitfähigen Gehäuse umschlossen sein. Da das Gehäuse thermisch leitfähig ist, eignet es sich dazu, als eine Wärmesenke Wärme aus der Zellanordnung aufzunehmen und optional an weitere Wärmesenken zu übertragen, mit denen e thermisch leitfähig verbunden ist. Das vorhergehend beschriebene Wärmeabfuhrelement kann mit dem Gehäuse thermisch leitfähig verbunden sein. Das Gehäuse ist vorzugsweise aus einem Metall gefertigt, besonders
bevorzugt aus Eisen, Aluminium oder einer Metalllegierung. Ein solches Gehäuse ist dazu geeignet, die Zellanordnung vor äußeren Einwirkungen zu schützen. Das Gehäuse weist vorzugsweise zwei Öffnungen auf, auf welche die
Druckplatten aufgesetzt werden. Das Gehäuse kann
erfindungsgemäß längliche Aussparungen als
Belüftungsschlitze aufweisen.
Das Kontaktlerungsabschnittselement kann erfindungsgemäß als ein Metallkörper ausgebildet sein. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn der Metallkörper aus Kupfer oder Aluminium gefertigt ist. Metallkörper weisen eine hervorragende elektrische und thermische Leitfähigkeit auf. Eine Vielzahl von Batteriezellen lässt sich durch einen Metallkörper parallel und in Reihe schalten. Die
Kontaktierungsabschnitte auf dem Metallkörper müssen keine besondere Ausgestaltung aufweisen. Sie können
erfindungsgemäß jedoch als Erhebungen ausgeführt sein oder Erhebungen aufweisen. Der Metallkörper kann plattenförmig ausgeführt oder eine stufenartig ausgebildete Oberfläche aufweisen. Abweichende geometrische Ausgestaltungen des Metallkörpers sind erfindungsgemäß ebenfalls möglich.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Kontaktierungsabschnittselement als ein
Leitergebildeelement ausgebildet, das teilweise aus einem nicht elektrisch leitfähigen Material besteht, wobei das Leitergebildeelement auf einer ersten Seite und auf einer zweiten Seite jeweils mindestens einen elektrisch und thermisch leitfähigen Kontaktierungsabschnitt aufweist, und wobei jeder Kontaktierungsabschnitt mit jedem anderen
Kontaktierungsabschnitt elektrisch und thermisch leitfähig verbunden ist. Hierzu können erfindungsgemäß in das nicht elektrisch leitfähige Material des
Kontaktierungsabschnittselements elektrisch und thermisch leitfähige Materialien eingebettet sein. Das
Leitergebildeelement erlaubt es, eine elektrische und thermische Verbindung der Batteriezellen herzustellen. Bei einem als ein Leitergebildeelement ausgeführten
Kontaktierungsabschnittselement ist es besonders
vorteilhaft, wenn die Batteriezellen der Batterie mit einer vergleichsweise hohen Kraft an dieses angedrückt werden, sodass eine besonders gut elektrisch und thermisch
leitfähige Verbindung zwischen den Batteriezellen und der dem Kontaktierungsabschnittselement entsteht. Bei dem
Leitergebildeelement kann es sich um eine Platine handeln. Es kann sich dabei jedoch auch um ein räumlich abweichend ausgebildetes Element handeln. So kann das
Leitergebildeelement erfindungsgemäß eine Quaderform oder eine sonstige Form aufweisen.
Erfindungsgemäß kann in dem nicht elektrisch leitfähigen Material des Leitergebildeelements ein Kern aus einem elektrisch und thermisch leitfähigen Material flächig angeordnet sein, wobei auf dem Kern abgewandten Seiten des nicht elektrisch leitfähigen Materials jeweils der
mindestens eine Kontaktierungsabschnitt angeordnet ist, und wobei mindestens ein elektrisch und thermisch leitfähiges Durchführungselement sich durch den Kern und durch das auf dem Kern beidseitig angeordnete, nicht elektrisch
leitfähige Material erstreckt, wobei das
Durchführungselement gegenüber dem Kern elektrisch isoliert ist und elektrisch leitfähig mit dem mindestens einen
Kontaktierungsabschnitt auf der ersten Seite und mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt auf der zweiten Seite verbunden ist, sodass eine elektrisch und thermisch leitfähige Verbindung der Kontaktierungsabschnitte auf der ersten Seite mit den Kontaktierungsabschnitten auf der zweiten Seite durch das Durchführungselement hergestellt wird und ein Wärmestrom durch den Kern aufgenommen und aus dem Leitergebildeelement abgeführt werden kann. Somit können in einer Batterie mit einem solchen
Leitergebildeelement nicht nur ein elektrischer Strom und ein Wärmestrom in der Zellanordnung der Batterie verteilt werden, sondern auch durch den Kern aufgenommen werden. Hierdurch wird es ermöglicht, den Wärmestrom aus dem Leitergebildeelement und damit auch aus der Zellanordnung über den Kern abzuführen. Der Kern kann erfindungsgemäß aus dem Leitergebildeelement herausgeführt und thermisch leitfähig mit einer Wärmesenke verbunden sein. Alternativ kann der thermisch leitfähige Kern mit einem
Wärmeabfuhrelement verbunden sein, das thermisch leitfähig mit einer Wärmesenke verbunden ist.
Die Batterie kann ferner so ausgestaltet sein, dass auf der ersten Seite des darin vorgesehenen Leitergebildeelements mindestens zwei Kontaktierungsabschnitte und ein elektrisch und thermisch leitfähiger Verbindungsabschnitt angeordnet sind, der die Kontaktierungsabschnitte auf der ersten Seite elektrisch und thermisch leitfähig miteinander verbindet, dass jedem Kontaktierungsabschnitt auf der ersten Seite eine elektrische Sicherung zugeordnet ist und dass der Verbindungsabschnitt mit jedem Kontaktierungsabschnitt über eine diesem Kontaktierungsabschnitt zugeordnete elektrische Sicherung verbunden ist, wobei der Verbindungsabschnitt mit dem mindestens einen Kontaktierungsabschnitt auf der zweiten Seite durch das elektrisch nicht leitfähige
Material der Platine hindurch elektrisch leitfähig über ein elektrisch leitfähiges Durchführungselement verbunden ist, sodass jeder Kontaktierungsabschnitt auf der ersten Seite gegenüber jedem anderen Kontaktierungsabschnitt auf der ersten Seite des Leitergebildeelements und gegenüber jedem Kontaktierungsabschnitt auf der zweiten Seite des
Leitergebildeelements durch mindestens eine elektrische Sicherung gesichert ist. Somit lassen sich die
Batteriezellen gegenüber einander mittels des
Leitergebildeelements elektrisch sichern. Dies ist
insbesondere dann vorteilhaft, wenn ein Widerstand einer Batteriezelle aufgrund eines Fehlers zusammenbricht, sodass ein zu hoher Strom durch diese Batteriezelle fließt. In diesem Fall wird eine elektrische Sicherung ausgelöst, die einem Kontaktierungsabschnitt des Leitergebildeelements zugeordnet ist, der mit einem positiven oder mit einem negativen Endanschluss dieser Batteriezelle elektrisch und thermisch leitfähig verbunden ist. Dadurch wird diese fehlerhafte Batteriezelle von der Zellanordnung elektrisch isoliert .
Bevorzugt ist unter jedem Kontaktierungsabschnitt des
Leitergebildeelements ein elastisches Material angeordnet, das unter Einwirkung einer Anpresskraft auf den
Kontaktierungsabschnitt elastisch verformbar ist. Das elastische Material kann erfindungsgemäß in dem nicht leitfähigen Material des Leitergebildeelements unter dem Kontaktierungsabschnitt angeordnet sein. Wird eine
Anpresskraft auf den Kontaktierungsabschnitt ausgeübt, so werden sowohl der Kontaktierungsabschnitt als auch das elastische Material deformiert. Somit ist es möglich, eine besonders gute elektrische und thermisch leitfähige
Verbindung zwischen einem Kontaktierungsabschnitt und einer Batteriezelle herzustellen. Aufgrund der lokalen
Deformierung des Leitergebildeelements kann dessen
unerwünschte Verformung in weiteren Abschnitten oder gar eine Beschädigung des Leitergebildeelements vermieden werden, wenn Batteriezellen an die Kontaktierungsabschnitte herangedrückt werden. Gemäß einer alternativen
Ausführungsform kann ein Material, aus dem der
Kontaktierungsabschnitt besteht, elastisch ausgebildet sein. So kann ein Kontaktierungsabschnitt des
Leitergebildeelements aus einem elastischen Material ausgebildet sein, das elektrisch und thermisch leitfähig ist .
Es ist ferner bevorzugt, wenn das
Kontaktierungsabschnittselement , insbesondere wenn es als ein Leitergebildeelement ausgeführt ist, an seinen
Kontaktierungsabschnitten Federelemente aufweist. Die Federelemente können aus einem elektrisch und thermisch leitfähigen Material bestehen, beispielsweise aus einem Metall. Die Federelemente sind elektrisch und thermisch leitfähig mit den Kontaktierungsabschnitten des
Kontaktierungsabschnittselements verbunden. Aufgrund des gewählten Materials und ihres Aufbaus sind die
Federelemente elastisch verformbar. Die Federelemente können gemäß möglichen Ausführungsformen der Erfindung Schraubenfedern oder auch ein Federn aus einem
schwammartigen Material oder aus einem elastischen Gewebe sein. Sie dienen dazu, eine verbesserte Kontaktierung zwischen den Batteriezellen der Batterie und dem
Kontaktierungsabschnittselement herzustellen. Außerdem erlauben sie einen Ausgleich der Anpresskräfte zwischen de Batteriezellen und den Kontaktierungsabschnittselementen innerhalb der Batterie, sodass einer ungewünschten
abschnittsweisen Verformung des
Kontaktierungsabschnittselements vorgebeugt wird. Ferner wird auch ein gleichmäßigerer Anpressdruck auf alle
Batteriezellen eines Batterieabschnitts hergestellt, wenn die Zellanordnung verpresst wird. Dies ist wünschenswert, da hierdurch elektrische und thermische
Übergangswiderstände zwischen den Batteriezellen und den Kontaktierungsabschnittselementen reduziert werden. Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den
Zeichnungen dargestellt. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Zellanordnung einer erfindungsgemäßen Batterie,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Abschnitts der Zellanordnung der Batterie gemäß Fig. 1 in einer
Schnittansieht ,
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines als eine Platine ausgeführten Kontaktlerungsabschnittselements in einer Ansicht auf eine erste Seite des
Kontaktierungsabschnittselements ,
Fig. 4 eine schematische Darstellung des
Kontaktlerungsabschnittselements gemäß Fig. 3 in einer
Ansicht auf eine zweite Seite des
Kontaktierungsabschnittselements ,
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines als eine Platine ausgeführten
Kontaktlerungsabschnittselements mit einer
Durchführungsaussparung,
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines flächig
ausgebildeten Kontaktlerungsabschnittselements mit daran anliegenden Batteriezellen in einer Seitenansicht,
Fig. 7 eine schematische Darstellung eines
Kontaktierungsabschnitts mit stufenartig ausgebildeten Oberflächen mit daran anliegenden Batteriezellen in einer Seitenansicht ,
Fig. 8 eine schematische Darstellung einer
erfindungsgemäßen Batterie mit einem Gehäuse,
Fig. 9 eine schematische Darstellung eines als eine Platine ausgeführten Kontaktlerungsabschnittselements mit einer kreisförmigen Anordnung von Zugelementaussparungen in einer Ansicht auf eine erste Seite des
Kontaktlerungsabschnittselements und
Fig. 10 eine schematische Darstellung eines als eine
Platine ausgeführten Kontaktlerungsabschnittselements mit einer verteilten Anordnung von Zugelementaussparungen in einer Ansicht auf eine erste Seite des
Kontaktlerungsabschnittselements .
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer
Zellanordnung 1 einer Batterie 2. Die Batterie 2 weist Druckplatten 3 und Zugelemente 4 auf. In der Zellanordnung sind mehrere Batteriezellen 5 jeweils in einem
Batterieabschnitt 6 nebeneinander angeordnet. Die in einem Batterieabschnitt 6 angeordneten Batteriezellen 5 sind miteinander parallel verschaltet. Eine parallele
Verschaltung der Batteriezellen 5 wird durch
Kontaktierungsabschnittselemente 7 ermöglicht. Hierzu sind Endanschlüsse der Batteriezellen 5 elektrisch und thermisch leitfähig mit den Kontaktierungsabschnittselementen 7 verbunden. Bedingt durch den Aufbau der Zellanordnung 1 können ein elektrischer Strom und ein thermischer Strom besonders gut über die gesamte Zellanordnung 1 verteilt werden .
Die Kontaktlerungsabschnittselemente 7 sind jeweils
zwischen zwei Batterieabschnitten 6 angeordnet. Jeder
Batterieabschnitt 6 weist eine Höhe von sieben
Batteriezellen 5 auf. Batteriezellen 5 benachbarter
Batterieabschnitte 6 werden durch die zwischen ihnen angeordneten Kontaktlerungsabschnittselemente 7 in Reihe geschaltet. Die Batteriezellen 5 in der Zellanordnung 1 sind somit sowohl parallel als seriell miteinander
verschaltet .
Ein Batterieanfangsbereich 8 und ein Batterieendbereich 9 werden durch nicht gezeigte positive Endanschlüsse
beziehungsweise durch nicht gezeigte negative Endanschlüsse von Batteriezellen 5 in der Batterie 2 gebildet. Der
Batterieanfangsbereich 8 und der Batterieendbereich 9 sind mit äußeren Kontaktlerungsabschnittselementen 7 verbunden. Die äußeren Kontaktlerungsabschnittselemente 7 verbinden die Endanschlüsse der Batteriezellen 5 elektrisch und thermisch leitfähig. Auf einer dem Batterieanfangsbereich 8 beziehungsweise dem Batterieendbereich 9 abgewandten Seite der äußeren Kontaktlerungsabschnittselemente 7 ist jeweils eine Druckplatte 3 angeordnet. Die Druckplatte 3 ist aus Kupfer ausgeführt. Somit ist sie besonders gut
wärmeleitfähig .
Die Druckplatten 3 sind mittels der Zugelemente 4
miteinander verbunden. Die Zugelemente 4 sind dabei
solchermaßen mit den Druckplatten 3 verschraubt, dass sie eine Zugkraft auf die Druckplatten 3 ausüben. Dadurch wird die Zellanordnung 1 zusammengedrückt. Insbesondere werden die Batteriezellen 5 an die
Kontaktierungsabschnittselemente 7 gedrückt. Hierdurch wird zwischen den Endanschlüssen der Batteriezellen 5 und den Kontaktierungsabschnittselementen 7 eine Kontaktfläche vergrößert, sodass ein elektrischer und ein thermischer Strom besser zwischen den Batteriezellen 5 und den
Kontaktierungsabschnittselementen 7 fließen und damit auch besser über die gesamte Zellanordnung 1 verteilt werden können. Dies trägt dazu bei, dass lokale thermische
Hotspots innerhalb der Batterie 2 vermieden werden. Ferner ist aufgrund der erfindungsgemäßen, durch die Zugelemente 4 und die Druckplatten 3 bewirkten Verpressung der
Zellanordnung 1 die erfindungsgemäße Batterie 2 besonders widerstandsfähig gegenüber mechanischen Belastungen.
Um zu gewährleisten, dass die Batteriezellen 5 sicher innerhalb der Zellanordnung 1 gehalten werden, sind die Batteriezellen 5 durch mehrere Positionierungsplatten 10 umschlossen. Die Positionierungsplatten 10 umschließen die Batteriezellen 5 in den Batterieabschnitten 6
formschlüssig. Da an den
Kontaktierungsabschnittselementen 7 eine exakte
Kontaktierung der Endanschlüsse der Batteriezellen 5 mit den Kontaktierungsabschnittselementen 7 notwendig ist, sind die Positionierungsplatten 10 vorliegend in der Nähe der Kontaktierungsabschnittselementen 7 angeordnet.
Bei den Kontaktierungsabschnittselementen 7 handelt es sich um Leitergebildeelemente, die vorliegend als flächige
Platinen ausgebildet sind. Die Platinen weisen einen Kern 11 auf, der aus den Platinen seitlich herausgeführt ist. Außerhalb der Platine bildet der Kern 11 ein
Wärmeabfuhrelement 12. Über das Wärmeabfuhrelement 12 kann Wärme aus der Zellanordnung 1 abgeführt werden. Das
Wärmeabfuhrelement 12 weist einen ersten flächigen
Abschnitt 13 auf, der in einer Ebene des
Kontaktierungsabschnittselements 7 liegt, sowie einen zweiten flächigen Abschnitt 14, der in einer weiteren Ebene liegt, die in einem rechten Winkel zu der Ebene des
Kontaktierungsabschnittselements 7 ausgerichtet ist. Der zweite flächige Abschnitt 14 ist dazu geeignet, mit einem Gehäuse (nicht gezeigt) oder mit einer Wärmesenke (nicht gezeigt) thermisch leitfähig verbunden zu werden, sodass ein Wärmestrom aus das Kontaktierungsabschnittselement 7 auf das Gehäuse beziehungsweise auf die Wärmesenke
abgeführt werden kann.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Abschnitts der Zellanordnung 1 der Batterie 2 gemäß Fig. 1 in einer Schnittansicht. Dabei sind die Batteriezellen 5 in ersten Zellebenen 15 und zweiten Zellebenen 16 angeordnet. Die Batteriezellen 5 grenzen hierbei unmittelbar aneinander an. Die zweiten Zellebenen 16 weisen jeweils eine
Batteriezelle 5 weniger auf als die ersten Zellebenen 15. Hierdurch ergeben sich äußere Durchtrittsabschnitte 17. Durch die äußeren Durchtrittsabschnitte 17 lassen sich Zugelemente 4 hindurchführen. Die äußeren
Durchtrittsabschnitte 17 ermöglichen es, möglichst viele Batteriezellen 5 auf einer möglichst geringen
Querschnittsfläche einer Zellanordnung 1 anzuordnen. Auf diese Weise werden zwei Durchtrittsabschnitte 17 in der zweiten Zellebene 16 gebildet, wobei die zweite Zellebene 16 lediglich eine Batteriezelle 5 weniger aufweist als die angrenzenden ersten Zellebenen 15. Durch die Entfernung der einen Batteriezelle 5 aus der zweiten Zellebene 16
entstehen zwei äußere Durchtrittsabschnitte 17. Durch jeden äußeren Durchtrittsabschnitt 17 können ein oder mehrere Zugelemente 4 hindurchgeführt werden. Vorliegend ist durch jeden äußeren Durchtrittsabschnitt 17 ein Zugelement 4 hindurchgeführt. Um eine gleichmäßige Stabilisierung der Zellanordnung 1 zu erreichen, ist vorliegend jedoch auch ein innerer Durchtrittsabschnitt 18 vorgesehen, in dem keine Batteriezelle 5 angeordnet ist. Durch den inneren Durchtrittsabschnitt 18 ist ein Zugelement 4
hindurchgeführt .
Die Batteriezellen 5 sind in dem Batterieabschnitt 6 von einer Positionierungsplatte 10 umschlossen. In der
Positionierungsplatte 10 sind Zugelementaussparungen 19 vorgesehen, durch die die Zugelemente 4 in den äußeren Durchtrittsabschnitten 17 hindurchgeführt sind. Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines als eine Platine ausgeführten Kontaktlerungsabschnittselements 7 in einer Ansicht auf eine erste Seite 20 des
Kontaktlerungsabschnittselements 7. Es handelt sich
vorliegend um ein Kontaktlerungsabschnittselement 7 für eine Zellanordnung mit in ersten Zellebenen und zweiten Zellebenen versetzt angeordneten Batteriezellen. Das
Kontaktlerungsabschnittselement 7 ist hierbei für
Zellanordnungen mit vier ersten und drei zweiten Zellebenen geeignet, wobei in den ersten und zweiten Zellebenen jeweils acht beziehungsweise sieben Batteriezellen
angeordnet sind. Das Kontaktlerungsabschnittselement 7 weist Zugelementaussparungen 19 auf, durch die Zugelemente hindurchgeführt werden können.
Das Kontaktierungsabschnittselement 7 ist teilweise aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material ausgebildet. Auf das nicht elektrisch leitfähige Material ist auf der ersten Seite des Kontaktierungsabschnittselements 7 Kupfer als ein elektrisch und thermisch leitfähiges Material flächig aufgebracht. Das Kupfermaterial weist dabei mehrere Kontaktierungsabschnitte 21 auf. Diese sind zur
Kontaktierung mit den Endanschlüssen der Batteriezellen geeignet. Zu diesem Zweck sind die
Kontaktierungsabschnitte 21 erhaben ausgeführt. Die
Kontaktierungsabschnitte 21 sind durch
Isolierungsabschnitte 22 aus einem nicht elektrisch
leitfähigen Material von einem Verbindungsabschnitt 23 getrennt. Der Verbindungsabschnitt 23 ist flächig
ausgebildet. Er verbindet die Kontaktierungsabschnitte 21 miteinander elektrisch und thermisch leitfähig. Durch jeden Isolierungsabschnitt 22 ist eine elektrisch und thermisch leitfähige Leiterbahn 24 hindurchgeführt, die als eine Sicherung dimensioniert ist. Hierdurch werden die
Kontaktierungsabschnitte 21 gegeneinander elektrisch gesichert .
Um jeden Isolierungsabschnitt 22 und damit auch um jeden Kontaktierungsabschnitt 21 sind mehrere
Durchführungsaussparungen 25 kreisförmig angeordnet. In jeder Durchführungsaussparung 25 ist ein
Durchführungselement (nicht gezeigt) angeordnet, das auf der Durchführungsaussparung 25 aufgebracht ist. Das
Durchführungselement ist aus Kupfer ausgeführt und verbindet den Verbindungsabschnitt 23 der ersten Seite 20 des Kontaktlerungsabschnittselements 7 mit einer zweiten Seite (nicht gezeigt) des
Kontaktlerungsabschnittselements 7 elektrisch und thermisch leitfähig. Ein aus einer Batteriezelle in einen
Kontaktierungsabschnitt 21 fließender Strom kann somit durch die Leiterbahn 24 und das
Kontaktierungsabschnittselement zu der zweiten Seite des Kontaktierungsabschnittselements 7 geführt werden.
In dem Kontaktierungsabschnittselement 7 befindet sich ein Kern 11 aus Aluminium. Der Kern 11 ist von den
Kontaktierungsabschnitten 21 und von den
Durchführungselementen elektrisch isoliert. Der Kern erstreckt sich teilweise seitlich in Bereiche außerhalb des Kontaktierungsabschnittselements 7. In diesen Bereichen außerhalb des Kontaktierungsabschnittselements 7 bildet der Kern 11 ein Wärmeabfuhrelement 12. Vorliegend sind vier Wärmeabfuhrelemente 12 mit jeweils einem ersten flächigen Abschnitt 13 dargestellt. Auch auf der zweiten Seite des Kontaktierungsabschnittselements 7 sind die zuvor
beschriebenen Zugelementaussparungen 19 sichtbar, durch die Zugelemente 4 hindurchgeführt werden können. Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung des
Kontaktierungsabschnittselements 7 gemäß Fig. 3 in einer Ansicht auf eine zweite Seite 26 des
Kontaktierungsabschnittselements 7. Auf der zweiten Seite 26 des Kontaktierungsabschnittselements 7 befindet sich eine als ein Verbindungs- und Kontaktierungsbereich 27 ausgebildete Kupferschicht. In dem Verbindungs- und
Kontaktierungsbereich 27 sind Kontaktierungsabschnitte 21 angeordnet, die zur Kontaktierung mit Endanschlüssen von Batteriezellen geeignet sind. Um jeden
Kontaktierungsabschnitt 21 sind mehrere
Durchführungsaussparungen 25 kreisförmig angeordnet. Die Durchführungsaussparungen 25 sind in dem
Kontaktierungsabschnittselement 7 wie vorangehend
beschrieben ausgebildet.
Vorliegend sind ferner die vier Wärmeabfuhrelemente 12 mit jeweils einem ersten flächigen Abschnitt 13 dargestellt. Auch auf der zweiten Seite des
Kontaktierungsabschnittselements 7 sind die
Zugelementaussparungen 19 sichtbar, durch die Zugelemente hindurchgeführt werden können.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines
Querschnitts eines als eine Platine ausgeführten
Kontaktierungsabschnittselements 7 mit einer
Durchführungsaussparung 25. Das
Kontaktierungsabschnittselement 7 ist lediglich
abschnittsweise dargestellt. Das
Kontaktierungsabschnittselement 7 weist ein elektrisch nicht leitfähiges Substratmaterial 28 auf. Das
Substratmaterial 28 umschließt einen Kern 11 aus Kupfer. Auf einer ersten Seite 20 des
Kontaktierungsabschnittselements 7 bildet eine
Kupferschicht einen Verbindungsabschnitt 23. Auf einer zweiten Seite 26 des Kontaktierungsabschnittselements 7 bildet eine Kupferschicht einen Verbindungs- und
Kontaktierungsbereich 27. Eine Durchführungsaussparung 25 ist durch das Kontaktierungsabschnittselement 7
hindurchgeführt. Sie durchläuft dabei den Verbindungsabschnitt 23 und den Verbindungs- und
Kontaktierungsbereich 27. Auf den Rand der
Durchführungsaussparung 25 ist ein Durchführungselement 29 aus Kupfer flächig in einer dünnen Schicht aufgebracht. Das Durchführungselement 29 wird dabei durch das
Substratmaterial 28 von dem Kern 11 elektrisch isoliert. Ein thermischer Strom kann jedoch das Substratmaterial 28 durchfließen und über den Kern 11 aus dem
Kontaktierungsabschnittselement 7 abgeführt werden.
Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung eines flächig ausgebildeten Kontaktierungsabschnittselements 7 mit daran anliegenden Batteriezellen 5 in einer Seitenansicht. Die Batteriezellen 5 weisen positive Endanschlüsse 31 und negative Endanschlüsse 32 auf. Positive Endanschlüsse 31 und negative Endanschlüsse 32 der Batteriezellen 5 sind mit dem Kontaktierungsabschnittselement 7 elektrisch und thermisch leitfähig verbunden. Dazu liegen sie an nicht gezeigten Kontaktierungsabschnitten auf der ersten Seite und auf der zweiten Seite des
Kontaktierungsabschnittselements 7 an. Gemäß der
dargestellten Ausführungsform des
Kontaktierungsabschnittselements 7 liegen die
Kontaktierungsabschnitte, die mit positiven Endanschlüssen 31 verbunden sind, in einer gemeinsamen Ebene. Die
Kontaktierungsabschnitte, die mit negativen Endanschlüssen 32 verbunden sind, liegen ebenfalls in einer gemeinsamen Ebene . Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung eines
Kontaktierungsabschnitts mit stufenartig ausgebildeten Oberflächen mit daran anliegenden Batteriezellen in einer Seitenansicht. Die Batteriezellen 5 weisen positive
Endanschlüsse 31 und negative Endanschlüsse 32 auf.
Positive Endanschlüsse 31 und negative Endanschlüsse 32 der Batteriezellen 5 sind mit dem
Kontaktierungsabschnittselement 7 elektrisch und thermisch leitfähig verbunden. Dazu liegen sie an nicht gezeigten Kontaktierungsabschnitten auf der ersten Seite und auf der zweiten Seite des Kontaktierungsabschnittselements 7 an. Gemäß der gezeigten Ausführungsform des
Kontaktierungsabschnittselements 7 liegen die
Kontaktierungsabschnitte, die mit positiven Endanschlüssen 31 verbunden sind, in zwei unterschiedlichen Ebenen, da die erste Seite des Kontaktierungsabschnittselements 7
stufenartig ausgebildet ist. Die Kontaktierungsabschnitte des Kontaktierungsabschnittselements 7, die mit negativen Endanschlüssen 32 verbunden sind, liegen ebenfalls in zwei unterschiedlichen Ebenen, da auch die zweite Seite des Kontaktierungsabschnittselements 7 stufenartig ausgebildet ist .
Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung einer
erfindungsgemäßen Batterie 2 mit einem Gehäuse 33. Das Gehäuse 33 ist aus Aluminium ausgeführt und umschließt eine erfindungsgemäße Zellanordnung mit
Kontaktierungsabschnittselementen . Dabei sind innerhalb des Gehäuses 33 Wärmeabfuhrelemente mit dem Gehäuse 33
verbunden, sodass ein thermischer Strom aus der
Zellanordnung auf das Gehäuse 33 abgeführt werden kann. Das Gehäuse 33 ist fest mit einer Halteplatte 34 verbunden, die als Wärmesenke dient. Das Gehäuse 33 ist an zwei
Stirnseiten durch Druckplatten 3 verschlossen. Die
Druckplatten 3 weisen Kühlrippen 35 auf, sodass die Druckplatten 3 dazu beitragen, die Zellanordnung innerhalb des Gehäuses 35 zu kühlen. Nicht gezeigte Zugelemente sind durch die Druckplatten 3 hindurchgeführt und mittels
Muttern 36 mit den Druckplatten 3 verschraubt. Die
Druckplatten 3 sind von den Zugelementen elektrisch
isoliert .
Fig. 9 zeigt eine schematische Darstellung eines als eine Platine ausgeführten Kontaktlerungsabschnittselements 7 mit einer kreisförmigen Anordnung von Zugelementaussparungen 19 in einer Ansicht auf eine erste Seite des
Kontaktlerungsabschnittselements 7. Das
Kontaktierungsabschnittselement weist
Kontaktierungsabschnitte 21, Isolierungsabschnitte 22, einen Verbindungsabschnitt 23 und Durchführungsaussparungen 25 auf, die wie bei dem Kontaktierungsabschnittselement 7 aus Fig. 3 ausgebildet sind. Das
Kontaktierungsabschnittselement 7 weist ferner
Zugelementaussparungen 19 auf. Die Zugelementaussparungen 19 sind im Wesentlichen kreisförmig in dem
Kontaktierungsabschnittselement 7 angeordnet. Es hat sich herausgestellt, dass bei einer solchen Anordnung Kräfte auf das Kontaktierungsabschnittselement 7 gleichmäßiger
verteilt werden, als wenn die Zugelementaussparungen 19 lediglich in Randbereichen des
Kontaktierungsabschnittselements 7 angeordnet sind. Durch die gezeigte Anordnung der Zugelementaussparungen 19 wird es vermieden, dass sich das
Kontaktierungsabschnittselement 7 beim Verpressen der
Zellanordnung verbiegt. Ein Verbiegen könnte dazu führen, dass unter Umständen einzelne Batteriezellen innerhalb einer Zellanordnung schlechter oder gar nicht mehr kontaktiert werden. Die gezeigte Anordnung der Zugelementaussparungen 19 ist somit besonders vorteilhaft.
Fig. 10 zeigt eine schematische Darstellung eines als eine Platine ausgeführten Kontaktlerungsabschnittselements 7 mit einer verteilten Anordnung von Zugelementaussparungen 19 in einer Ansicht auf eine erste Seite des
Kontaktlerungsabschnittselements 7. Das
Kontaktierungsabschnittselement 7 weist
Kontaktierungsabschnitte 21, Isolierungsabschnitte 22, einen Verbindungsabschnitt 23 und Durchführungsaussparungen
25 auf, die wie bei dem Kontaktierungsabschnittselement 7 aus Fig. 3 ausgebildet sind. Das
Kontaktierungsabschnittselement 7 weist ferner
Zugelementaussparungen 19 auf. Die
Zugelementaussparungen 19 sind in dem
Kontaktierungsabschnittselement 7 verteilt angeordnet. Es hat sich herausgestellt, dass bei einer solchen Anordnung Kräfte auf das Kontaktierungsabschnittselement 7
gleichmäßiger verteilt werden, als wenn die
Zugelementaussparungen 19 lediglich in Randbereichen des Kontaktierungsabschnittselements 7 angeordnet sind. Durch die gezeigte Anordnung der Zugelementaussparungen 19 wird es vermieden, dass sich das
Kontaktierungsabschnittselement 7 beim Verpressen der Zellanordnung verbiegt. Ein Verbiegen könnte dazu führen, dass unter Umständen einzelne Batteriezellen innerhalb einer Zellanordnung schlechter oder gar nicht mehr
kontaktiert werden. Die gezeigte Anordnung der
Zugelementaussparungen 19 ist hat sich deshalb als
vorteilhaft erwiesen. B E Z U G S Z E I C H E N L I S T E
1. Zellanordnung
2. Batterie
3. Druckplatte
4. Zugelement
5. Batteriezelle
6. Batterieabschnitt
7. Kontaktierungsabschnittselement
8. Batterieanfangsbereich
9. Batterieendbereich
10. Positionierungsplatte
11. Kern
12. Warmeabfuhrelement
13. Erster flächiger Abschnitt des Wärmeabfuhrelements
14. Zweiter flächiger Abschnitt des Wärmeabfuhrelements
15. Erste Zellebene
16. Zweite Zellebene
17. Äußerer Durchtrittsabschnitt
18. Innerer Durchtrittsabschnitt
19. Zugelementaussparung
20. Erste Seite des Kontaktlerungsabschnittselements
21. Kontaktierungsabschnitt
22. Isolierungsabschnitt
23. Verbindungsabschnitt
24. Leiterbahn
25. Durchführungsaussparung
26. Zweite Seite des Kontaktlerungsabschnittselements
27. Verbindungs- und Kontaktierungsbereich
28. Substratmaterial
29. Durchführungselement 30. Elastisches Material
31. Positiver Endanschluss
32. Negativer Endanschluss
33. Gehäuse
34. Halteplatte
35. Kühlrippen
36. Mutter
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