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Title:
ACCUMULATOR COMPRISING A DEVICE FOR CONTROLLING THE TEMPERATURE OF THE ACCUMULATOR CELLS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/092305
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an accumulator, comprising a housing (4), a plurality of voltage-generating cells (1) arranged in the housing (4), a cooling/heating unit (8), and heat conducting units (3) arranged between the cells (1), said units being thermally coupled/connected to said cooling/heating unit (8). In addition, at least one section of the housing (4) is designed as a cooling/heating unit (8).

Inventors:
ROEPKE STEFAN (AT)
Application Number:
PCT/EP2011/051254
Publication Date:
August 04, 2011
Filing Date:
January 28, 2011
Export Citation:
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Assignee:
MAGNA E CAR SYSTEMS GMBH & CO (AT)
ROEPKE STEFAN (AT)
International Classes:
H01M10/50; H01M50/209; H01M50/271
Domestic Patent References:
WO2008106948A12008-09-12
WO2006101342A12006-09-28
WO2006135008A12006-12-21
Foreign References:
DE102007063179A12009-06-25
DE102008016936A12008-10-09
US20090208828A12009-08-20
DE10064648A12001-07-19
DE19829293A11999-01-07
DE102007063179A12009-06-25
DE102008016936A12008-10-09
DE102008034862A12010-01-28
DE102008034867A12010-01-28
Other References:
See also references of EP 2529428A1
Attorney, Agent or Firm:
HARRINGER, Thomas (AT)
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Claims:
Patentansprüche :

1. Akkumulator, umfas send

ein Gehäuse (4),

mehrere in dem Gehäuse (4) angeordnete, spannungserzeugende Zellen (1), eine Kühl-/Heizeinrichtung (8) und

zwischen den Zellen (1) angeordnete Wärmeleiteinrichtungen (3), welche mit der genannten Kühl-/Heizeinrichtung (8) thermisch gekoppelt/verbunden sind,

dadurch gekennzeichnet, dass

zumindest ein Abschnitt des Gehäuses (4) als Kühl-/Heizeinrichtung (8) ausgebildet ist.

2. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die

Wärmeleiteinrichtungen (3) im Bereich der Kühl-/Heizeinrichtung (8) abgekantet sind.

3. Akkumulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die

Wärmeleiteinrichtungen (3) die Zellen (1) im Bereich der Abkantung vertikal überragen.

4. Akkumulator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die

Wärmeleiteinrichtungen (3) die Zellen (1) im Bereich der Abkantung horizontal überragen.

5. Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wärmeleiteinrichtung (3) mit zumindest einer Zelle (1) verklebt ist.

6. Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Druckplatte (5), welche zum Aneinanderrücken der Zellen (1) und der

Wärmeleiteinrichtungen (3) vorgesehen ist.

7. Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Deckplatte (6), welche zum Aufsetzen auf die Zellen (1) vorgesehen ist und an einer den Zellen (1) zugewandten Seite sich verjüngende Rippen aufweist.

8. Akkumulator Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Deckplatte (6) an einer den Wärmeleiteinrichtungen (3) zugewandten Seite verjüngt.

9. Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Wärmeleiteinrichtungen (3) und der Kühl-/Heizeinrichtung (8) eine thermisch und/oder elektrisch isolierende Schicht vorgesehen ist.

10. Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleiteinrichtungen (3) im Bereich der Kühl-/Heizeinrichtung (8) in diese eingeschoben sind.

11. Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellen (1) mit der genannten Kühl-/Heizeinrichtung (8) thermisch gekoppelt/verbunden sind.

12. Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleiteinrichtungen (3) wenigstens abschnittsweise Wände der Zellen (1) bilden.

13. Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühl-/Heizeinrichtung (8) und die Wärmeleiteinrichtungen (3) einstückig ausgeführt sind.

14. Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmeleiteinrichtungen Wärmeleitbleche (3), Wärmeleitnetze, Wärmeleitgitter oder flexible Wärmeleitplatten vorgesehen sind.

15. Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühl-/Heizeinrichtung (8) einen Seitenteil des Gehäuses (4) bildet.

16. Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühl-/Heizeinrichtung (8) einen Deckel des Gehäuses (4) bildet.

17. Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühl-/Heizeinrichtung (8) einen Boden des Gehäuses (4) bildet.

Description:
Akkumulator mit Vorrichtung zur Temperierung der Akkumulatorzellen

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung betrifft einen Akkumulator, umfassend ein Gehäuse, mehrere in dem Gehäuse angeordnete, spannungserzeugende Zellen, eine Kühl-/Heizeinrichtung und zwischen den Zellen angeordnete Wärmeleiteinrichtungen, welche mit der genannten Kühl-/Heizeinrichtung thermisch gekoppelt/verbunden sind.

STAND DER TECHNIK

Akkumulatoren werden in aller Regel aus mehreren spannungserzeugenden Zellen aufgebaut, um eine geforderte Spannung, einen geforderten Strom und/oder eine geforderte Kapazität liefern zu können. Insbesondere bei vergleichsweise leistungsfähigen Akkumulatoren, wie sie oft für Elektrokraftfahrzeuge eingesetzt werden, sind häufig einige hundert Zellen miteinander verschaltet. Beim Laden und Entladen der Zellen fallen daher entsprechend hohe

Wärmemengen an, die aus dem Akkumulator abgeführt müssen, um eine Überhitzung des Akkumulators zu verhindern. Desgleichen kann ein Akkumulator durch Zufuhr von Wärme auch angewärmt werden, wenn dieser bei niedrigen Außentemperaturen betrieben werden soll.

Beispielsweise offenbart die DE 198 29 293 AI dazu eine Kühleinrichtung, welche über eine Verbindungsleitung mit einem Innenraum eines luftdichten Gehäuses in kommunizierender Verbindung steht, in dem eine Vielzahl von Batteriezellen hermetisch abgedichtet

aufgenommen ist. Die Kühleinrichtung und der Innenraum des luftdichten Gehäuses sind mit Kühlmittel mit einem hohen Siedepunkt gefüllt. Das Kühlmittel absorbiert Wärme, die von der Vielzahl von Batteriezellen in dem luftdichten Gehäuse entwickelt wird, sodass es verdampft. Das verdampfte Kühlmittel bewegt sich nach oben in Richtung zu der

Kühleinrichtung und wird in der Kühleinrichtung kondensiert. Dann kehrt das kondensierte Kühlmittel rund um die Batteriezellen herum infolge seines Eigengewichts zurück.

Entsprechend werden die Batteriezeilen gleichmäßig und wirksam gekühlt, damit sie keine Veränderung bzw. Unterschiedlichkeit der Temperatur aufweisen. In einer Variante bildet wird das Batteriegehäuse direkt durch die Kühleinrichtung verschlossen. Nachteilig ist dabei, dass für eine effiziente Kühlung der Zellen Zwischenräume zwischen denselben vorhanden sein müssen, in denen das Kühlmittel zirkulieren kann. Die entstehende Batterie ist daher in Relation zu ihrer Kapazität relativ voluminös.

Darüber hinaus gibt es eine Reihe von Lösungen, bei denen spannungserzeugende Zellen, welche als Flachzellen ausgebildet sind, im Wesentlichen rechtwinkelig zu einer

Kühleinrichtung angeordnet sind. Dabei sind häufig Fortsätze des Zellgehäuses rechtwinkelig abgekantet, um eine hinreichend große Fläche für einen akzeptablen Wärmeübergang zwischen den Zellen und einer Kühleinrichtung zur Verfügung zu haben. Alternativ können zwischen den Zellen auch Wärmeleitbleche angeordnet sein, welche im Randbereich abgekantet sind, und auf diese Weise für einen hinreichenden Wärmeübergang sorgen. Dieser aus den Zellen und der Kühleinrichtung beziehungsweise den optionalen Wärmeleitblechen bestehende Verbund wird dann in ein Gehäuse eingebaut. Beispielsweise sind solche

Anordnungen in der DE 10 2007 063 179 AI, der DE 10 2008 016 936 AI, der

DE 10 2008 034 862 AI, der DE 102008034867 AI sowie der WO 2006/135008 AI offenbart.

Auch hier ist nachteilig, dass der entstehende Akkumulator relativ voluminös ist, da ja in dem Batteriegehäuse nicht nur die spannungserzeugenden Zellen selbst, sondern auch eine für diese vorgesehene Kühleinrichtung angeordnet ist. Zudem wird das Gewicht des

Akkumulators durch die zusätzlich im Gehäuse angeordnete Kühleinrichtung erhöht.

Schließlich muss Kondenswasser, das sich am Kühler bildet, durch eine gesonderte

Vorrichtung aus dem Gehäuse abgeführt werden.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen verbesserten Akkumulator anzugeben, insbesondere einen, der ein in Relation zu seiner Kapazität reduziertes Volumen beziehungsweise ein reduziertes Gewicht aufweist.

Die Erfindung wird durch einen Akkumulator der eingangs genannten Art gelöst, bei dem zumindest ein Abschnitt des Gehäuses als Kühl-/Heizeinrichtung ausgebildet ist.

Erfindungsgemäß entsteht so ein gleichermaßen leichter wie kleiner Akkumulator, denn die zwischen den Zellen angeordneten Wärmeleiteinrichtungen sorgen trotz kompakter Abmessungen für eine gute Wärmeabfuhr oder Wärmezufuhr. Gleichzeitig ist der

erfindungsgemäße Akkumulator aber auch leicht, denn die Kühl-/Heizeinrichtung dient nicht nur zum Temperieren der Zellen, sondern bildet auch einen Teil des Batteriegehäuses. Die Kühl-/Heizeinrichtung erfüllt also einen Doppelnutzen. Darüber hinaus kann Kondenswasser, das sich im Kühlbetrieb eventuell an der Außenseite der Kühl-/Heizeinrichtung bildet, einfach an der Gehäuseaußenseite ablaufen und muss nicht durch extra dafür vorgesehene

Einrichtungen aus dem Gehäuse abgeführt werden.

Der erfindungsgemäße Akkumulator ist daher besonders für den mobilen Einsatz, zum Beispiel im Automobilbau, geeignet, bei dem geringe Baugröße und geringes Gewicht eine zentrale Rolle spielen. Die Anwendung ist natürlich nicht auf den Automobilbau beschränkt. Vielmehr kann der Akkumulator auch im Schiffsbau und auch im Flugzeugbau eingesetzt werden. Selbstverständlich kann der erfindungsgemäße Akkumulator aber auch im stationären Betrieb eingesetzt werden.

Im Rahmen der Erfindung wird unter einem„Gehäuse des Akkumulators" eine Einrichtung verstanden, welche zumindest die spannungserzeugenden Zellen umschließt. Vorteilhaft werden die Zellen allseitig umschlossen, denkbar ist aber beispielsweise auch ein Gehäuse in Form einer nach oben hin offenen Box. Das Gehäuse bildet somit zumindest abschnittsweise die äußerste Begrenzung des Akkumulators.

Zudem wird im Rahmen der Erfindung unter einer„thermischen Kopplung" eine Anordnung von Bauteilen, hier konkret eine Anordnung von Wärmeleiteinrichtungen und einer Kühl- /Heizeinrichtung, verstanden, welche einen Wärmeübergang in gezielter beziehungsweise geplanter Weise ermöglicht. Insbesondere können die beteiligten Bauteile dazu einander berühren. Erfindungsgemäß ist unter einer„thermischen Kopplung" aber nicht

notwendigerweise eine möglichst gute Wärmeübertragung, das heißt ein möglichst geringer Wärmewiderstand, zwischen den beteiligten Bauteilen zu verstehen. Denkbar ist auch, dass gezielt thermische Widerstände in den Wärmepfad eingefügt werden, um verschiedene Temperaturniveaus zwischen den Bauteilen, beziehungsweise mehr oder minder konstante Temperaturniveaus innerhalb der genannten Bauteile (mit geringerem thermischen

Widerstand) zu realisieren.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich nun aus den Unteransprüchen, sowie aus der Beschreibung in Zusammenschau mit den Figuren. Günstig ist es, wenn die Wärmeleiteinrichtungen im Bereich der Kühl-/Heizeinrichtung abgekantet sind. Auf diese Weise kann der Wärmeübergang zwischen den

Wärmeleiteinrichtungen und der Kühl-/Heizeinrichtung aufgrund der vergrößerten

Kontaktfläche verbessert werden.

Vorteilhaft ist es, wenn die Wärmeleiteinrichtungen die Zellen im Bereich der Abkantung vertikal überragen. Bei dieser Variante können die Wärmeleiteinrichtungen zusätzlich zu ihrer Wärmeleitfunktion auch dazu dienen, die Zellen im Gehäuse gegeneinander auszurichten. Dazu wird der über die Zellen hervorstehende Teil der Wärmeleiteinrichtungen,

beispielsweise in Führungsschienen im Akkumulatorgehäuse eingesetzt.

Vorteilhaft ist es auch, wenn die Wärmeleiteinrichtungen die Zellen im Bereich der

Abkantung horizontal überragen. Auf diese Weise kann die Kontaktfläche zur Kühl- /Heizeinrichtung relativ groß gestaltet werden, wenn eine Wärmeleiteinrichtung

beispielsweise nur bei jeder zweiten Zelle vorgesehen wird.

Vorteilhaft ist es auch, wenn eine Wärmeleiteinrichtung mit zumindest einer Zelle verklebt ist. Auf diese Weise können vorgefertigte Einheiten gebildet werden, die dann bedarfsweise in ein Gehäuse eingesteckt beziehungsweise eingelegt und zu einem Akkumulator verbaut werden. Darüber hinaus wird auch die mechanische Stabilität des Akkumulators verbessert.

Vorteilhaft ist auch ein erfindungsgemäßer Akkumulator, wenn dieser eine Druckplatte umfasst, welche zum Aneinanderdrücken der Zellen und der Wärmeleiteinrichtungen vorgesehen ist. Dadurch wird zwischen den Zellen und den Wärmeleiteinrichtungen ein guter Wärmeübergang erreicht, selbst dann, wenn die Zellen und die Wärmeleiteinrichtungen nicht miteinander verbunden (z.B. verklebt oder verschweißt) sind. Darüber hinaus wird verhindert, dass sich eine vorhandene Verbindung löst beziehungsweise die Zellen und

Wärmeleiteinrichtungen im Gehäuse hin- und herfallen, wenn hohe Beschleunigungen auf den Akkumulator einwirken.

Eine besonders vorteilhafte Variante eines erfindungsgemäßen Akkumulators ist gegeben, wenn dieser eine Deckplatte umfasst, welche zum Aufsetzen auf die Zellen vorgesehen ist und an einer den Zellen zugewandten Seite sich verjüngende, insbesondere keilförmige Rippen aufweist. Bei dieser Variante wird auf das aus Zellen und Wärmeleiteinrichtungen gebildete Paket eine Deckplatte aufgesetzt, die durch die keilförmigen Rippen einerseits die Zellen beziehungsweise Wärmeleiteinrichtungen zueinander positioniert, andererseits optional auch eine Halterung für eine elektronische Schaltung, zum Beispiel eine

Zellverbindungsplatine (Cell Connector Board), umfasst. Zudem wird auch das Gehäuse nach oben hin durch diese Deckplatten verschlossen oder zumindest im Wesentlichen verschlossen.

Besonders vorteilhaft ist es zudem, wenn sich die Deckplatte an einer den

Wärmeleiteinrichtungen zugewandten Seite verjüngt, insbesondere keilförmig ausgebildet ist. Auf diese Weise übernimmt die Deckplatte noch eine weitere Funktion, nämlich dass sie die Wärmeleiteinrichtungen gegen das Gehäuse drückt, was den Akkumulator einerseits mechanisch stabilisiert, aber in Folge auch trotz Maßtoleranzen der Bestandteile des

Akkumulators für einen guten Wärmeübergang zur Kühl-/Heizeinrichtung sorgt, sobald diese auf das Gehäuse aufgesetzt wird.

An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass insbesondere die beiden letztgenannten Ausführungsvarianten, also die Varianten der Deckplatte, die Basis für eine unabhängige Erfindung bilden kann.

Vorteilhaft ist es auch, wenn zwischen den Wärmeleiteinrichtungen und der Kühl- /Heizeinrichtung eine thermisch und/oder elektrisch isolierende Schicht (beispielsweise aus Kunststoff) vorgesehen ist. Bei dieser Variante der Erfindung liegen also die

Wärmeleiteinrichtungen nicht direkt auf der Kühl-/Heizeinrichtung auf, sondern es ist eine Zwischenschicht vorgesehen, welche die genannten Teile elektrisch und/oder thermisch gegeneinander isoliert. Die elektrische Isolation sorgt dafür, dass an der Kühl- /Heizeinrichtung keine gefährliche elektrische Spannung entstehen kann. Eine gesonderte elektrische Isolation der Kühl-/Heizeinrichtung kann daher entfallen. Die thermische Isolation sorgt dafür, dass innerhalb der Wärmeleiteinrichtungen und innerhalb der Kühl- /Heizeinrichtung keine starken Temperaturgefälle entstehen. Ein eventuell vorhandener Temperaturunterschied fällt im Wesentlichen an der Isolierschicht ab, ähnlich wie die elektrische Spannung in einem thermischen Ersatzschaltbild an dem vergleichsweise hohen Widerstand der thermischen Isolation abfällt. Abschließend wird nochmals klargestellt, dass eine elektrische Isolation - selbst bei Verwendung einer thermischen Isolation - nicht zwingend ist. Vielmehr können die genannten Teile auch elektrisch leitend miteinander verbunden sein. Vorteilhaft ist es, wenn die Wärmeleiteinrichtungen im Bereich der Kühl-/Heizeinrichtung in diese eingeschoben sind. Bei dieser Variante der Erfindung weist die Kühl-/Heizeinrichtung beispielsweise Schlitze auf, in welche die Wärmeleiteinrichtungen eingeschoben werden. Auf diese Weise kann - etwa durch hinreichende Tiefe des Schlitzes - ein guter Wärmeübergang zwischen der Kühl-/Heizeinrichtung und den Wärmeleiteinrichtungen geschaffen werden, ohne dass letztere dazu abgekantet werden müssten, um die Kontaktfläche zur Kühl- /Heizeinrichtung hin zu vergrößern.

Vorteilhaft ist es zudem, wenn die Zellen mit der genannten Kühl-/Heizeinrichtung thermisch gekoppelt/verbunden sind. Auf diese Weise kann der Wärmeübergang zwischen der Kühl- /Heizeinrichtung und den Zellen weiter verbessert werden, da dieser nicht nur indirekt über die Wärmeleiteinrichtungen, sondern auch direkt erfolgt.

Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn die Wärmeleiteinrichtungen wenigstens

abschnittsweise Wände der Zellen bilden. Auf diese Weise ist es möglich Material und Gewicht einzusparen, da eine Wärmeleiteinrichtung nicht nur für die reine Wärmeleitung, sondern auch als Zellwand vorgesehen ist und solcherart einen Doppelnutzen erfüllt.

Vorteilhaft ist es darüber hinaus, wenn die Kühl-/Heizeinrichtung und die

Wärmeleiteinrichtungen einstückig ausgeführt sind. Bei dieser Variante kann die Montage des erfindungsgemäßen Akkumulators besonders leicht erfolgen, da nur relativ wenige Bauteile zu verbinden sind.

Günstig ist es, wenn als Wärmeleiteinrichtungen Wärmeleitbleche, Wärmeleitnetze,

Wärmeleitgitter oder flexible Wärmeleitplatten vorgesehen sind. Diese sind gut verfügbare Elemente, sodass der erfindungsgemäße Akkumulator vergleichsweise einfach in die Realität umgesetzt werden kann.

Günstig ist es schließlich wenn die Kühl-/Heizeinrichtung einen Seitenteil und/oder einen Deckel und/oder einen Boden des Gehäuses bildet, insbesondere einen kompletten Seitenteil und/oder einen kompletten Deckel und/oder einen kompletten Boden. Vorteilhaft sind dann keine zusätzlichen oder nur vergleichsweise kleine zusätzliche Bauteile zur seitlichen, oberen und/oder unteren Begrenzung des Gehäuses nötig. Die bereits genannten Vorteile der

Gewichtseinsparung, der guten Kühl-/Heizwirkung und dem guten Ableiten von

Kondenswasser sind bei dieser Variante der Erfindung besonders deutlich ausgeprägt und steigen mit dem Anteil der durch die Kühl-/Heizeinrichtung verbauten Fläche. Unter einem „kompletten" Seitenteil, Deckel und/oder Boden ist in diesem Zusammenhang ein Bauteil (d.h. eine Kühl-/Heizeinrichtung) zu verstehen, welche die seitliche, obere und/oder untere Begrenzung des Gehäuses zur Gänze oder wenigstens zu einem wesentlichen Teil (z.B. 90% der betreffenden Fläche) bildet. Selbstverständlich können andere Bauteile, zum Beispiel ein Rahmen, die Kühl-/Heizeinrichtung innen und/oder außen auch überlappen.

Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung lassen sich auf beliebige Art und Weise kombinieren.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:

Figur 1 eine aus zwei Akkumulatorzellen und einem Wärmeleitblech gebildete Einheit in

Schrägansicht;

Figur 2 wie Fig. 1 nur in Draufsicht;

Figur 3 ein Akkumulatorgehäuse mit mehreren eingesetzten Akkumulatorzellen und

Wärmeleitblechen in Schrägansicht;

Figur 4 wie Fig. 3 nur mit zusätzlich montierter Druckplatte;

Figur 5 wie Fig. 4 nur mit zusätzlich montierter Deckplatte;

Figur 6 wie Fig. 5 nur in Detailansicht;

Figur 7 eine Detailansicht einer Deckplatte;

Figur 8 einen Schnitt durch den Akkumulator gemäß Fig. 5;

Figur 9 wie Fig. 5 nur mit montierter Kühl-/Heizeinrichtung und

Figur 10 wie Fig. 8 nur mit zusätzlich montierter Kühl-/Heizeinrichtung. DETAILIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Eingangs wird festgehalten, dass in den Figuren gleiche und ähnliche Teile mit gleichen Bezugszeichen und funktions ähnliche Elemente und Merkmale - sofern nichts Anderes ausgeführt ist - mit gleichen Bezugszeichen aber unterschiedlichen Indizes bezeichnet sind.

Weiterhin wird festgehalten, dass sich Lageangeben wie„oben",„unten",„seitlich", „horizontal",„vertikal" und dergleichen auf die dargestellte Lage des Akkumulators beziehungsweise auf eine normale Gebrauchslage desselben beziehen. Bei Änderung der Lage des Akkumulators sind die Lageangaben gedanklich entsprechend anzupassen.

Die Figuren 1 und 2 zeigen eine Anordnung, umfassend zwei Zellen 1 mit Zellanschlüssen 2, sowie ein dazwischen angeordnetes und als Wärmeleiteinrichtung vorgesehenes

Wärmeleitblech 3. Fig. 1 zeigt die Anordnung in Schrägansicht, Fig. 2 in Draufsicht. Das Wärmeleitblech 3 ist in diesem Beispiel an beiden Seiten um 90° abgekantet, sodass es nach dem Einbau in ein Gehäuse beidseits gut an eine Kühl-/Heizeinrichtung angekoppelt werden kann. Dies ist zwar vorteilhaft, aber nicht zwingend. Möglich ist auch, dass das

Wärmeleitblech 3 auch nur an einer Seite, beispielsweise nur links oder rechts, oder auch an drei Seiten abgekantet ist, d.h. mit einer zusätzlichen Abkantung an der Unterseite versehen ist. Im gezeigten Beispiel ragt die Abkantung etwas über die vordere Zelle 1 hinaus, sodass möglichst viel Fläche zur Ankopplung an eine Kühl-/Heizeinrichtung zur Verfügung steht. Beim Stapeln von mehreren dieser Einheiten stören die überstehenden Enden des

Wärmeleitbleches 3 nicht, da das Wärmeleitblech 3 nur die hintere Zelle 1 einer vorne angrenzenden Einheit einschließt. Beim Stapeln der gezeigten Einheiten kommt ein

Wärmeleitblech 3 also nach jeder zweiten Zelle 1 zu liegen. Denkbar ist aber auch, dass nach jeder Zelle 1 ein Wärmeleitblech 3 vorgesehen ist, die Abkantung die Zelle 1 dann aber nicht überragt.

Das Wärmeleitblech 3 kann mit den Zellen 1 verklebt oder sonst wie verbunden sein. Denkbar ist auch, dass die Zellen 1 und die Wärmeleitbleche 3 nur lose gestapelt werden und dann im Gehäuse von einer speziellen Vorrichtung (siehe auch Fig. 4) aneinander gepresst werden. Für einen optimalen Wärmeübergang zwischen Zelle 1 und Wärmeleitblech 3 kann auch

Wärmeleitpaste auf die Zelle 1 und/oder das Wärmeleitblech 3 aufgetragen werden. In der Fig. 1 ist auch gut zu sehen, dass das Wärmeleitblech 3 die Zellen 1 auch nach unten hin überragt. Auf diese Weise kann es beispielsweise in Schienen, welche in dem Gehäuse des Akkumulators vorgesehen sind, eingesetzt werden (siehe auch Fig. 3). Somit werden die Zellen 1 und die Wärmeleitbleche 3 im Gehäuse optimal positioniert.

Die Fig. 3 zeigt nun ein Gehäuse 4, in das mehrere der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Einheiten eingesetzt sind, wobei die Wärmeleitbleche 3 in seitlich angeordneten Schienen eingesetzt werden. Gut zu sehen ist auch, dass die Zellanschlüsse 2 alle nach oben hin ausgerichtet sind, sodass sie gut miteinander verschaltet werden können, beispielsweise mit Hilfe einer Zellverbindungsplatine (engl.: Cell-Connector-Board, kurz CCB). Weiterhin ist gut erkennbar, dass nicht nur die Oberseite des Gehäuses 3, sondern auch die beiden

Seitenwände des Gehäuses 3 Öffnungen über die ganze Länge des Gehäuses 3 aufweisen. Diese seitlichen Öffnungen, werden später durch eine Kühl-/Heizeinrichtung

verschlossen (siehe auch Fig. 9).

Fig. 4 zeigt nun, wie die Zellen 1 und die Wärmeleitbleche 3 aneinandergedrückt werden. Zu diesem Zweck wird eine Druckplatte 5 in das Gehäuse 4 eingesetzt und verschraubt. Auf diese Weise können die Akkumulatoren gut an den jeweiligen Einsatzzweck angepasst werden, indem mal mehr, mal weniger Zellen 1 in das Gehäuse 4 eingesetzt werden. Der Pfeil in der Fig. 4 symbolisiert die Richtung der Druckkraft, die durch die Druckplatte 5

aufgebracht wird.

Die Figuren 5 und 6 zeigen nun, wie die Zellen 1 auch an deren Oberseite gegeneinander ausgerichtet werden können (Figur 5 in einer Übersichts-Schrägansicht, die Figur 6 in einer Detail-Schrägansicht). Zu diesem Zweck wird eine Deckplatte 6 auf den Zellstapel aufgesetzt. Dabei sorgen keilförmige Rippen an der Unterseite der Deckplatte 6 für eine korrekte

Ausrichtung der Zellen 1. Die Deckplatte 6 weist zudem Schlitze auf, durch welche die Zellanschlüsse 2 nach dem Aufsetzten der Deckplatte 6 hindurch ragen.

Die Figur 7 zeigt eine Deckplatte 6 nun im Detail. Darin sind keilförmige Rippen an der Unterseite der Deckplatte 6 zu erkennen. Gut zu sehen sind auch stiftförmige Fortsätze auf der Oberseite der Deckplatte 6, auf die später die Zellverbindungsplatine aufgesetzt wird (in dieser Konfiguration kann die Deckplatte 6 sinngemäß auch als Tragplatte gesehen werde). Die Stifte können auch durch Ausnehmungen in der Zellverbindungsplatine hindurch ragen, wodurch diese einfach durch Aufstecken von Federscheiben auf der Deckplatte 6 fixiert werden kann. Damit die Zellverbindungsplatine von der Deckplatte 6 richtig beabstandet ist, können die genannten Stifte auch abgesetzt sein.

Die Dicke prismatischer Zellen 1 variiert im Bereich von +/- 3 %. Soll ein Zellstapel mit einer Vielzahl von Zellen 1 verbaut werden, ergibt sich ein Toleranzbereich von mehreren

Millimetern, der bei der Befestigung der Zellen 1, der elektrischen Verbindung etc. zu berücksichtigen ist. Vorteilhaft werden die Deckplatten 6 sowie die Zellverbindungsplatine so montiert, dass die Mitte der Zell Verbindungsplatine über der Mitte des Zellpakets zu liegen kommt. Somit können Lageabweichungen der Zellkontakte 3 zu ihren Anschlüssen auf der Zellverbindungsplatine gering gehalten werden.

Unter Umständen - insbesondere wenn eine große Anzahl an Zellen 1 zu einem Akkumulator verbaut werden - kann es schwierig sein, alle Anschlüsse 2 in einem Vorgang durch eine einzige Deckplatte 6 hindurch zu führen. Aus diesem Grund kann es von Vorteil sein, mehrere Deckplatten 6 pro Akkumulator vorzusehen, sodass jeweils nur die Anschlüsse 2 eines Teils der in einem Akkumulator verbauten Zellen 1 (z.B. 5 bis 15 Stück) gleichzeitig durch eine Deckplatte 6 hindurch geführt werden müssen.

Die Figur 8 zeigt nun einen Schnitt durch den Akkumulator auf Höhe einer Zelle 1. Dabei ist die Zelle 1 in Vorderansicht und das Wärmeleitblech 3, konkret dessen Abkantungen, im Schnitt erkennbar. Die Deckplatte 6 ist in der gezeigten Darstellung bereits montiert. In der Fig. 8 ist zu sehen, dass die Deckplatte 6 nicht nur die Zellen 1 mit Hilfe keilförmiger Rippen gegeneinander ausrichtet, sondern auch das Wärmeleitblech 3 gegen das Gehäuse 4 drückt. Die Deckplatte 6 übernimmt somit eine Mehrfachfunktion: sie richtet die Zellen 1

gegeneinander aus, drückt das Wärmeleitblech 3 gegen das Gehäuse 4, schließt das Gehäuse 4 nach oben hin ab und bietet mit ihre oben angeordneten Stiften schließlich eine Halterung für eine Zellverbindungsplatine (nicht dargestellt). Im vorliegenden Beispiel ist zwischen den Wärmeleitblechen 3 und dem Gehäuse 4 eine Zwischenplatte 7 vorgesehen, welche beispielsweise aus elastischem Material besteht und so für einen gewissen Längenausgleich, beziehungsweise Ausgleich von Bauteiltoleranzen sorgt.

Fig. 9 zeigt den Akkumulator in einem weiteren Baufortschritt, in dem das Gehäuse 4 seitlich durch zwei Seitenwände 8, welche gleichzeitig eine Kühl-/Heizeinrichtung bilden, verschlossen ist. Auf der Seitenwand 8 befindet sich ein Kanal 9 für einen Wärmeträger, der in Schleifen über die Seitenwand 8 geführt wird. Durch diesen Kanal 9 kann ein flüssiger oder gasförmiger Wärmeträger fließen oder - wenn die Kühl-/Heizeinrichtung als Kältemittelverdampfer ausgeführt ist - auch darin verdampfen. Der Kühlmittelanschluss des Kühl-/Heizeinrichtung befindet sich durch diese Montageart außerhalb des Gehäuses 4, sodass sich keine Durchtritts stelle einer Kühlmittelleitung durch das Gehäuse 4 ergibt, die abgedichtet werden müsste. Durch die Doppelfunktion der Kühl-/Heizeinrichtung als

Gehäusedeckel fällt eine Gehäusewand weg, wodurch sich eine Material- und Platzersparnis ergibt. Darüber hinaus muss Kondens was ser, das sich im Kühlbetrieb eventuell an der Außenseite der Kühl-/Heizeinrichtung bildet, nicht aus dem Gehäuse 4 abgeführt werden, sondern kann einfach an der Gehäuseaußenseite ablaufen.

Fig. 10 zeigt schließlich wie Fig. 8 einen Schnitt durch den Akkumulator, allerdings mit montierter Seitenwand 8. Gut zu sehen ist dabei auch der Kanal 9. Im gezeigten Beispiel wird die thermische Kopplung zwischen den Wärmeleitblechen 3 und der Seitenwand 8, welche eine Kühl-/Heizeinrichtung bildet/beinhaltet durch Körperkontakt zwischen den beiden Bauteilen hergestellt. Für einen besseren Wärmeübergang kann auch eine Wärmeleitpaste zwischen den Wärmeleitblechen 3 und der Seitenwand 8 aufgetragen werden. Denkbar ist auch, dass zwischen den Wärmeleitblechen 3 und der Seitenwand 8 eine Isolierplatte vorgesehen ist, welche elektrisch isoliert. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass an der Seitenwand 8 eine gefährliche elektrische Spannung anliegt. Eine gesonderte elektrische Isolation der Seitenwand 8 kann daher entfallen. Die Isolierplatte kann zusätzlich oder alternativ auch thermisch isolierend sein. Die thermische Isolation sorgt dafür, dass innerhalb der Wärmeleitbleche 3 und innerhalb der Kühl-/Heizeinrichtung 8 keine starken

Temperaturgefälle entstehen. Ein eventuell vorhandener Temperaturunterschied fällt im Wesentlichen an der Isolierschicht ab, ähnlich wie die elektrische Spannung in einem thermischen Ersatzschaltbild an dem vergleichsweise hohen Widerstand der thermischen Isolation abfällt.

An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass die Kühl-/Heizeinrichtung 8 nicht nur wie in den Figuren 9 und 10 dargestellt einen Seitenteil einen des Gehäuses 4 bilden kann, sondern auch einen Deckel oder einen Boden des Gehäuses 4. Selbstverständlich können auch mehrere Seitenteile als Kühl-/Heizeinrichtung 8 ausgeführt sein. Zudem ist auch eine Kombination von Seitenteil und/oder Boden und/oder Deckel als Kühl-/Heizeinrichtung 8 möglich, um die Kühl-/Heizwirkung zu verstärken. Abschließend wird darauf hingewiesen, dass es sich bei den Figuren 1 bis 10 teilweise um vereinfachte Darstellungen handelt. In der Realität kann ein erfindungsgemäßer Akkumulator auch von der Darstellung abweichen, insbesondere zusätzliche hier nicht dargestellte Bauteile umfassen. Schließlich wird angemerkt, dass die Darstellungen nicht notwendigerweise maßstäblich sind und Proportionen von realen Bauteilen auch von den Proportionen der dargestellten Bauteile abweichen können. Auch können die in den Figuren dargestellten Wärmeleitbleche 3 gleichwertig gegen andere Wärmeleiteinrichtungen ausgetauscht werden, beispielsweise gegen Wärmeleitnetze, Wärmeleitgitter oder flexible Wärmeleitplatten.