(57)【要約】  エネルギー貯蔵装置(1)は、少なくとも1つのエネルギー貯蔵セル(2)、好ましくは複数のエネルギー貯蔵セル(2)と、エネルギー貯蔵セル(2)の、または複数のエネルギー貯蔵セル(2)によって形成されたアセンブリの温度を制御するために構成された温度制御装置と、温度制御装置の機能的構成要素として構成されかつ熱伝達媒体を誘導するために構成設計された少なくとも1つの締め付け要素(8、20)と、を有する。
2014510381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギー貯蔵装置(1)であって、
少なくとも1つのエネルギー貯蔵セル(2)、好ましくは複数のエネルギー貯蔵セル(2)と、前記エネルギー貯蔵セル(2)の、または前記複数のエネルギー貯蔵セル(2)によって形成されたアセンブリの温度を制御するために構成された温度制御装置と、張力によって前記エネルギー貯蔵装置(1)の中で前記エネルギー貯蔵セル(2)を空間的に固定することに寄与するように構成された少なくとも1つの締め付け要素(8、20)とを有する前記エネルギー貯蔵装置(1)において、前記締め付け要素(8、20)が、前記温度制御装置の機能的構成要素として構成されている共に、前記締め付け要素(8、20)が、熱伝達媒体を導くように構成されていることを特徴とする、エネルギー貯蔵装置(1)。
【請求項２】
前記締め付け要素(8、20)が、熱伝達媒体回路に直接接続されていることを特徴とする、請求項1に記載のエネルギー貯蔵装置(1)。
【請求項３】
前記締め付け要素(8、20)が、中空の棒として構成された少なくとも1つのタイロッド(20)を含むことを特徴とする、請求項1または2に記載のエネルギー貯蔵装置(1)。
【請求項４】
中空の棒として構成された前記タイロッド(20)が、熱交換器に通じることを特徴とする、請求項3に記載のエネルギー貯蔵装置(1)。
【請求項５】
前記締め付け要素が、中空の棒として構成された少なくとも一対のタイロッド(20)を含んでおり、前記一対のタイロッドがタイロッドブリッジ(20.1)を用いて回路に閉じられていることを特徴とする、請求項3または4に記載のエネルギー貯蔵装置(1)。
【請求項６】
中空の棒として構成された前記タイロッド(20)が、順流路および戻り流路として構成された2つの縦穴を備えることを特徴とする、請求項3または4に記載のエネルギー貯蔵装置(1)。
【請求項７】
前記締め付け要素が、少なくとも1つのテンションバンド(8)を含むことを特徴とする、請求項1に記載のエネルギー貯蔵装置(1)。
【請求項８】
前記テンションバンド(8)が、順流路および戻り流路として構成された2つの縦穴(8.2)を備えることを特徴とする、請求項7に記載のエネルギー貯蔵装置(1)。
【請求項９】
前記締め付け要素が、少なくとも一対のテンションバンド(8)を含んでおり、前記一対のテンションバンド(8)がテンションバンドブリッジを用いて回路に閉じられていることを特徴とする、請求項8に記載のエネルギー貯蔵装置(1)。
【請求項１０】
前記締め付け要素(8、20)が、熱交換器に接続されていることを特徴とする、請求項1から9のいずれか一項に記載のエネルギー貯蔵装置(1)。
【請求項１１】
前記締め付け要素(8、20)が、少なくとも部分的に熱伝導材料から形成されているか、若しくは、前記締め付け要素(8、20)が、少なくとも部分的に熱伝導層を有するか、またはその両方であることを特徴とする、請求項1から10のいずれか一項に記載のエネルギー貯蔵装置(1)。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
DE102011016048優先権出願の全内容は、本出願の不可欠な部分として参照により本明細書に完全に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、少なくとも1つのエネルギー貯蔵セルおよび温度制御装置を有するエネルギー貯蔵装置、特に複数のエネルギー貯蔵セルおよび温度制御装置を有するエネルギー貯蔵装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
下記では電気化学セルまたはガルバニセルともまた呼ばれる電気化学的エネルギー貯蔵装置は、しばしば平坦で積層可能なユニットの形で製造され、それから複数のそのようなセルを組み合わせることによって、様々な用途のためのバッテリーを生産することができる。
【０００４】
セルはしばしば、生じる熱損失を放散させるために冷却されなければならない。この目的を達成するために、クーラント回路を介した間接冷却またはセルの間を誘導される予冷された空気を用いた直接冷却を使用することが知られている。クーラント回路を用いて冷却する場合には、クーラントがそれを通って流れる金属製冷却板が、バッテリーのセルブロック上に、しばしばセルの下側に配置されることもあり得る。熱損失は、例えば別個の熱伝導要素、例えば熱伝導棒もしくは熱伝導板を介してか、または対応して厚くされたセルハウジング壁を介して、セルから冷却板に誘導される。セルのセルハウジングは、しばしば金属製であり、電圧を受けやすい。したがって短絡を防止するために、冷却板は、電気絶縁体、例えば熱伝導性フォイル、成形物、鋳造複合物または冷却板に塗布される被膜もしくはホイルによってセルハウジングから分離される。クーラント回路はまた、例えば低温始動の際に、バッテリを加熱するために使用することもできる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、改善されたエネルギー貯蔵装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本課題は、請求項1に記載のエネルギー貯蔵装置によって解決される。下位請求項は、本発明の有利なさらなる構成に関する。
【０００７】
少なくとも1つのエネルギー貯蔵セル、好ましくは複数のエネルギー貯蔵セルと、エネルギー貯蔵セルまたはエネルギー貯蔵セルによって形成されたアセンブリの温度を制御するように設計された温度制御装置と、張力によってエネルギー貯蔵装置の中でエネルギー貯蔵セルを空間的に固定することに寄与するように構成された少なくとも1つの締め付け要素とを有するエネルギー貯蔵装置において、本課題は、締め付け要素が、温度制御装置の機能的構成要素として構成されること、及び、締め付け要素が、熱伝達媒体を導くように構成されることによって解決される。
【０００８】
本発明の意味において、エネルギー貯蔵装置は、もし必要ならば電気化学的プロセスを使用して、特に電気エネルギーを受容し、貯蔵し、再び放出することもできる装置として理解されるべきである。本発明の意味において、貯蔵セルは、もし必要ならば電気化学的プロセスを使用して、特に電気エネルギーを受容し、貯蔵し、再び放出することもそれ自体できるエネルギー貯蔵装置の自己充足型機能ユニットとして理解されるべきである。貯蔵セルは、例えば、ガルバニ一次セルもしくは二次セル(本出願の枠内では、一次セルまたは二次セルは、バッテリーセルと無差別に呼ばれ、それから構成されるエネルギー貯蔵装置は、バッテリーと無差別に呼ばれる)、燃料電池、例えばスーパーキャパシタ(Supercap)等の高性能キャパシタ、または異なる種類のエネルギー貯蔵セルであり得るが、これに限定されるものではない。特に、バッテリーセルとして設計された貯蔵セルは、例えば電気化学的変換プロセスおよび貯蔵プロセスがその中で生じる活性領域または活性部分と、活性部分を環境から封止するためのケーシングと、貯蔵セルの電極としての役割を果たす少なくとも2つの電流導体とを含む。活性部分は、例えば電極アセンブリを有しており、当該電極アセンブリは、好ましくは集電ホイルと活性層とセパレータ層とを有するスタックまたはロールとして構成されている。活性層およびセパレータ層は少なくとも部分的に、別個に裁断されたホイルとして、または、集電ホイル上の被膜として設けられ得る。電流導体は、集電ホイルと電気的に接続されているか、または、集電ホイルによって形成される。
【０００９】
この関連において、エネルギー貯蔵セルは特に、エネルギーを化学形態で貯蔵し、当該エネルギーを負荷に電気形態で放出し、好ましくは当該エネルギーを電気形態において充電装置から受容することもできる電気化学セルとして理解されるべきである。ガルバニセルまたは燃料電池は、そのような電気化学的エネルギー貯蔵装置の重要な例である。この文脈において、平型電気化学セルは、その外形が2つの略平行な面によって特徴付けられ、それらの互いの垂直方向の間隔が前記面に平行に測定されるセルの平均長よりも短い、電気化学セルとして理解されるべきである。これらの面の間には、しばしばパッケージまたはセルハウジングに包まれて、セルの電気化学的に活性な構成要素が配置されている。このようなセルはしばしば、多層ホイルパッケージによって包囲されており、当該ホイルパッケージは、セルパッケージの縁部に密封継ぎ目を有しており、当該密封継ぎ目は、当該密封継ぎ目の領域においてホイルパッケージを持続的に接着または密封することによって形成されている。このようなセルは、しばしばパウチセルまたはコーヒーバッグセルとも呼ばれる。
【００１０】
本発明の意味において、エネルギー貯蔵装置の中でエネルギー貯蔵セルを空間的に固定することへの締め付け要素の寄与は、空間的固定への部分的な寄与とも、100パーセントの寄与、特に空間的固定への排他的寄与とも理解され得る。
【００１１】
さらに、エネルギー貯蔵セルは、生じるガスを吸収するために、外側カバーとして膨張可能な多層ホイルを有することができる。
【００１２】
貯蔵セルは、エネルギーを電気エネルギーとしてではなく、熱、ポテンシャル、運動もしくは別の種類のエネルギーとして受容および/もしくは放出するセル、またはエネルギーをあるの種類において受容し、別の種類において再び放出し、さらに別の種類において貯蔵することもできるセルであってもよい。
【００１３】
本発明の意味において、締め付けることは、張力によって所定の位置に、特に互いの相対位置に保持することとして理解される。締め付けの際には、弾性力および摩擦力も用いることができるが、これに限定されるものではない。その他の点では、締め付けることは、形状接続的な位置固定を排除しない。すなわち締め付けることは、分解の防止に限定され得るが、この限定は必須ではない。
【００１４】
本発明の意味において、温度制御は、熱の排出または供給、特に熱の排出であると理解される。温度制御は、例えば熱放射面での熱放射による受動的冷却として、例えば熱交換面での強制対流による能動的冷却として、または熱交換器内での例えば水、油等の特に循環する熱伝達媒体との熱交換による能動的冷却として実現されてもよい。このとき、開ループ制御または閉ループ制御が、所定の許容温度範囲を維持するために行われてもよい。
【００１５】
締め付け装置が、温度制御装置の機能構成要素として、および熱伝達媒体を誘導するために設計される場合、締め付け装置は、貯蔵セルまたはセルアセンブリの温度制御に関連する機能を果たすこともできる。これらの機能は、例えば、貯蔵セルからおよび貯蔵セルへの熱伝達、熱放射面での熱放射、熱伝達媒体からおよび熱伝達媒体への熱伝達、熱源もしくはヒートシンクからおよび熱源もしくはヒートシンクへの熱伝導等を含むことができるが、これに限定されるものではない。
【００１６】
締め付け要素が熱伝達媒体回路に直接接続されることは、有利であることが判明した。
【００１７】
締め付け装置は好ましくは、中空の棒として構成された少なくとも1つのタイロッドを含む。この態様の1つの利点は、タイロッドを通るように熱伝達媒体を誘導できることである。
【００１８】
本発明の意味において、タイロッドは、細長い、特にセルスタックの全長から突出する棒であると理解される。この棒は、特に貯蔵セルの積層方向においてそれぞれ外側の貯蔵セルを押し付ける平板またはフランジ等の加圧要素を用いて、セルブロックを締め付ける。複数のタイロッド、例えば4、6、8またはより多くが用いられることが一般的である。このようなタイロッドは、ねじ込みまたはナットを使ったボルト留めによって堅く締めることで確実な締め付けを可能にするために、例えば片方の端部にヘッドおよびもう一方の端部にねじ山をまたは両方の端部にねじ山を有する。貯蔵セルの適切な成形において、タイロッドを使用することは、締め付けるより前に比較的簡単な方法で貯蔵セルをタイロッドに装着できるという利点も有しており、それによって組み立ても簡略化され得る。タイロッドは例えば、フレーム式平型セルのフレーム要素の対応する凹部を通って延び、フレーム式平型セルから熱を吸収することができる。
【００１９】
さらに、中空の棒として構成されたタイロッドは、熱交換器と接続することができる。
【００２０】
締め付け要素が、ブリッジを用いて回路内に閉じられている、中空の棒として構成された少なくとも一対のタイロッドを含むことは、特に好ましい。この態様の1つの利点は、特に簡単な熱伝達媒体回路を形成することができることである。
【００２１】
中空の棒として構成されたタイロッドが、順流路および戻り流路として設計された2つの縦穴を含むことは、有利であることが判明した。
【００２２】
別法としてまたは追加として、締め付け要素は、少なくとも1つのテンションバンドを含むことができる。好ましくは、テンションバンドは、順流路および戻り流路として設計された2つの縦穴を有する。締め付け要素が、ブリッジによって回路に閉じられている少なくとも一対のテンションバンドを含むことは、特に好ましい。
【００２３】
テンションバンドは、少なくとも部分的に、それ自体弾性を有するように、特に波形ばね状に構成され得る。好ましくは複数のテンションバンドが設けられており、そのうちの少なくとも1つのテンションバンドは、少なくとももう1つのテンションバンドを覆う。本発明の意味において、テンションバンドは、貯蔵セルのアセンブリを互いに対して締め付ける、特に巻き付けるように締め付けるためにも使用できる細長い、特に平坦な、ストラップのような構成要素として理解される。このとき、固定機構、締め付け機構等を、張力をかけた組み立てを可能にするために設けてもよい。それ自体弾性を有する構成によって、セルブロックに均一な張力を加えることもできる。テンションバンドの弾性伸びは、プレテンションを加えて組み立てる際にテンションバンドがセルブロックに対して大き過ぎるサイズとなり、セルブロックを越えて引き伸ばすことができるように構成されてもよく、その後プレテンションが緩むとき、テンションバンドは、セルブロックをきつく取り巻く。この目的を達成するために、テンションバンドの一部分は、例えば波形ばね状に形成され得る。波形ばね状に形成された部分が、張力を受けて貯蔵セル、熱伝導要素等の熱交換面に面で接触する平坦部分を有することは、特に有利である。
【００２４】
締め付け要素が熱交換器に接続されることは、有利であることが判明した。
【００２５】
さらに、締め付け要素は、少なくとも部分的に熱伝導材料から形成されてもよい。別法としておよび/または追加として、締め付け要素は、少なくとも部分的に熱伝導層を含むことができる。
【００２６】
本発明の意味において、材料は、技術的意味で熱導体としての使用を可能にする熱伝導率を有するとき、熱伝導性を有すると理解される。下限値は、約10Wm-1K-1から20Wm-1K-1の範囲とすることができ、その範囲は、高合金鋼および良好な熱伝導フィラーを与えられたいくつかのプラスチック(好ましくは繊維強化された)の熱伝導率に対応する。少なくとも40から50Wm-1K-1の範囲において熱伝導率を選択することが、好ましい。
【００２７】
少なくとも100Wm-1K-1または数100Wm-1K-1の熱伝導率が、特に好ましい。例えば、ケイ素、アルミニウム、銅、銀または特にカーボンナノチューブのばね鋼を使用することができるが、これに限定されるものではない。これらの使用または他の特殊材料の使用は、コスト、加工可能性およびその他の技術的適性に関して検討されるべきである。この背景から、本発明の意味において、熱伝導材料を有する態様とは、締め付け装置または締め付け装置の要素が実質的に前記材料から成るかさもなければ、例えば剛性、電気絶縁性、耐熱性または他の特性もしくは使用目的の理由で、前記材料から成るコア、被膜もしくは層、カバー等のみを含むことができることとして理解されるべきである。所望の特性を、適切な材料の組合せによって得ることができる。上で述べたのと同じ材料、または例えばセラミックもしくはダイヤモンド等の他の良好な熱導体も、熱伝導プラスチックのためのフィラー材料として考慮される。
【００２８】
エネルギー貯蔵装置が、締め付け装置が少なくとも部分的に、好ましくは一面で、貯蔵セルの熱交換面に接触するように設計されることは、さらに好ましい。本発明の意味において、貯蔵セルの熱交換面は、貯蔵セルの内部で発生した熱を放出することができ、必要に応じて熱を吸収してそれを貯蔵セルの内部に放出することもできる貯蔵セルの面として理解されてもよい。熱交換面が属する構成要素が、セルの活性領域で発生した熱を熱交換面にさらに伝達するように設計されていると有利である。このように接することによって、良好な熱的結合を確保する。熱的結合は、電気絶縁等の機能も果たすことができる熱伝導要素を介して必要に応じて作成されてもよい。
【００２９】
エネルギー貯蔵装置が、貯蔵セルが角柱の特に平坦な形を有し、熱交換面が貯蔵セルの周囲面、特に細幅面の少なくとも1つに設けられているように設計されることは、特に好ましい。本発明の意味において、平坦な角柱形状は、厚さ方向とも定義される1つの空間方向における広がりが、他の空間方向における広がりよりも明らかに小さく、それ故に比較的より大きな表面積を有する2つの平坦面は、狭い縁部、特に少なくとも4つの周囲面または細幅面と明確に区別される形状であると理解される。平坦な角柱状の貯蔵セルは、セルアセンブリ、特に小型ブロックを形成するように、特に良好に積層可能であり、それらは、スペースをうまく利用し、それらの接触は、多様な方法で、例えば平坦面を介して、細幅面を介して、突出する導体ストリップ(電流導体とも呼ばれる)等を介して実現できる。積層した角柱状セルでは、周囲面は、それらが熱交換面として適するように外側に位置している。本発明が、角柱状でなくむしろ例えば、制限的ではないが、円柱状貯蔵セルに適用できるのと全く同じように、本発明はまた、著しく平坦でなくむしろ例えば、制限的ではないが、立方状貯蔵セルにも適用できる。
【００３０】
好ましくは、エネルギー貯蔵装置は、熱伝導材料から形成され、少なくとも部分的に、好ましくは一面で貯蔵セルの熱交換面に接する熱伝導要素が設けられているように設計されており、締め付け装置は、少なくとも熱伝導要素の自由面に接している。本発明の意味において、熱伝導要素は、熱を貯蔵セルからおよび貯蔵セルに、特にエネルギー貯蔵装置内部の貯蔵セル間の空間からおよび空間に、貯蔵セル間の空間の外部におよび外部から導くこともできる構成要素として理解される。熱伝導要素は例えば、貯蔵セル間に配置された、熱伝導材料から作られたシートまたは成形物であってもよいが、これに限定されるものではない。ここで、本発明の意味での熱伝導要素の自由面は、貯蔵セルのセルアセンブリの外部からアクセスでき、例えばそれらの自由な縁側面で突き出ており、例えば、必須ではないが、貯蔵セルの縁側面に接するようにそこで直角に曲げられている面であると理解される。ここでも、貯蔵セルが角柱の、特に平坦な形を有すると好ましい。熱交換面は、好ましくは貯蔵セルの平坦面に、熱伝達要素の自由面は、好ましくは貯蔵セルの周囲面、特に細幅面の領域に設けられ得る。貯蔵セルの平坦面が、貯蔵セルの電極として構成されるとき、熱伝導要素は、導電性材料で構成されてもよく、加えて隣接する貯蔵セル間または1つの貯蔵セルとエネルギー貯蔵装置の極接続装置との間の電気接触要素として機能することもできる。別法として、熱伝導要素は、まさに電気接触を防止する必要があるときに電気絶縁特性を有することができる。
【００３１】
さらなる好ましい1態様では、締め付け装置は、保持要素および締め付け要素を含み、保持要素は、それらの間で貯蔵セルを保持するように貯蔵セルと交互に配置され、締め付け要素は、保持要素を貯蔵セルに締め付け、保持要素は少なくとも部分的に、貯蔵セルの熱交換面に熱的に結合され、締め付け要素は少なくとも部分的に、保持要素の熱交換面に接する。このとき、保持要素が、少なくとも貯蔵セルとの接触面と締め付け要素との接触面との間で、熱伝導材料を使って構成されていると有利である。そうすることで、保持要素と貯蔵セルとを確実に締め付けてバッテリーブロックを形成することもできる。保持要素の熱交換面は、例えばテンションバンドが締め付け要素として設けられているときは、保持要素の外面、特に縁側面であり得るが、締め付け要素はテンションバンドに限定されるものではない。例えばタイロッド等の締め付け要素は、保持要素内の通路、例えば孔を通って案内されてもよいが、締め付け要素はタイロッドに限定されるものではない。この場合には、保持要素の熱交換面は、通路の内面によって形成され得る。貯蔵セルの熱交換面は、貯蔵セルの平坦面または縁側面によって、電流導体によってまたは貯蔵セルのハウジングを通る電流導体の通過領域に設けられ得る。
【００３２】
エネルギー貯蔵装置が、締め付け装置が少なくとも部分的に、特に面的な接触によって、熱交換装置の複数の部分に熱的に結合されるように設計されることは、さらに好ましく、熱交換装置は、好ましくは熱伝達媒体回路に接続され、熱伝達媒体回路は、好ましくは開ループ制御または閉ループ制御できる。そうすることで、締め付け装置が貯蔵セルから吸収した熱を熱交換装置に運び、そこでそれを、例えば水または油等の熱伝達媒体に放出することが可能になるが、熱伝達媒体は水または油等に限定されるものではない。加熱された熱伝達媒体は、熱伝達媒体回路を通って循環し、吸収した熱を再び他の位置で、例えば空気冷却器等に排出することができる。
【００３３】
熱交換装置が少なくとも部分的に、貯蔵セルの熱交換面に接していることは、特に好ましく、貯蔵セルは、平坦な角柱の形を有しており、熱交換面は、貯蔵セルの少なくとも2つの、好ましくは向かい合って位置する細幅面に設けられている。それ故に、貯蔵セルは、一方では直接の接触を通じて熱交換装置に熱を放出し、他方では熱交換装置と接触していない締め付け装置上の位置に熱を放出する。このとき、締め付け装置は好ましくは、セルを互いに、および、熱交換装置と締め付ける。
【００３４】
本発明の述べられた実施形態およびさらなる実施形態の特徴は、有利には互いに組み合わされてもよく、それによって本明細書で最後までかつ完全には述べることができない本発明のさらなる実施形態を当業者が利用することが可能になる。
【００３５】
以下に、本発明を、好ましい実施例に基づき、図を用いてより詳細に述べる。図で示されるのは以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第1の実施例に係るバッテリーの横断面図である。
【図２】第2の実施例に係るバッテリーの横断面図である。
【図３】第2の実施例に係るバッテリーの斜視図である。
【図４】第3の実施例に係るバッテリーの斜視図である。
【図５】第4の実施例に係るバッテリーの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
図1は、本発明の第1の実施例として、セルアセンブリを形成する複数のガルバニセル2を含むバッテリー1を概略的に示している。図1では、セル2は分割されずに描写されている。
【００３８】
ガルバニセル2は、リチウムを含有する活性領域を含む二次セル(蓄電池セル)である。リチウムイオンセル等として既知のそのようなガルバニセルの構造は、一般に知られている。本出願の枠内では、ガルバニセル2は、簡略化のためにセル2と表記する。本実施例では、セル2は、細幅の、略直方体のセルハウジングを有するいわゆるフレーム式平型セルとして構成される。セル2は、同一平面上に相前後して配置され、使用に応じて、並列および/または直列に電気的に相互接続されてもよい。
【００３９】
冷却板3は、セル2の温度を制御するためにセル2の下側に配置されてもよい。冷却板3は、その内部に、図では複数回分割された冷却導管3.3を有しており、この冷却導管をクーラントが貫流できる。電気絶縁材料の熱伝導ホイル4は、冷却板3とセル2の底面との間に配置されており、冷却板3をセル2から電気的に絶縁する。例えば熱伝導ドーピングで強化されたプラスチック等の良好な熱伝導特性を有する電気絶縁材料から成る押圧板5は、セル2の上側に配置される。押圧板5は別法として、例えば鋼鉄、アルミニウム等の金属から作られていてもよく、熱伝導ホイル4に似た電気絶縁被膜または電気絶縁中間層が、セル2の上側細幅面に載置される領域に設けられている。
【００４０】
前側極板6は、セルアセンブリの前端部に配置され、後側極板7は、セルアセンブリの後端部に配置される。極板6および7は、それぞれバッテリー1の極を形成し、それぞれ押圧板5を超えて突出するタブ様の延長部6.1、7.1を有しており、この延長部はそれぞれバッテリー1の極接触部を形成する。
【００４１】
さらに、極板6および7はそれぞれ、2つの固定用ラグ（Befestigungsnase）6.2、7.2を有しており、これらの固定用ラグは、押圧板5に平行に、それぞれの極板6、7から曲げられ、前記押圧板5上に接している。押圧板5、セル2および冷却板3は、2つの締め付け要素8を用いて互いに押し付けられ、これらの締め付け要素はそれぞれ、押圧板5、端子板6、7および冷却板3の周りを案内される。本実施例では、締め付け要素8は、テンションバンド空洞8.2を有する本質的に弾性のあるテンションバンド8として構成され、固有の弾性は、ばね領域8.1によって概ね調整される。ばね領域8.1は、テンションバンド8を波状に成形することによって実現される。このとき、ばね領域8.1は好ましくは、テンションバンド8が極板6、7または冷却板3の縁部を越えて延びない箇所に、特にバッテリー1の上面および下面に形成される。それらの波形は、少なくとも波の谷が冷却板3および押圧板5に載っている領域において、大きな接触面を得るために、少なくとも部分的に少なくとも略平坦な部分を有する。力は、前側極板6および後側極板7を介してセルブロック1に軸方向に導入される。軸方向に垂直な方向では、力は、冷却板3を介して下方におよび押圧板5を介して上方に導入される。短絡を防止するために、極板6、7にはさらに、少なくともテンションバンド8が載置されている箇所において、熱伝導ホイル4に似た電気絶縁被膜または電気絶縁中間層が設けられている。さらに、テンションバンドは、極板6、7の領域に弾性のある部分を有することもできる。
【００４２】
熱伝達媒体を導くためのテンションバンド空洞8.2を備えたテンションバンド8は、例えばばね鋼等の良好な熱導体から形成され、ばね領域8.1の波の谷の領域で、押圧板5および冷却板3との熱伝導接触を有する。テンションバンド8の電気絶縁被膜または絶縁中間層は、少なくとも極板の領域に設けられる。一変形実施例では、テンションバンドは、例えば好ましくはガラス繊維、ケブラー(Kevlar)または金属で強化された熱伝導性プラスチック、および熱伝導性ファイラー材料等の非導電性材料から形成されてもよい。そのような場合には、追加の絶縁は、状況によっては不要である。
【００４３】
テンションバンド空洞8.2を備えたテンションバンド8、押圧板5の熱伝導特性ならびに押圧板5とセル上面およびテンションバンド8との熱伝導接触によって、一方ではバッテリーの上側領域でもセル2間の熱平衡が、および当該上面から下面に位置する冷却板3への熱伝達が行われ得る。
【００４４】
図2は、本発明のさらなる実施例を図1に対応する描写で示している。当該実施例では、熱伝導要素8.20、8.21、8.22が、セルブロックを囲むテンションバンド隙間8.2を備えたテンションバンド8とセルブロックとの間に設けられている。
【００４５】
図2の描写によると、下側熱伝導要素8.20は、テンションバンド8と冷却板3との間に、上側熱伝導要素8.21は、テンションバンド8と押圧板5との間に、端面側の熱伝導要素8.22は、テンションバンド8と極板6、7との間に設けられ得る。例えばアルミニウムブロック等の剛性金属ブロックが、熱伝導要素8.20、8.21、8.22として使用されてもよい。テンションバンドは、セルブロックの周りを取り巻き、軸方向ならびに垂直軸の方向において一定の接触圧力を確保する。テンションバンド8は、圧着シール（Crimpverschluss）8.3を用いて密封され、このことは、バッテリー1の確実な締め付けを保証する。
【００４６】
1変形実施例では、熱伝導要素8.20、8.21、8.22は、弾性特性を有してもよく、例えば波形の金属ばね、金属切断物を充填されたパッド、金属をドープした発泡マット、熱伝導ゲルまたは熱伝達媒体を導くための空洞8.2'を含むパッドまたはマット等として構成されてもよい。
【００４７】
図1で描写した実施例とは異なり、テンションバンド8は、直線的に、すなわち弾性のある波形を有さずに構成されており、熱伝導要素8.20、8.21、8.22の上に完全に載置されている。
【００４８】
図3は、さらなる実施例の概略的描写を示す。オプションの冷却板3は、その内部に、クーラントが貫流し得る冷却導管3.3と、クーラントの供給および排出のための2つのクーラント接続部3.1とを有している。冷却板3は、クーラント接続部3.1を介して、図示されないクーラント回路に接続可能であり、クーラントによって吸収された廃熱が、そのクーラント回路を通ってバッテリー1から放出可能である。
【００４９】
この変形実施例では、締め付け装置は、テンションバンド空洞8.2を備えた2つの金属製テンションバンド8によって実現しており、これらのテンションバンドには、電気絶縁性だが熱伝導性の層を設けてもよい。テンションバンド8は、描写される変形実施例では波のような伸張領域として設計されている締め付け領域8.4を有している。テンションバンドを引っ張り、端部を互いに固く結ぶために、伸張領域の代わりに圧着プロセスを使用してもよい。さらなる代替案では、トグル閉じ具、ねじ連結器または比較可能な種類の締め具を設けてもよい。締め付け領域8.4は、図では後側極板7の側に見えるだけであるけれども、そのような締め付け領域は、前側極板6の側にも設けられ得る。
【００５０】
テンションバンド8は、押圧板5を通る凹部5.1の中、後側極板7を通る凹部7.3の中、冷却板3を通る凹部3.2の中および前側極板6を通る図示されない凹部の中を走っている。
【００５１】
図4は、本発明のさらなる実施例を概略的に示したものである。
【００５２】
図4の表現によると、複数のセル2は、それぞれ2つの保持フレーム16、16または16、17の間に配置される。セル2および保持フレーム16、17から成るアセンブリは、2つの末端プレート18、19の間に配置される。熱伝達媒体を案内するように構成されたロックナット21を備えた4つのタイロッド20は、セル、保持フレーム16、17および末端プレート18、19から成るアセンブリを締め付けるために設けられる。
【００５３】
末端プレート18、19は、バッテリー1の電極としての役割も果たす。対応する接続装置23、24は、接続のために設けられている。支柱25に取り付けられた制御器26は、バッテリー1および個々のセル2の状態パラメーターを監視するため、電荷補償のため等に設けられている。末端プレート18、19の間の短絡を防止するために、熱伝達媒体を案内するように形成されたタイロッド20および/またはロックナット21は、末端プレート18、19の内少なくとも1つに対して電気的に絶縁される。
【００５４】
この実施例では、熱伝達媒体を案内するように形成されたタイロッド20は、バッテリー1の内部で発生した熱を吸収し、その熱は、熱伝達媒体の流れによって放出されてもよい。
【００５５】
さらに、タイロッドは、末端プレート18、19と熱伝導接触することができる。熱は、適切な冷却装置(詳細には図示されない)を用いて、末端プレート18、19を介して放出され得る。
【００５６】
冷却装置として考え得るのは、例えばアルミニウムまたはその他の良好な熱導体から成る、その周りを空気が流れることができる断面であり、この断面は、ヘッド端部および/またはナット端部でタイロッドを介して末端プレート18、19にボルト留めされる。別法として、熱交換器が、タイロッド20がそこで熱を放出できる末端プレート18、19の内1つの端面に取り付けられてもよい。タイロッド20を介した他の種類の熱放出もまた、考え得る。
【００５７】
図ではそれ以上詳細に示されないけれども、この実施例でのセル2は、いわゆるコーヒーバッグセルまたはパウチセルとして構成されている。そのようなセル2は、電極スタックと、いわゆる密封継ぎ目を形成するように縁側部分で密封されたホイル材料(カバーホイル)から成るハウジングを含む。このとき、導体は、セル2の2つの細狭面にある密封継ぎ目を貫通する。セル2は、保持フレーム16、17によって、導体それ自体のところで、または導体が密封継ぎ目を貫通する、密封継ぎ目の領域に存在する接触領域において把持され、少なくともそこで導体を介して熱をフレーム要素16、17に放出する。熱伝達媒体を案内するように形成されたタイロッドは、フレーム要素16、17を通って延在し、導体と接触している保持フレーム16、17から熱を吸収する。別法として、保持フレーム16、17によって把持される別個の接触要素が設けられ、接触圧力をセル2の縁側部分に働かせ、縁側部分から熱を吸収してもよい。さらなる別法として、熱は、セル2の平坦面から、セル2の間に配置された熱伝導板および/または熱伝導弾性要素を介して、保持フレーム16、17に伝達され、次にこれらの保持フレームからタイロッド20を介して排出されてもよい。
【００５８】
さらなる変形実施例では、4つより多いタイロッド、例えば6つまたは8つのタイロッドが、セルブロックを締め付け、熱を放出するために設けられていてもよい。
【００５９】
別法として、締め付けは、例えばセルブロックの当該形状においても、熱伝導テンションバンドを介して行われ得る。さらなる変形実施例では、このようなテンションバンドは、例えば、保持フレーム16、17および末端プレート18、19の面取りエッジ16.1、17.1、18.1、19.1の上を導かれてもよいが、これに限定されるものではない。
【００６０】
さらに、図5で描写するように、タイロッド20は、タイロッドブリッジ20.1を用いて接続されてもよく、それによって熱伝達媒体の循環が行われ得る。
【符号の説明】
【００６１】
1  バッテリー
2  セル
3  冷却板
3.1  クーラント接続部
3.2  凹部
3.3  冷却導管
4  熱伝導ホイル
5  押圧板
5.1  凹部
6  前側極板
7  後側極板
6.1、7.1  タブ様の延長部
6.2、7.2  固定用ラグ
7.3  凹部
8  テンションバンド
8.1  ばね領域
8.2  テンションバンド空洞
8.2'  空洞
8.20、8.21、8.22  熱伝導要素
8.3  圧着シール
8.4  締め付け領域
16、17  保持フレーム
16.1、17.1  面取りエッジ
18、19  末端プレート
18.1、19.1  面取りエッジ
20  タイロッド
20.1  タイロッドブリッジ
21  ロックナット
22、23、24  接続装置
25  支柱
26  制御器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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