DE102021202709A1

DE102021202709A1 - Battery module and method for manufacturing a battery module

Info

Publication number: DE102021202709A1
Application number: DE102021202709.1A
Authority: DE
Inventors: Hidayet Ates; Florian Kühnlenz
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2021-03-19
Filing date: 2021-03-19
Publication date: 2022-09-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul (2) aufweisend mehrere Akkumulatorzellen (4), welche über Zellverbinder (8) elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind, sowie aufweisend eine Kühleinrichtung (14,16) zur Kühlung der Akkumulatorzellen (4) mittels eines Kühlmediums, wobei die Kühleinrichtung (14,16) einen Kühler (16) mit zumindest einem Kühlkanal (18) für das Kühlmedium sowie zumindest einen metallischen Kühlkörper (14), nämlich einen ersten Kühlkörper (14), aufweist, wobei ein erster Abschnitt (24) des ersten Kühlkörpers (14) in dem zumindest einen Kühlkanal (18) angeordnet ist und wobei ein zweiter Abschnitt (26) des ersten Kühlkörper (14) an einem der Zellverbinder (8), nämlich einem ersten Zellverbinder (8), angeordnet ist, so dass Wärme vom ersten Zellverbinder (8) über den ersten Kühlkörper (14) in das Kühlmedium abführbar ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Batteriemoduls (2).The invention relates to a battery module (2) having a plurality of accumulator cells (4) which are electrically conductively connected to one another via cell connectors (8), and having a cooling device (14, 16) for cooling the accumulator cells (4) by means of a cooling medium, the cooling device (14,16) has a cooler (16) with at least one cooling channel (18) for the cooling medium and at least one metal heat sink (14), namely a first heat sink (14), with a first section (24) of the first heat sink ( 14) is arranged in the at least one cooling channel (18) and wherein a second section (26) of the first heat sink (14) is arranged on one of the cell connectors (8), namely a first cell connector (8), so that heat from the first Cell connector (8) can be discharged into the cooling medium via the first heat sink (14). The invention also relates to a method for producing a battery module (2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul aufweisend mehrere Akkumulatorzellen, welche über Zellverbinder elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind, sowie aufweisend eine Kühleinrichtung zur Kühlung der Akkumulatorzellen. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines entsprechenden Batteriemoduls.The invention relates to a battery module having a plurality of accumulator cells which are electrically conductively connected to one another via cell connectors, and having a cooling device for cooling the accumulator cells. The invention also relates to a method for producing a corresponding battery module.

Eine Antriebsbatterie für ein Kraftfahrzeug ist üblicherweise als ein Modul, also als ein Batteriemodul, ausgebildet oder weist mehrere miteinander verschaltete Batteriemodule auf. Ein entsprechendes Batteriemodul wiederum ist typischerweise aus mehreren miteinander verschalteten Akkumulatorzellen aufgebaut, wobei die Akkumulatorzellen eines Batteriemoduls in der Regel einheitlich ausgestaltet sind. Häufig ist bei derartigen Antriebsbatterien oder entsprechenden Batteriemodulen außerdem eine Kühleinrichtung zur aktiven Kühlung der Akkumulatorzellen, oder kurz Zellen, vorgesehen.A drive battery for a motor vehicle is usually designed as a module, ie as a battery module, or has a plurality of battery modules connected to one another. A corresponding battery module, in turn, is typically constructed from a plurality of battery cells connected to one another, with the battery cells of a battery module generally being of uniform design. In such drive batteries or corresponding battery modules, a cooling device for active cooling of the accumulator cells, or cells for short, is often also provided.

Sind die Zellen als prismatische Zellen mit ebenem Zellboden ausgebildet, so erfolgt die Kühlung üblicherweise über die Zellböden der Zellen, da die Realisierung einer Kühlung über die entsprechenden ebenen Flächen technisch einfach und kostengünstig ist. Allerdings ist eine derartige Kühlung nur in begrenztem Maße effizient, da bei prismatischen Zellen die größte Erwärmung nicht im Bereich der Zellböden auftritt sondern an den Seiten und an den Zellpolen, also den Anschlusspolen. Daher erfordert eine entsprechende Kühlung über die Zellböden relativ viel Energie und dieser Energiebedarf reduziert die effektiv nutzbare Gesamtkapazität der Antriebsbatterie.If the cells are designed as prismatic cells with a flat cell base, cooling usually takes place via the cell bases of the cells, since cooling via the corresponding flat surfaces is technically simple and inexpensive. However, such cooling is only efficient to a limited extent, since in prismatic cells the greatest heating does not occur in the area of the cell bottoms but on the sides and on the cell poles, ie the connection poles. Corresponding cooling via the cell bottoms therefore requires a relatively large amount of energy, and this energy requirement reduces the effectively usable total capacity of the drive battery.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein vorteilhaft ausgebildetes Batteriemodul anzugeben sowie ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung eines entsprechenden Batteriemoduls.The object of the present invention is to specify an advantageously designed battery module and an advantageous method for producing a corresponding battery module.

Diese Aufgabe wird durch ein Batteriemodul mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Die im Hinblick auf das Batteriemodul angeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf das Verfahren übertragbar und umgekehrt. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.This object is achieved by a battery module having the features of patent claim 1 and by a method having the features of patent claim 10 . The advantages and preferred configurations listed with regard to the battery module can also be transferred to the method and vice versa. Advantageous configurations with expedient developments of the invention are specified in the dependent patent claims.

Der Erfindung liegt dabei der Ideenansatz zu Grunde, die Akkumulatorzellen eines Batteriemoduls durch eine Anpassung der Ausgestaltung des Batteriemoduls direkt an den Anschlusspolen der Akkumulatorzellen zu kühlen. Dadurch ist dann typischerweise bei gleicher Kühlleistung mehr Wärme abführbar, was zum Beispiel der effektiv nutzbaren Gesamtkapazität des Batteriemoduls zu Gute kommt. Ziel ist es hierbei unter anderem eine entsprechende Kühlung zu realisieren, ohne die Anforderungen hinsichtlich Luft- und Kriechstrecken eines solchen Batteriemoduls zu missachten.The invention is based on the idea of cooling the accumulator cells of a battery module directly at the connection poles of the accumulator cells by adapting the configuration of the battery module. As a result, more heat can typically be dissipated with the same cooling capacity, which benefits the effectively usable total capacity of the battery module, for example. The aim here is, among other things, to implement appropriate cooling without disregarding the requirements with regard to clearance and creepage distances of such a battery module.

Die erfindungsgemäße Lösung ist dabei in allen Batteriemodulen mit prismatischen Akkumulatorzellen umsetzbar. Im Falle von Batteriemodulen für Elektrofahrzeuge dient die Lösung hauptsächlich einer Erhöhung der Reichweite insbesondere in warmen Konditionen und der Verringerung der Zellalterung. Dies wird insbesondere erreicht durch die direkte Kühlung an den eigentlich erwärmenden Stellen der Akkumulatorzellen.The solution according to the invention can be implemented in all battery modules with prismatic accumulator cells. In the case of battery modules for electric vehicles, the solution mainly serves to increase the range, especially in warm conditions, and to reduce cell aging. This is achieved in particular by direct cooling at the actual heating points of the accumulator cells.

Das erfindungsgemäße Batteriemodul ist nun je nach Anwendungsfall beispielsweise Teil einer sogenannten Antriebsbatterie für ein Kraftfahrzeug oder bildet zum Beispiel eine solche Antriebsbatterie aus. Davon unabhängig weist das Batteriemodul mehrere Akkumulatorzellen auf, welche über Zellverbinder elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind. Hierbei sind die Akkumulatorzellen typischerweise gleichartig ausgestaltet und weisen üblicherweise die Form eines Prismas auf. Weiter weist das Batteriemodul eine Kühleinrichtung zur Kühlung der Akkumulatorzellen mittels eines Kühlmediums auf.Depending on the application, the battery module according to the invention is now, for example, part of a so-called drive battery for a motor vehicle or forms, for example, such a drive battery. Regardless of this, the battery module has a number of accumulator cells which are electrically conductively connected to one another via cell connectors. In this case, the accumulator cells are typically configured in the same way and usually have the shape of a prism. The battery module also has a cooling device for cooling the accumulator cells using a cooling medium.

Als Kühlmedium ist hierbei typischerweise eine Flüssigkeit vorgesehen und dementsprechend ist dann die Kühleinrichtung für eine Kühlflüssigkeit ausgebildet. Alternativ ist ein Gas oder Gasgemisch als Kühlmedium vorgesehen, beispielsweise Luft. Die Kühleinrichtung weist weiterhin einen Kühler mit zumindest einem Kühlkanal für ein solches Kühlmedium auf. Hierbei ist die Kühleinrichtung bevorzugt derart eingerichtet, dass in einem Betrieb, also einem Kühlbetrieb, der zumindest eine Kühlkanal nicht nur mit einem Kühlmedium gefüllt ist, sondern dass eine Kühlmittelströmung erzeugt ist, aufgrund derer das Kühlmittel den zumindest einen Kühlkanal in einer Strömungsrichtung durchströmt. Die Kühleinrichtung ist somit vorzugsweise eingerichtet, ein Kühlmittel in einem Kühlbetrieb durch den zumindest einen Kühlkanal zu treiben.A liquid is typically provided as the cooling medium and the cooling device is then designed accordingly for a cooling liquid. Alternatively, a gas or gas mixture is provided as the cooling medium, for example air. The cooling device also has a cooler with at least one cooling channel for such a cooling medium. The cooling device is preferably set up in such a way that during operation, i.e. cooling operation, the at least one cooling channel is not only filled with a cooling medium, but also that a coolant flow is generated, as a result of which the coolant flows through the at least one cooling channel in one flow direction. The cooling device is thus preferably set up to drive a coolant through the at least one cooling channel in a cooling mode.

Teil der Kühleinrichtung ist weiterhin zumindest ein metallischer Kühlkörper, nämlich ein erster Kühlkörper, wobei ein erster Abschnitt des ersten Kühlkörper in dem zumindest einen Kühlkanal angeordnet ist und wobei ein zweiter Abschnitt des ersten Kühlkörpers an einem der Zellverbinder, nämlich einem ersten Zellverbinder, angeordnet ist, sodass Wärme vom ersten Zellverbinder über den ersten Kühlkörper an ein Kühlmedium in dem zumindest einen Kühlkanal abführbar ist.Part of the cooling device is also at least one metallic heat sink, namely a first heat sink, with a first section of the first heat sink being arranged in the at least one cooling channel and with a second section of the first heat sink being arranged on one of the cell connectors, namely a first cell connector. so that heat can be dissipated from the first cell connector via the first heat sink to a cooling medium in the at least one cooling channel.

Wie zuvor bereits angeführt ist der erste Kühlkörper als metallischer Kühlkörper ausgebildet.As already mentioned above, the first heat sink is designed as a metallic heat sink.

Dabei ist der erste Kühlkörper zum Beispiel aus Aluminium, aus einer Aluminiumlegierung, aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung gefertigt. Außerdem ist der Kühlkörper bevorzugt einteilig und insbesondere und einstückig oder monolithisch. Alternativ ist der Kühlkörper aus mehreren Teilen zusammengefügt, also beispielsweise zusammengeschweißt, wobei dann weiter bevorzugt ein Teil den ersten Abschnitt ausbildet und ein weiterer Teil den zweiten Abschnitt.In this case, the first heat sink is made, for example, from aluminum, from an aluminum alloy, from copper or from a copper alloy. In addition, the heat sink is preferably in one piece and in particular in one piece or monolithic. Alternatively, the heat sink is assembled from a number of parts, that is to say welded together, for example, one part then further preferably forming the first section and another part forming the second section.

Davon unabhängig ist bevorzugt zwischen dem ersten Kühlkörper und dem ersten Zellverbinder ein Kontakt ausgebildet, beispielsweise ein Kontakt durch Berührung. Infolge eines solchen Kontakts ist dann der erste Zellverbinder elektrisch leitend mit dem ersten Kühlkörper verbunden. Somit ist dann zwischen dem ersten Zellverbinder und einem im Kühler geführten Kühlmedium keine galvanische Trendstelle ausgebildet, stattdessen ist zwischen dem ersten Zellverbinder und einem im Kühler geführten Kühlmedium eine elektrisch leitfähige Brücke ausgebildet, über die Wärme vom ersten Zellverbinder in das Kühlmedium abführbar ist. Im Betrieb der Kühleinrichtung fließt dann typischerweise Wärme vom ersten Zellverbinder über die durch den ersten Kühlkörper ausgebildete metallische Brücke in das durch den zumindest einen Kühlkanal fließende Kühlmedium.Irrespective of this, a contact is preferably formed between the first heat sink and the first cell connector, for example contact by touch. As a result of such a contact, the first cell connector is then electrically conductively connected to the first heat sink. Thus, no galvanic trend point is then formed between the first cell connector and a cooling medium routed in the cooler; instead, an electrically conductive bridge is formed between the first cell connector and a cooling medium routed in the cooler, via which heat can be dissipated from the first cell connector into the cooling medium. During operation of the cooling device, heat then typically flows from the first cell connector via the metallic bridge formed by the first heat sink into the cooling medium flowing through the at least one cooling channel.

Von Vorteil ist es weiter, wenn zwischen dem ersten Kühlkörper und dem ersten Zellverbinder eine stoffschlüssige Verbindung ausgebildet ist. Eine entsprechende stoffschlüssige Verbindung ist dabei bevorzugt als Schweißverbindung ausgebildet und wird zum Beispiel durch Laserschweißen hergestellt.It is also advantageous if a material connection is formed between the first heat sink and the first cell connector. A corresponding material connection is preferably designed as a welded connection and is produced, for example, by laser welding.

Wie bereits zuvor dargelegt ist der erste Abschnitt des ersten Kühlkörper in dem zumindest einen Kühlkanal angeordnet und der zweite Abschnitt des ersten Kühlkörper ist an dem ersten Zellverbinder angeordnet. Dabei schließt sich der zweite Abschnitt des ersten Kühlkörper typischerweise an den ersten an. Weiterhin durchsetzt der erste Kühlkörper zweckdienlicherweise zumindest eine Wandung des Kühlers und zwar insbesondere derart, dass der erste Kühlkörper abgedichtet in den Kühler eingesetzt ist. Die entsprechende Abdichtung ist hierbei je nach eingesetzten Kühlmedium entweder flüssigkeitsdicht oder gasdicht.As already explained above, the first section of the first heat sink is arranged in the at least one cooling channel and the second section of the first heat sink is arranged on the first cell connector. The second section of the first heat sink typically follows the first. Furthermore, the first heat sink expediently penetrates at least one wall of the cooler, in particular in such a way that the first heat sink is inserted into the cooler in a sealed manner. Depending on the cooling medium used, the corresponding seal is either liquid-tight or gas-tight.

In einer vorteilhaften Weiterbildung durchsetzt der erste Kühlkörper den Kühler komplett, wobei auch in diesem Fall der erste Kühlkörper bevorzugt abgedichtet in den Kühler eingesetzt ist. In an advantageous development, the first heat sink completely penetrates the cooler, with the first heat sink preferably being inserted into the cooler in a sealed manner in this case as well.

Dabei durchsetzt dann der erste Kühlkörper den Kühler insbesondere derart, dass der erste Abschnitt des ersten Kühlkörper in dem zumindest einen Kühlkanal positioniert ist, der zweite Abschnitt außerhalb des Kühlers positioniert ist und ein dritter Abschnitt des ersten Kühlkörpers wiederum außerhalb des Kühlers positioniert ist, wobei der zweite und der dritte Abschnitt auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Kühlers angeordnet sind. Der erste Kühlkörper durchsetzt somit dann typischerweise zumindest zwei voneinander beanstandete Wandungen des Kühlers zwischen denen der zumindest eine Kühlkanal ausgebildet ist.The first heat sink then passes through the cooler in particular in such a way that the first section of the first heat sink is positioned in the at least one cooling channel, the second section is positioned outside of the cooler and a third section of the first heat sink is in turn positioned outside of the cooler, with the the second and the third section are arranged on two opposite sides of the cooler. The first cooling body thus then typically passes through at least two walls of the cooler which are spaced apart from one another and between which the at least one cooling channel is formed.

Zweckdienlich ist es außerdem, wenn der Kühler aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist, also beispielsweise aus einem Kunststoff. Zudem ist der Kühler vorzugsweise als plattenförmiger Kühler ausgebildet.It is also expedient if the cooler is made from an electrically insulating material, for example from a plastic. In addition, the cooler is preferably designed as a plate-shaped cooler.

Weiter weist das Batteriemodul und insbesondere die Kühleinrichtung typischerweise mehrere Kühlkörper auf. Die Kühlkörper sind hierbei bevorzugt gleichartig ausgestaltet und insbesondere nach Art des ersten Kühlkörper ausgebildet. Jeder Kühlkörper ist dabei bevorzugt an einem der Zellverbinder des Batteriemoduls angeordnet und weiter bevorzugt ist dann an jedem Zellverbinder des Batteriemoduls zumindest ein solcher Kühlkörper angeordnet.Furthermore, the battery module and in particular the cooling device typically has a plurality of heat sinks. In this case, the heat sinks are preferably configured in the same way and in particular are designed in the manner of the first heat sink. Each heat sink is preferably arranged on one of the cell connectors of the battery module and more preferably at least one such heat sink is then arranged on each cell connector of the battery module.

Günstig ist es dann weiter, wenn jeder Kühlkörper im Betrieb der Kühleinrichtung von einem im Kühler geführten Kühlmittel umströmt ist. Daher ragt bevorzugt jeder Kühlkörper analog zum ersten Kühlkörper in einen Kühlkanal des Kühlers hinein oder es ist zumindest ein Abschnitt eines jeden Kühlkörpers analog zum ersten Kühlkörper in einem Kühlkanal des Kühlers positioniert.It is also advantageous if a coolant guided in the cooler flows around each cooling element during operation of the cooling device. Therefore, each heatsink preferably protrudes into a cooling channel of the cooler analogously to the first heatsink or at least a section of each heatsink is positioned in a cooling channel of the cooler analogously to the first heatsink.

Je nach Ausführungsvariante sind dabei mehrere Kühlkanäle, also zumindest zwei Kühlkanäle, im Kühler ausgebildet und in einem solchen Fall ist dann typischerweise zumindest zwei Kühlkanälen jeweils eine Anzahl Kühlkörper zugeordnet. D.h., dass in zumindest zwei Kühlkanälen jeweils zumindest ein Abschnitt eines Kühlkörpers angeordnet ist. Weiter überdeckt üblicherweise der Kühler alle Kühlkörper des Batteriemoduls sowie insbesondere auch alle Zellverbinder des Batteriemoduls. In einem solchen Fall entsprechen die Abmessungen des Kühlers in zwei orthogonale Raumrichtungen in etwa den Abmessungen des Pakets aus Akkumulatorzellen im Batteriemodul in den entsprechenden zwei orthogonale Raumrichtungen.Depending on the embodiment variant, a plurality of cooling ducts, ie at least two cooling ducts, are formed in the cooler and in such a case a number of cooling bodies is then typically assigned to at least two cooling ducts. This means that at least one section of a heat sink is arranged in at least two cooling channels. Furthermore, the cooler usually covers all of the heat sinks of the battery module and in particular also all of the cell connectors of the battery module. In such a case, the dimensions of the cooler in two orthogonal spatial directions correspond approximately to the dimensions of the pack of rechargeable battery cells in the battery module in the corresponding two orthogonal spatial directions.

Auch wenn eine Ausführung des Batteriemoduls mit mehreren Kühlkörpern bevorzugt ist, wird nachfolgend der Einfachheit halber lediglich der erste Kühlkörper und dessen konstruktive Einbindung in das Batteriemodul weiter spezifiziert. Die nachfolgend beschriebenen Ausführungsvarianten des ersten Kühlkörper und die Ausgestaltungen der Einbindung des ersten Kühlkörpers in das Batteriemodul sind aber bevorzugt auch auf die übrigen Kühlkörper im Batteriemodul zu übertragen. Der erste Kühlkörper steht somit vorzugsweise stellvertretend für einen beliebigen der Kühlkörper des Batteriemoduls.Even if an embodiment of the battery module with a plurality of heat sinks is preferred, for the sake of simplicity only the first heat sink and its structural integration will be discussed below tion in the battery module is further specified. However, the embodiment variants of the first heat sink described below and the configurations of the integration of the first heat sink in the battery module are preferably also to be transferred to the other heat sinks in the battery module. The first heat sink is therefore preferably representative of any of the heat sinks of the battery module.

Von Vorteil ist es dabei weiter, wenn zumindest der zweite Abschnitt des ersten Kühlkörpers nach Art eines Rohres ausgebildet ist, also insbesondere als ein Hohlköper. Im einfachsten Fall ist der zweite Abschnitt des ersten Kühlkörper hierbei als einen Hohlzylinder ausgebildet, also als ein Rohr mit kreisförmigem Umfang und ringförmigem Querschnitt oder Profil. Alternativ ist der Umfang des rohrförmigen zweiten Abschnitts elliptisch ausgestaltet oder zeigt die Form eines Vielecks, beispielsweise einer Raute.It is also advantageous if at least the second section of the first heat sink is designed in the manner of a tube, ie in particular as a hollow body. In the simplest case, the second section of the first heat sink is designed as a hollow cylinder, ie as a tube with a circular circumference and an annular cross section or profile. Alternatively, the circumference of the tubular second section is elliptical or has the shape of a polygon, for example a rhombus.

Der erste Abschnitt des ersten Kühlkörpers weist gemäß zumindest einer Ausführungsvariante eine Anzahl Kühlrippen auf, insbesondere zumindest zwei Kühlrippen oder zumindest drei Kühlrippen. Jene Kühlrippen sind dabei bevorzugt parallel zueinander ausgerichtet. Zudem bevorzugt sind die Kühlrippen in einer durch den zumindest einen Kühlkanal vorgegebenen Strömungsrichtung für ein Kühlmediums langgestreckt, sodass ein durch den zumindest einen Kühlkanal getriebenes Kühlmedium an den Kühlrippen entlangströmt sowie insbesondere durch die Zwischenräume zwischen den Kühlrippen hindurchströmt.According to at least one embodiment variant, the first section of the first heat sink has a number of cooling ribs, in particular at least two cooling ribs or at least three cooling ribs. Those cooling fins are preferably aligned parallel to one another. In addition, the cooling ribs are preferably elongated in a flow direction for a cooling medium predetermined by the at least one cooling duct, so that a cooling medium driven through the at least one cooling duct flows along the cooling ribs and in particular flows through the gaps between the cooling ribs.

Vorteilhaft ist es des Weiteren, wenn der erste Kühlkörper als Ganzes nach Art eines Rohres ausgebildet ist, also insbesondere als ein Hohlköper. Im einfachsten Fall ist dann der erste Kühlkörper als einen Hohlzylinder ausgebildet, also als ein Rohr mit kreisförmigem Umfang und ringförmigem Querschnitt oder Profil. Alternativ ist der Umfang des rohrförmigen ersten Kühlkörpers elliptisch ausgestaltet oder zeigt die Form eines Vielecks, beispielsweise einer Raute. Bei einer derartigen Ausgestaltung des ersten Kühlkörper weist dieser dann eine innere Mantelfläche und eine äußere Mantelfläche auf.Furthermore, it is advantageous if the first heat sink is designed as a whole in the manner of a tube, ie in particular as a hollow body. In the simplest case, the first heat sink is designed as a hollow cylinder, ie as a tube with a circular circumference and an annular cross section or profile. Alternatively, the circumference of the tubular first heat sink is elliptical or has the shape of a polygon, for example a rhombus. With such a configuration of the first heat sink, it then has an inner lateral surface and an outer lateral surface.

Ist der erste Kühlkörper, so wie zuvor beschrieben, als Ganzes nach Art eines Rohres ausgebildet, so ist es außerdem vorteilhaft, wenn der erste Kühlkörper über eine Schweißverbindung mit dem ersten Zellverbinder verbunden ist, die an der inneren Mantelfläche positioniert ist. Dies gilt insbesondere für Ausführungen, bei denen der erste Kühlkörper den Kühler komplett durchsetzt.If the first heat sink, as described above, is designed as a whole in the manner of a tube, it is also advantageous if the first heat sink is connected to the first cell connector via a welded joint, which is positioned on the inner lateral surface. This applies in particular to designs in which the first heat sink completely penetrates the cooler.

Auch ist es zweckdienlich, wenn sich der erste Kühlkörper in einer Längsrichtung oder entlang einer Mittellängsachse von einem ersten zu einem zweiten Ende erstreckt. Dabei ist dann typischerweise das zweite Ende auf dem ersten Zellverbinder positioniert. Weiter bildet in einem solchen Fall üblicherweise der zweite Abschnitt des ersten Kühlkörpers das zweite Ende aus oder anders herum bildet das zweite Ende den zweiten Abschnitt aus.It is also expedient if the first heat sink extends in a longitudinal direction or along a central longitudinal axis from a first end to a second end. In this case, the second end is then typically positioned on the first cell connector. Furthermore, in such a case, the second section of the first heat sink usually forms the second end, or vice versa, the second end forms the second section.

Ist dann zudem der erste Kühlkörper, so wie zuvor beschrieben, als Ganzes nach Art eines Rohres ausgebildet, so ist gemäß zumindest einer Ausführungsvariante das zweite Ende derart positioniert ist, dass ein Durchbruch im ersten Zellverbinder von dem zweiten Ende des ersten Kühlkörper umringt ist. D.h., dass ein den rohrförmigen ersten Kühlkörper ausbildender Mantel, der zum Beispiel die Form eines Hohlzylinder aufweist, oder zumindest dessen Stirnfläche den Durchbruch umringt. In vorteilhafter Weiterbildung ist der erste Zellverbinder dann mit einem Pol einer der Akkumulatorzellen verschweißt über eine den Durchbruch ausbildende Wandung. Dies gilt insbesondere für Ausführungen, bei denen der erste Kühlkörper den Kühler komplett durchsetzt.If the first heat sink is then also designed as a whole in the manner of a tube, as described above, according to at least one embodiment variant, the second end is positioned in such a way that an opening in the first cell connector is surrounded by the second end of the first heat sink. This means that a jacket forming the tubular first heat sink, which has the shape of a hollow cylinder, for example, or at least the end face of which surrounds the opening. In an advantageous development, the first cell connector is then welded to a pole of one of the accumulator cells via a wall forming the opening. This applies in particular to designs in which the first heat sink completely penetrates the cooler.

Die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Batteriemodul beschriebenen Vorteile und Weiterbildungen sind sinngemäß auf das erfindungsgemäße Verfahren zur Fertigung oder Herstellung des entsprechenden Batteriemoduls zu übertragen und umgekehrt. Dabei bestimmt die jeweilige Verfahrensvariante die Ausgestaltungsvariante des Batteriemoduls und umgekehrt bestimmt die Ausgestaltungsvariante des Batteriemoduls die Variante des Herstellungsverfahrens. D.h., dass mit jeder Ausgestaltungsvariante des Batteriemoduls eine Variante des Herstellungsverfahrens verknüpft ist.The advantages and developments described in connection with the battery module according to the invention can be transferred analogously to the method according to the invention for manufacturing or producing the corresponding battery module and vice versa. The respective method variant determines the design variant of the battery module and conversely the design variant of the battery module determines the variant of the manufacturing method. This means that a variant of the manufacturing process is linked to each design variant of the battery module.

Bei einer zuvor beschriebenen Ausgestaltung des Batteriemoduls, bei der erste Kühlkörper als Ganzes nach Art eines Rohres ausgebildet ist und bei der der erste Kühlkörper zudem den Kühler komplett durchsetzt, ist eine Verfahrensvariante zur Herstellung bevorzugt, bei der zunächst auf jeden Zellverbinder ein oder zwei Kühlkörper aufgeschweißt werden. Nachfolgend werden dann die Kühlkörper in den Kühler eingebracht, also quasi durch den Kühler hindurchgesteckt. Der Kühler mitsamt den Kühlkörpern und den daran angeschweißten Zellverbindern wird in der Folge auf die Anschlusspole der Zellen aufgesetzt. Nachfolgend erfolgt bevorzugt eine Verschweißung der Zellverbinder mit den Polen. Zumindest das Verschweißen von Zellverbindern und Polen erfolgt bevorzugt durch Laserschweißung und weiter bevorzugt durch die röhrenartigen Kühlkörper hindurch. Der zum Laserschweißen genutzte Laserstrahl durchsetzt somit dann also bei einem jedem Schweißvorgang einen der röhrenförmigen Kühlkörper. Zudem bevorzugt wird in einem Solchen Fall der Kühler als Schweißvorrichtung oder Schweißmaske genutzt, also als eine Art Schutzschild. Alternativ oder zusätzlich erfolgt das Verschwei-ßen von Kühlkörpern und Zellverbindern vorzugsweise durch Laserschweißung und weiter bevorzugt durch die röhrenartigen Kühlkörper hindurch.In an embodiment of the battery module described above, in which the first heat sink is designed as a whole in the manner of a tube and in which the first heat sink also completely penetrates the cooler, a method variant for production is preferred in which one or two heat sinks are first welded onto each cell connector will. The heatsinks are then inserted into the cooler, i.e. inserted through the cooler. The cooler together with the heat sinks and the cell connectors welded to them are then placed on the connection poles of the cells. The cell connectors are then preferably welded to the poles. At least the welding of cell connectors and poles is preferably carried out by laser welding and more preferably through the tubular heat sink. The laser beam used for laser welding thus penetrates one of the tubular heat sinks during each welding process. In such a case, the cooler is also preferably used as a welding device or welding mask, as a kind of protective shield. Alternatively or additionally, the heat sinks and cell connectors are preferably welded by laser welding and more preferably through the tubular heat sinks.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der schematischen Zeichnungen. Darin zeigen:

1 in einer ersten Mischdarstellung aus perspektivischer Ansicht und Schnittdarstellung eine erste Ausführung eines Batteriemoduls,
2 in einer zweiten Mischdarstellung aus perspektivischer Ansicht und Schnittdarstellung die erste Ausführung des Batteriemoduls,
3 in einer ausschnittsweisen Schnittdarstellung die erste Ausführung des Batteriemoduls,
4 in einer ausschnittsweisen Schnittdarstellung eine zweite Ausführung des Batteriemoduls, und
5 in einer dritten ausschnittsweisen Mischdarstellung aus perspektivischer Ansicht und Schnittdarstellung eine dritte Ausführung des Batteriemoduls.

Further advantages, features and details of the invention result from the claims, the following description of preferred embodiments and with reference to the schematic drawings. Show in it:

1 in a first mixed representation of a perspective view and a sectional view, a first embodiment of a battery module,
2 in a second mixed representation of a perspective view and a sectional view, the first embodiment of the battery module,
3 in a partial sectional view of the first version of the battery module,
4 in a partial sectional representation of a second embodiment of the battery module, and
5 a third embodiment of the battery module in a third partial mixture of a perspective view and a sectional view.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference symbols in all figures.

Ein nachfolgend beschriebenes Batteriemodul 2 ist je nach Anwendungsfall beispielsweise Teil einer Antriebsbatterie für ein Kraftfahrzeug oder bildet zum Beispiel eine solche Antriebsbatterie aus. Unabhängig davon weist das Batteriemodul 2 mehrere Akkumulatorzellen 4 auf, welche nachfolgend auch kurz als Zellen 4 bezeichnet werden. Die Zellen 4 sind hierbei typischerweise gleichartig ausgestaltet und weisen bevorzugt die Form eines Prismas auf. Sie sind also vorzugsweise als sogenannte prismatische Akkumulatorzellen ausgebildet. Weiter bevorzugt ist jede Zelle 4 als Lithium-Ionen-Akkumulator ausgestaltet.Depending on the application, a battery module 2 described below is, for example, part of a drive battery for a motor vehicle or forms, for example, such a drive battery. Irrespective of this, the battery module 2 has a plurality of accumulator cells 4, which are also referred to below as cells 4 for short. In this case, the cells 4 are typically configured in the same way and preferably have the shape of a prism. They are therefore preferably designed as so-called prismatic accumulator cells. More preferably, each cell 4 is designed as a lithium-ion battery.

Davon unabhängig weist jede Zelle 4 im Ausführungsbeispiel zwei Anschlusspole 6 oder kurz Pole 6 auf. Dabei sind die Zellen 4 bevorzugt in einer Reihe aneinandergereiht und zwar insbesondere derart, dass alle Pole 6 auf einer Seite des Batteriemoduls 6 angeordnet sind. Im Batteriemodul 6 sind die Zellen 4, also die Akkumulatorzellen 4, dann über Zellverbinder 8 miteinander verschaltet, also elektrisch leitfähig miteinander verbunden, wobei jeder Zellverbinder 8 im Ausführungsbeispiel genau einen Pol 6 einer Zelle 4 mit genau einem Pol 6 einer anderen Zelle 4, nämlich einer benachbarten Zelle 4, elektrisch leitfähig verbindet. Hierbei sind die Zellverbinder 8 bevorzugt einheitlich ausgestaltet.Irrespective of this, each cell 4 in the exemplary embodiment has two connection poles 6 or poles 6 for short. The cells 4 are preferably lined up in a row, in particular in such a way that all poles 6 are arranged on one side of the battery module 6 . In the battery module 6, the cells 4, i.e. the accumulator cells 4, are then connected to one another via cell connectors 8, i.e. electrically conductively connected to one another, with each cell connector 8 in the exemplary embodiment having exactly one pole 6 of one cell 4 with exactly one pole 6 of another cell 4, viz an adjacent cell 4, electrically conductively connects. In this case, the cell connectors 8 are preferably configured uniformly.

Typisch ist dabei eine Ausgestaltung, bei der jeder Zellverbinder 8 einteilig und insbesondere einstückig oder monolithisch ausgebildet ist. Vorzugsweise ist ein jeder Zellverbinder 8 außerdem aus einem Metall gefertigt und zum Beispiel als Stanzbiegeblech ausgebildet. Weiter weist jeder Zellverbinder 8 bevorzugt zwei Flügel 10 und einen die beiden Flügel 10 verbindenden Zwischenabschnitt 12 auf. Jeder Flügel 10 ist dabei üblicherweise in guter Näherung quaderförmig ausgestaltet und liegt im verbauten Zustand bevorzugt flach auf einem Pol 6 auf. Dabei ist je nach Ausführungsvariante jeder Flügel 10 mit dem entsprechenden Pol 6, auf dem er aufliegt, verschweißt. Die Verschweißung erfolgt beispielsweise durch Laserschweißen. Weiter weist ein jeder Zwischenabschnitt 12 im Ausführungsbeispiel bevorzugt eine Wellung, also insbesondere ein gewelltes Profil oder einen gewellten Querschnitt, auf. Die Wellung ist dabei zum Beispiel V-förmig ausgestaltet. Je nach Ausführungsvariante ist die Wellung zu den Zellen 4 hin ausgedehnt ist oder in eine Richtung weg von den Zellen 4.A configuration is typical in which each cell connector 8 is designed in one piece and in particular in one piece or monolithically. Each cell connector 8 is preferably also made from a metal and is designed, for example, as a stamped and bent sheet metal. Furthermore, each cell connector 8 preferably has two wings 10 and an intermediate section 12 connecting the two wings 10 . Each wing 10 is usually cuboid to a good approximation and preferably lies flat on a pole 6 in the installed state. Depending on the variant, each wing 10 is welded to the corresponding pole 6 on which it rests. The welding takes place, for example, by laser welding. Furthermore, each intermediate section 12 in the exemplary embodiment preferably has a corrugation, ie in particular a corrugated profile or a corrugated cross section. The corrugation is V-shaped, for example. Depending on the design variant, the corrugation extends towards the cells 4 or in a direction away from the cells 4.

Weiterhin weist das Batteriemodul 2 mehrere metallische Kühlkörper 14 auf, wobei im Ausführungsbeispiel jedem Flügel 10 genau ein Kühlkörper 14 und somit jedem Zellverbinder 8 genau zwei Kühlkörper 14 zugeordnet sind. Jeder Kühlkörper 14 ist dabei an dem oder auf dem zugeordneten Flügel 10 angeordnet und weiter bevorzugt elektrisch leitfähig mit dem zugehörigen Flügel 10 verbunden, beispielsweise durch Berührung oder durch eine Schweißverbindung. Eine entsprechende Verschweißung erfolgt zum Beispiel durch Laserschweißen. Außerdem sind die Kühlkörper 14 im Ausführungsbeispiel in zwei Reihen angeordnet und je nach Anwendungsfall beispielsweise aus Aluminium oder Kupfer gefertigt.Furthermore, the battery module 2 has a plurality of metal heat sinks 14 , with each wing 10 being assigned exactly one heat sink 14 and thus each cell connector 8 being assigned exactly two heat sinks 14 in the exemplary embodiment. Each heat sink 14 is arranged on or on the associated wing 10 and more preferably electrically conductively connected to the associated wing 10, for example by touching or by a welded joint. A corresponding welding takes place, for example, by laser welding. In addition, the heat sinks 14 are arranged in two rows in the exemplary embodiment and are made of aluminum or copper, for example, depending on the application.

Das Batteriemodul 2 weist des Weiteren einen Kühler 16 auf, der zum Beispiel plattenförmig ausgestaltet ist. Dieser ist bevorzugt aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise einem Kunststoff, gefertigt und bildet zumindest einen Kühlkanal 18 für ein Kühlmedium, beispielsweise eine Kühlflüssigkeit, aus. Im Ausführungsbeispiel weist der Kühler 16 zwei Kühlkanäle 18 auf, dabei ist jeder der beiden Kühlkanäle 18 einer Reihe Kühlkörper 14 zugeordnet. Der Kühler 16 ist hierbei exemplarisch derart ausgestaltet, dass im Betrieb zunächst ein einziger Strom an Kühlmittel über einen Eingang 20 in den Kühler 16 eintritt. Dieser Strom wird dann im Kühler 16 in zwei Teilströme aufgespalten und an einem Ausgang 22 des Kühlers 16 werden die zwei Teilströme wieder zusammengeführt zu einem einzigen Strom. Dies kann aus 2 entnommen werden. Hier ist der Kühler 16 in einer Schnittdarstellung wiedergegeben, die den Verlauf der Kühlkanäle 18 zeigt.The battery module 2 also has a cooler 16 which is designed, for example, in the form of a plate. This is preferably made of an electrically insulating material, for example a plastic, and forms at least one cooling channel 18 for a cooling medium, for example a cooling liquid. In the exemplary embodiment, the cooler 16 has two cooling ducts 18 , each of the two cooling ducts 18 being associated with a row of cooling bodies 14 . The cooler 16 is designed here, for example, in such a way that during operation a single flow of coolant initially enters the cooler 16 via an inlet 20 . This flow is then split into two partial flows in the cooler 16 and at an outlet 22 of the cooler 16 the two partial flows are combined again to form a single flow. This can be off 2 be removed. Here is the cooler 16 in one Reproduced sectional view showing the course of the cooling channels 18.

Im Folgenden werden drei Ausführungstypen näher beschrieben, die sich insbesondere hinsichtlich der Ausgestaltung der Kühlkörper 14 und deren Integration in das Batteriemodul 14 unterscheiden. Die zuvor beschriebenen Merkmale sind allen drei Ausführungstypen oder Ausführungsvarianten gemein. In den beschriebene Ausführungstypen oder Ausführungsvarianten sind die Kühlkörper 14 bevorzugt einheitlich ausgebildet und zudem bevorzugt alle in analoger Weise in den Aufbau des Batteriemoduls 6 integriert. Der Einfachheit halber wird daher im Folgenden häufig lediglich die Ausgestaltung eines ersten Kühlkörpers 14 und dessen Integration in das Batteriemodul 14 näher beschrieben. Der erste Kühlkörper 14 steht dabei jedoch nur exemplarisch für einen beliebigen Kühlkörper 14 des Batteriemoduls 2. Der dem ersten Kühlkörper 14 zugeordnete Zellverbinder wird auch als erster Zellverbinder bezeichnet und der zugeordnete Flügel 10 als erster Flügel 10.Three types of embodiment are described in more detail below, which differ in particular with regard to the design of the heat sinks 14 and their integration into the battery module 14 . The features described above are common to all three types or variants. In the described embodiment types or embodiment variants, the heat sinks 14 are preferably of uniform design and are also preferably all integrated into the structure of the battery module 6 in an analogous manner. For the sake of simplicity, only the configuration of a first heat sink 14 and its integration into the battery module 14 are often described in more detail below. However, the first heat sink 14 is only an example of any heat sink 14 of the battery module 2. The cell connector assigned to the first heat sink 14 is also referred to as the first cell connector and the assigned wing 10 as the first wing 10.

Im Falle aller drei Ausführungstypen oder Ausführungsvarianten weist jener erste Kühlkörper 14 einen ersten Abschnitt 24 und einen zweiten Abschnitt 26 auf, wobei der zweite Abschnitt 26 an dem zugehörigen Zellverbinder 8, also dem ersten Zellverbinder 8, angeordnet ist und wobei der erste Abschnitt 24 in einem der Kühlkanäle 18 des Kühlers 16 angeordnet ist. Dabei wird dann typischerweise im Betrieb des Kühlers 16 ein Kühlmedium aktiv durch den entsprechenden Kabelkanal 18 getrieben, sodass im Kühlkanal 18 eine Strömung gegeben ist und der erste Abschnitt 24 des ersten Kühlkörper 14 vom Kühlmedium umströmt wird. Hierdurch wird dann Abwärme vom ersten Zellverbinder 8 und somit schließlich auch von den zugeordneten Polen 6 über den ersten Kühlkörper 14 in das Kühlmedium abgeführt. Dies gilt in analoger Weise für alle Pole 6, für alle Zellverbinder 8 sowie für alle Kühlkörper 14 und auf diese Weise werden dann im Betrieb des Kühlers 16 die Akkumulatorzellen 4 über die Anschlusspole 6 gekühlt. Dabei ist dann typischerweise eine Wegstrecke von jedem Pol 6 hin zum Kühlmedium gegeben, die ausschließlich über elektrisch leitfähiges Material hinweg verläuft.In the case of all three design types or design variants, that first heat sink 14 has a first section 24 and a second section 26, with the second section 26 being arranged on the associated cell connector 8, i.e. the first cell connector 8, and with the first section 24 in one of the cooling channels 18 of the cooler 16 is arranged. In this case, a cooling medium is then typically actively driven through the corresponding cable duct 18 during operation of the cooler 16 , so that there is a flow in the cooling duct 18 and the cooling medium flows around the first section 24 of the first cooling body 14 . As a result, waste heat is then dissipated from the first cell connector 8 and thus finally also from the associated poles 6 via the first heat sink 14 into the cooling medium. This applies in an analogous manner to all poles 6, to all cell connectors 8 and to all heat sinks 14, and in this way the accumulator cells 4 are then cooled via the connection poles 6 when the cooler 16 is in operation. In this case, there is then typically a distance from each pole 6 to the cooling medium that runs exclusively across electrically conductive material.

Gemäß der ersten Ausführungsvariante oder dem ersten Ausführungstyp, welche bzw. welcher in 1 bis 3 angedeutet ist, durchsetzt nun der erste Kühlkörper 14 den Kühler 16 vollständig. Infolgedessen ist der erste Abschnitt 24 des ersten Kühlkörper 14 innerhalb des Kühlers 16 angeordnet und der zweite Abschnitt 26 sowie ein dritter Abschnitt 28 sind außerhalb des Kühlers 16 angeordnet, wobei der zweite Abschnitt 26 und der dritte Abschnitt 28 auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Kühlers 16 positioniert sind, nämlich der zweite Abschnitt 26 auf der den Akkumulatorzellen 4 zugewandten Seite des Kühlers 16 und der dritte Abschnitt 28 auf der gegenüberliegenden und von den Akkumulatorzellen 4 abgewandten Seite des Kühlers 16. Dies ist unter anderem aus 1 zu entnehmen. Hier ist eine Schnittdarstellung des Kühlers 16 wiedergegeben mit einer Schnittebene auf Höhe eines Kühlkörpers 14.According to the first embodiment variant or the first embodiment type, which or which in 1 until 3 is indicated, the first heat sink 14 now penetrates the cooler 16 completely. As a result, the first portion 24 of the first heat sink 14 is located within the radiator 16 and the second portion 26 and a third portion 28 are located outside of the radiator 16, with the second portion 26 and the third portion 28 being positioned on two opposite sides of the radiator 16 are, namely the second section 26 on the side of the cooler 16 facing the battery cells 4 and the third section 28 on the opposite side of the cooler 16 and facing away from the battery cells 4. This is, among other things, from 1 refer to. A sectional view of the cooler 16 is shown here with a sectional plane at the level of a heat sink 14.

Somit durchsetzt also der erste Kühlkörper 14 zumindest zwei Wandlungen 30 des Kühlers 16 zwischen denen einer der Kühlkanäle 18 ausgebildet ist. Hierbei ist der erste Kühlkörper 14 zweckdienlicherweise abgedichtet in den Kühler 16 eingesetzt. D. h., dass in den Bereichen eine Abdichtung realisiert ist, in denen der erste Kühlkörper 14 durch eine Wandung 30 des Kühlers 16 hindurchtritt. Dabei sind die Abdichtungen zweckdienlicherweise an das Kühlmedium angepasst und beispielsweise mittels sogenannter O-Ringe realisiert.The first heat sink 14 thus penetrates at least two walls 30 of the cooler 16, between which one of the cooling channels 18 is formed. In this case, the first heat sink 14 is expediently inserted into the cooler 16 in a sealed manner. This means that a seal is implemented in the areas in which the first heat sink 14 passes through a wall 30 of the cooler 16 . The seals are expediently adapted to the cooling medium and implemented, for example, by means of so-called O-rings.

Weiter ist der erste Kühlkörper 14 im Falle dieser Ausführungsvariante nach Art eines Rohrs ausgestaltet, welches im Ausführungsbeispiel einen kreisförmigen Umfang und einen ringförmigen Querschnitt aufweist. Dies ist insbesondere aus 3 zu entnehmen. Zudem weist der erste Kühlkörper 14 gemäß 3 einen ringförmigen Anschlag 32 außenseitig auf, an dem der Kühler 16 im fertiggestellten Zustand des Batteriemoduls 2 anliegt.Furthermore, in the case of this embodiment variant, the first heat sink 14 is designed in the manner of a tube, which in the exemplary embodiment has a circular circumference and an annular cross section. This particular is from 3 refer to. In addition, the first heat sink 14 according to 3 an annular stop 32 on the outside, against which the cooler 16 rests when the battery module 2 is in the completed state.

Bei einer zuvor beschriebenen Ausgestaltung des Batteriemoduls 2 ist eine Verfahrensvariante zur Herstellung bevorzugt, bei der zunächst auf jeden Zellverbinder 8 zwei Kühlkörper 14 aufgeschweißt werden. Nachfolgend werden dann die Kühlkörper 14 in den Kühler 16 eingebracht, also quasi durch den Kühler 16 hindurchgesteckt. Die Abdichtung erfolgt hierbei typischerweise im Zuge des Einbringens der Kühlkörper 14 und bevorzugt wird nachfolgend eine Dichtigkeitsprüfung vorgenommen, bei der insbesondere die Dichtigkeit des gesamten Kühlers 16 geprüft wird und zwar insbesondere vor einer Montage an das Paket aus Akkumulatorzellen 4. Eine entsprechende Prüfung ist typischerweise serientauglich. Der Kühler 16 mitsamt den Kühlkörpern 14 und den daran angeschweißten Zellverbindern 8 wird in der Folge auf die Anschlusspole 6 der Zellen 4 aufgesetzt. Nachfolgend erfolgt bevorzugt eine Verschweißung der Zellverbinder 8 mit den Polen 6.In an embodiment of the battery module 2 described above, a method variant for production is preferred in which two heat sinks 14 are first welded onto each cell connector 8 . The heat sinks 14 are then introduced into the cooler 16 , that is to say inserted through the cooler 16 as it were. The sealing is typically carried out in the course of the introduction of the heat sink 14 and preferably a leak test is then carried out, in which the leak tightness of the entire cooler 16 is checked in particular, in particular before assembly on the pack of accumulator cells 4. A corresponding test is typically suitable for series production . The cooler 16 together with the heat sinks 14 and the cell connectors 8 welded to them are then placed on the connection poles 6 of the cells 4 . The cell connectors 8 are then preferably welded to the poles 6.

Zumindest das Verschweißen von Zellverbindern 8 und Polen 6 erfolgt bevorzugt durch Laserschweißung und weiter bevorzugt durch die röhrenartigen Kühlkörper 14 hindurch. Der zum Laserschweißen genutzte Laserstrahl durchsetzt somit dann also bei einem jedem Schweißvorgang einen der röhrenförmigen Kühlkörper 14. Für ein derartigen Verschweißen von Zellverbindern 8 und Polen 6 weisen die Zellverbinder 8 vorzugsweise einen Durchbruch 34 an jedem Flügel 10 auf. Dabei umringt dann der Mantel eines jeden rohrartigen Kühlkörpers 14 den Durchbruch 24 in dem Flügel 10, auf den der Kühlkörper 14 aufgesetzt ist. Die Schweißverbindung wird dann hergestellt zwischen einer Wanderung des jeweiligen Durchbruchs 34 und dem darunterliegenden Pol 6. Zudem bevorzugt wird in einem Solchen Fall der Kühler 16 als Schweißvorrichtung oder Schweißmaske genutzt, also als eine Art Schutzschild.At least the welding of cell connectors 8 and poles 6 is preferably carried out by laser welding and more preferably through the tubular heat sink 14 . The laser beam used for laser welding thus penetrates one of the tubular heat sinks 14 during each welding process. For such a welding of cell connectors 8 and Poles 6, the cell connectors 8 preferably have an opening 34 on each wing 10. The jacket of each tubular heat sink 14 then surrounds the opening 24 in the wing 10, on which the heat sink 14 is placed. The welded connection is then produced between a migration of the respective opening 34 and the underlying pole 6. In such a case, the cooler 16 is also preferably used as a welding device or welding mask, ie as a kind of protective shield.

Bei einem so gefertigten Batteriemodul 2 ist durch das Verschweißen der Kühlkörper 14 mit den zugehörigen Zellverbindern 8 und durch das Verschweißen der Zellverbinder 8 mit den zugeordneten Polen 6 eine gute thermische Verbindung zwischen den Kühlkörpern 14 und den Zellverbindern 8 einerseits sowie zwischen den Zellverbinder 8 an und den Polen 6 andererseits hergestellt.With a battery module 2 manufactured in this way, the welding of the heat sink 14 to the associated cell connectors 8 and the welding of the cell connector 8 to the associated poles 6 ensures a good thermal connection between the heat sinks 14 and the cell connectors 8 on the one hand and between the cell connectors 8 on the other the poles 6 on the other hand.

Davon unabhängig wird bei dieser Verfahrensvariante zur Herstellung des Batteriemoduls 2 eine Anordnung der Zellverbinder 8 bevorzugt, bei der sich die Wellungen der Zwischenabschnitte 12 in Richtung der Akkumulatorzellen 4 erstrecken, so wie in 1 und 2 dargestellt. Auf diese Weise lässt sich die Bauhöhe des Batteriemoduls 2 typischerweise reduzieren gegenüber eine Anordnung gemäß 5, bei der sich die Wellungen der Zwischenabschnitte 12 in Richtung des Kühlers 16 erstrecken, also von den Zellen 4 weg. Alternativ oder ergänzend hierzu wird bei diesem Fertigungsverfahren auf den Einsatz eines sogenannten Zelltragrahmens 36 verzichtet, was üblicherweise ebenfalls der Reduzierung der Bauhöhe des Batteriemoduls 2 dient. Bei einem entsprechenden Zelltragrahmen 36 handelt es sich bekannterma-ßen lediglich um eine Montagehilfe, die jedoch üblicherweise im Batteriemodul 2 verbleibt und dadurch eine Erhöhung der Bauhöhe des Batteriemoduls 2 bewirkt. Dabei dient ein solcher Zelltragrahmen 36 typischerweise der relativen Ausrichtung der Anschlusspole 6 relativ zueinander.Irrespective of this, an arrangement of the cell connectors 8 in which the corrugations of the intermediate sections 12 extend in the direction of the accumulator cells 4, as in FIG 1 and 2 shown. In this way, the overall height of the battery module 2 can typically be reduced compared to an arrangement according to FIG 5 , in which the corrugations of the intermediate sections 12 extend in the direction of the cooler 16, ie away from the cells 4. As an alternative or in addition to this, the use of a so-called cell support frame 36 is dispensed with in this production method, which usually also serves to reduce the overall height of the battery module 2 . A corresponding cell support frame 36 is, as is known, merely an assembly aid which, however, usually remains in the battery module 2 and thereby increases the structural height of the battery module 2 . In this case, such a cell support frame 36 is typically used for the relative alignment of the connection poles 6 relative to one another.

Die zweite Ausführungsvariante ist in 4 wiedergegeben. Hier ist der erste Kühlkörper 14 zwar ebenfalls röhrenförmig ausgestaltet und weist ebenso einen ringförmigen Anschlag 32 auf, jedoch weist der erste Kühlkörper 14 im Vergleich zur Ausführung gemäß 3 eine geringere Ausdehnung in Längsrichtung, also in Richtung der Mittellängsachse des ersten Kühlkörper 14, auf. Zudem durchsetzt der erste Kühlkörper 14 lediglich eine Wandung 30 des Kühlers 16, sodass ein Ende des ersten Kühlkörpers 14 in einem der Kühlkanäle des Kühlers 16 endet und den ersten Abschnitt 24 des ersten Kühlkörpers 14 ausbildet. Hierbei ist der erste Kühlkörper 14 wiederum zweckdienlicherweise abgedichtet in den Kühler 16 eingesetzt.The second variant is in 4 played back. Here, the first heat sink 14 is also configured tubular and also has an annular stop 32, but the first heat sink 14 compared to the embodiment according to FIG 3 a smaller extent in the longitudinal direction, ie in the direction of the central longitudinal axis of the first heat sink 14. In addition, the first heat sink 14 only penetrates a wall 30 of the cooler 16 so that one end of the first heat sink 14 ends in one of the cooling channels of the cooler 16 and forms the first section 24 of the first heat sink 14 . In this case, the first heat sink 14 is in turn inserted into the cooler 16 in an expediently sealed manner.

Diese Ausführungsvariante wird bevorzugt gefertigt, indem zunächst die Zellverbinder 8 auf die Anschlusspole 6 aufgeschweißt werden. Nachfolgend werden dann die Kühlkörper 14 auf die Zellverbinder 8 aufgeschweißt und in der Folge wird dann der Kühler 16 auf die Kühlkörper 14 aufgesetzt. Auch bei diesem Fertigungsverfahren wird weiter bevorzugt auf die Nutzung eines Zelltragrahmens, wie er in 5 gezeigt ist, verzichtet. Alternativ oder zusätzlich werden auch die Zellverbinder 8 in zuvor genannter Weise ausgerichtet, also derart, dass die Wellungen in Richtung der Zellen 4 ausgedehnt sind.This embodiment variant is preferably manufactured by first welding the cell connectors 8 onto the connection poles 6 . The heat sinks 14 are then welded onto the cell connectors 8 and the cooler 16 is then placed onto the heat sinks 14 as a result. In this manufacturing process, too, preference is given to using a cell support frame, as is shown in 5 shown is omitted. As an alternative or in addition, the cell connectors 8 are also aligned in the aforementioned manner, ie in such a way that the corrugations are extended in the direction of the cells 4 .

Die dritte Ausführungsvariante des Batteriemoduls 2 ist in 5 angedeutet. Ähnlich wie im Ausführungsbeispiel gemäß 4 endet der erste Kühlkörper 14 in einem der Kühlkanäle 18, d. h., dass ein Ende des ersten Kühlkörpers 14 den ersten Abschnitt 24 des ersten Kühlkörpers 14 ausbildet. Dieser erste Abschnitt 24 oder das entsprechende Ende des ersten Kühlkörpers 14 weist dabei mehrere Kühlrippen 38 auf. Diese Kühlrippen 38 sind plattenförmig ausgestaltet und erstrecken sich im Kühlkanal 18 in eine Richtung, in der das Kühlmedium im Betrieb des Kühlers 16 durch den Kabelkanal 18 hindurchströmt. Hierdurch strömt dann das Kühlmedium entlang der Kühlrippen 38 und insbesondere durch die Zwischenräume zwischen den Kühlrippen 38 hindurch. Auf diese Weise ist die Oberfläche des ersten Abschnitts 24 des ersten Kühlkörpers 14 vergrößert.The third variant of the battery module 2 is in 5 implied. Similar to the embodiment according to 4 the first heat sink 14 ends in one of the cooling channels 18, ie one end of the first heat sink 14 forms the first section 24 of the first heat sink 14. This first section 24 or the corresponding end of the first heat sink 14 has a plurality of cooling ribs 38 . These cooling ribs 38 are plate-shaped and extend in the cooling duct 18 in a direction in which the cooling medium flows through the cable duct 18 when the cooler 16 is in operation. As a result, the cooling medium then flows along the cooling ribs 38 and in particular through the spaces between the cooling ribs 38 . In this way, the surface area of the first section 24 of the first heat sink 14 is increased.

Der zweite Abschnitt 26 des ersten Kühlkörpers 14 ist nach Art eines Rohrs ausgestaltet und sitzt auf dem ersten Zellverbinder 8 auf. Je nach Ausführungsvariante ist der erste Kühlkörper 14 dabei auf den ersten Zellverbinder 8 aufgeschweißt. Alternativ liegt der zweite Abschnitt 26 des ersten Kühlkörpers 14 lediglich auf dem ersten Zellverbinder 8 auf, ist also zum Beispiel gegen den ersten Flügel 10 des ersten Zellverbinders 8 verpresst. Somit ist dann zwischen dem ersten Kühlkörper 14 und dem ersten Zellverbinder 8 ein Berührungskontakt ausgebildet. In einigen Fällen ist weiterhin zwischen dem ersten Kühlkörper 14 und dem ersten Zellverbinder 8 ein sogenannter Gapfiller eingebracht, also beispielsweise eine Art Wärmeleitpaste. Bevorzugt ist ein solcher Gapfiller dann elektrisch leitfähig.The second section 26 of the first heat sink 14 is designed in the manner of a tube and is seated on the first cell connector 8 . Depending on the variant, the first heat sink 14 is welded onto the first cell connector 8 . Alternatively, the second section 26 of the first heat sink 14 merely rests on the first cell connector 8, ie it is pressed against the first wing 10 of the first cell connector 8, for example. A physical contact is then formed between the first heat sink 14 and the first cell connector 8 . In some cases, what is known as a gap filler is also introduced between the first heat sink 14 and the first cell connector 8, ie for example a type of thermally conductive paste. Such a gap filler is then preferably electrically conductive.

Ein Batteriemodul 2 gemäß der dritten Ausführungsvariante wird bevorzugt durch ein Verfahren gefertigt, gemäß dem die Kühlkörper 14 zunächst in den Kühler 16 eingesetzt werden. Nachfolgend wird dann typischerweise eine Dichtigkeitsprüfung beim Kühler 16 durchgeführt. Unabhängig davon werden die Zellverbinder 8 an den Polen 6 angeordnet und insbesondere mit diesen verschweißt. Sind diese Prozesse abgeschlossen wird der Kühler 16 mit den Kühlkörpern 14 auf die Zellverbinder 8 gesetzt. Dabei werden dann die Kühlkörper 14 entweder an die Zellverbinder 8 gepresst oder die Kühlkörper 14 werden mit den Zellverbindern 14 verschweißt. Wie aus 5 zu entnehmen werden die Zellverbinder 8 im Falle der dritten Ausführungsvariante bevorzugt derart angeordnet, dass sich die Wellungen der Zellverbinder 8 weg von den Akkumulatorzellen 4 erstrecken, also in Richtung des Kühlers 16. Außerdem ist es bei dieser Ausführungsvariante zweckdienlich, wenn ein Zelltragrahmen 36 zum Einsatz kommt, so wie in 5 wiedergegeben.A battery module 2 according to the third embodiment variant is preferably manufactured using a method according to which the heat sinks 14 are first inserted into the cooler 16 . A leak test is then typically carried out on the cooler 16 subsequently. Irrespective of this, the cell connectors 8 are arranged on the poles 6 and, in particular, are welded to them. Once these processes are completed, the cooler 16 with the heat sinks 14 is placed on the cell connector 8 . The heat sinks 14 are then either pressed against the cell connectors 8 or the heat sinks 14 become welded to the cell connectors 14. How out 5 As can be seen, in the case of the third embodiment variant, the cell connectors 8 are preferably arranged in such a way that the corrugations of the cell connectors 8 extend away from the accumulator cells 4, i.e. in the direction of the cooler 16. It is also useful in this embodiment variant if a cell support frame 36 is used comes as in 5 played back.

BezugszeichenlisteReference List

22: Batteriemodulbattery module
44: Akkumulatorzelleaccumulator cell
66: Anschlusspolconnection pole
88th: Zellverbindercell connector
1010: Flügelwing
1212: Zwischenabschnittintermediate section
1414: Kühlkörperheatsink
1616: Kühlercooler
1818: Kühlkanalcooling channel
2020: EingangEntry
2222: AusgangExit
2424: erster Abschnittfirst section
2626: zweiter Abschnittsecond part
2828: dritter Abschnittthird section
3030: Wandungwall
3232: Anschlagattack
3434: Durchbruchbreakthrough
3636: Zelltragrahmencell support frame
3838: Kühlrippecooling fin

Claims

Battery module (2) having a plurality of accumulator cells (4) which are electrically conductively connected to one another via cell connectors (8), and having a cooling device (14,16) for cooling the accumulator cells (4) by means of a cooling medium, wherein - the cooling device (14, 16) has a cooler (16) with at least one cooling duct (18) for the cooling medium and at least one metal heat sink (14), namely a first heat sink (14), - A first section (24) of the first cooling body (14) is arranged in the at least one cooling channel (18) and - a second section (26) of the first heat sink (14) is arranged on one of the cell connectors (8), namely a first cell connector (8), so that heat can flow from the first cell connector (8) via the first heat sink (14) into the Cooling medium can be discharged.

Battery module (2) after claim 1 , A contact being formed between the first heat sink (14) and the first cell connector (8).

Battery module (2) after claim 1 or 2 , wherein between the first heat sink (14) and the first cell connector (8) a material connection is formed.

Battery module (2) according to one of Claims 1 until 3 , The first heat sink (14) being inserted into the cooler (16) in a sealed manner and passing through at least one wall (30) of the cooler (16).

Battery module (2) according to one of Claims 1 until 4 , wherein the cooler (16) is made of an electrically insulating material.

Battery module (2) according to one of Claims 1 until 5 , wherein at least the second section (26) of the first heat sink (14) is designed in the manner of a tube.

Battery module (2) according to one of Claims 1 until 6 , wherein the first heat sink (14) is designed in the manner of a tube, so that it has an inner and an outer lateral surface, and wherein the first heat sink (14) is connected to the first cell connector (8) via a welded connection which is at the inner lateral surface is positioned.

Battery module (2) according to one of Claims 1 until 7 wherein the first heat sink (14) is tubular and extends in a longitudinal direction from a first end (28) to a second end (26), the second end (26) being positioned on the first cell connector (8). so that an opening (34) in the cell connector (8) is surrounded by the second end (26) of the first heat sink (14), and wherein the first cell connector (8) has a connection pole (6) of one of the accumulator cells (4) is welded via a wall of the cell connector (8) forming the opening (34).

Battery module (2) according to one of Claims 1 until 8th , wherein the first portion (24) of the first heat sink (14) has a number of cooling fins (38).

Method for producing a battery module (2) according to one of the preceding claims.