WO2020007569A1 - Heizeinrichtung für eine prismatische batteriezelle einer hochvoltbatterie eines kraftfahrzeugs, batteriezelle, batteriemodul, hochvoltbatterie sowie kraftfahrzeug - Google Patents

Heizeinrichtung für eine prismatische batteriezelle einer hochvoltbatterie eines kraftfahrzeugs, batteriezelle, batteriemodul, hochvoltbatterie sowie kraftfahrzeug Download PDF

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    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • Heating device for a prismatic battery cell of a high-voltage battery of a motor vehicle battery cell, battery module, high-voltage battery and motor vehicle
  • the invention relates to a heating device for a prismatic battery cell of a high-voltage battery of a motor vehicle.
  • the invention also relates to a battery cell, a battery module, a high-voltage battery and a motor vehicle.
  • the focus is particularly on high-voltage batteries or
  • High-voltage storage for electrically drivable motor vehicles, for example electric or hybrid vehicles.
  • Such high-voltage batteries have a large number of battery cells or memory cells, which are generally stacked to form a cell stack and connected to form a battery module. As the operating temperature of the battery cells decreases, the maximum power that an electrical one can achieve
  • Battery modules can be provided. In the case of an electrically drivable motor vehicle, this can result in only a limited drive power being available at low outside temperatures at the start of a journey. It is therefore known from the prior art to equip the battery modules with a heating device, so that the battery cells can be heated if necessary.
  • WO 2012/120090 A1 discloses an electrical energy store for motor vehicles with at least one battery module, in which a flexible electrical heating element is arranged between at least two storage cells of the battery module, which is formed, for example, by a flexible heating film. Positioning such heating foils between the battery cells and contacting the heating foils is usually very complex.
  • Heating elements can be integrated particularly easily and without great effort into a battery module of a high-voltage battery for an electrically drivable motor vehicle.
  • the first connecting element is electrically connected to first connections of both heating elements and the second
  • Connection element is electrically connected to second connections of both heating elements.
  • the connecting elements are flexible, at least in some areas, the heating elements being connected in a hinge-like manner.
  • the heating device is by arranging the first heating element on the first outside of the jacket
  • Cell housing can be arranged.
  • the invention also relates to a prismatic battery line for a high-voltage battery of a motor vehicle, comprising a cell housing with a housing shell and a housing cover, on which cell terminals of the battery cell are arranged, and a heating device according to the invention, the sheet-like heating elements being arranged on two opposite outer sides of the housing shell and the connecting elements are arranged on the housing cover between the cell terminals.
  • the invention further relates to a battery module for a high-voltage battery
  • Motor vehicle with a plurality of battery cells according to the invention stacked together and with two module connections which are connected to the cell terminals of the battery cells in accordance with a predetermined connection, the first connecting elements of the heating devices being connected to one another and to the first in order to provide the heating current for the heating devices from the battery cells
  • Module connection of the battery module are electrically connected, the first Connecting elements and / or the second connecting elements are connected to the respective module connection via a controllable switching element.
  • the prismatic battery cell is designed as a secondary cell and has a cell housing, in particular a flat cuboid, in the interior of which a cell coil is arranged.
  • the cell housing has an in particular rectangular housing base, a housing jacket and an in particular rectangular housing cover.
  • the housing jacket is formed by four jacket sides, the jacket sides in particular forming a front side, a rear side and two side regions of the cell housing.
  • the cell terminals are electrically connected to the electrodes and passed through the housing cover.
  • the prismatic battery cells can be stacked along a stacking direction to form a cell stack. For this purpose, for example, a front side of a battery cell is arranged on the rear side of an adjacent battery cell, etc.
  • the cell terminals can be electrically connected to one another via a cell contacting system in order to connect the battery cells.
  • At least one battery cell of the battery cells In order to be able to heat the battery cells, for example at low outside temperatures, in order to increase output, at least one battery cell of the battery cells
  • Battery module in particular each battery cell of the battery module, the heating device, which is arranged on an outside of the cell housing.
  • the heating device has the flat heating elements and the connecting elements.
  • Connecting elements are designed to mechanically and electrically connect the heating elements to one another.
  • the sheet-like heating elements preferably each have a heating foil with an integrated, energizable heating resistor.
  • a heating foil or a heating sheet has, for example, a thin, in particular flexible support with an embedded heating resistor or heating wire, which extends, for example, in a meandering manner over or in the support and has two connections.
  • the heating foil can be rectangular, for example.
  • the heating elements in particular the heating resistors, are connected in parallel in that the first connecting element is electrically connected to the first connections of both heating elements and the second connecting element to the second
  • Fasteners can also be the heating current of the heating elements
  • the energy source can be, for example, the battery cell itself or an interconnection of the battery cells of the battery module.
  • the connecting elements can be electrically connected to the cell terminals of the battery cell via controllable switches, by means of which the heating elements can be connected to the cell terminals if required.
  • the connecting elements are flexible, in particular bendable, at least in some areas.
  • the heating elements are connected to one another via hinges in the form of the connecting elements and are designed such that they can be folded together.
  • the connecting elements can be electrically connected to the cell terminals of the battery cell via controllable switches, by means of which the heating elements can be connected to the cell terminals if required.
  • the connecting elements are flexible, in particular bendable, at least in some areas.
  • the heating elements are connected to one another via hinges in the form of the connecting elements and are designed such that they can be folded together.
  • the connecting elements can be electrically connected to the cell terminals of the battery cell via controllable switches, by means of which the heating elements can be connected to the cell terminals
  • Connecting elements can be formed at least in regions by a ribbon cable.
  • the heating device with the heating elements and the connecting elements is preassembled and in particular made in one piece. This means that the
  • Connecting elements are already electrically and mechanically connected to the heating elements before arranging the heating device on the cell housing.
  • the heating device thus has a double heating sheet with two heating sheets connected to one another.
  • the heating device is arranged as a whole on the cell housing.
  • One of the heating elements is arranged on the first outer side of the casing and is positioned there in a stationary manner.
  • the other heating element is now folded over the housing cover using the hinge-like connecting elements in such a way that the other heating element is arranged on the second outer side of the jacket.
  • the connecting elements are positioned on the housing cover.
  • the connecting elements are in particular arranged between the line terminals arranged on the housing cover.
  • the connecting elements form two heating terminals for energizing the heating elements in addition to the cell terminals of the battery cells on the housing cover.
  • the heating device is in particular arranged on the cell housing in such a way that one of the heating elements is arranged on the outside of the front of the cell housing and another of the heating elements is arranged on the outside of the back of the cell housing.
  • the heating elements are therefore arranged between two battery rows within the cell stack.
  • the one-piece, pre-assembled heating device this can be installed particularly easily and quickly on the battery cells during the manufacture of the battery modules.
  • the connecting elements By positioning the connecting elements on the housing cover, they can be contacted particularly easily for energizing the heating elements with the energy source.
  • the inner sides of the heating elements facing the jacket outer sides are designed to be adhesive, so that the heating elements adhere to the
  • the outer sides of the jacket can be fastened in a fabric-fitting manner.
  • the heating foil on have an adhesive layer on the inside facing the outside of the jacket. Through the adhesive layer, the heating elements, in particular the heating foils, can be attached to the
  • the outside of the jacket can be glued, making it particularly easy to position and fasten.
  • the adhesive guarantees good thermal contact between the heating elements and the outside of the casing, so that good heat transfer from the heating elements into the interior of the housing can be achieved.
  • the heating film can have a carrier made of electrically insulating material, for example a plastic, in which the heating resistor is embedded.
  • the electrically insulating outside of the heating element can also be designed to be adhesive, so that the battery cell equipped with the heating device is connected to an adjacent one
  • Battery cell or its heating device can be integrally connected.
  • the electrically insulating heating elements can advantageously be used on a further insulator or a spacer between the metallic cell housings
  • Battery cells can be dispensed with.
  • the heating device is preferably axially symmetrical, so that a respective distance between the connecting elements and the respective side edges of the
  • Battery cells are essentially the same.
  • an upper side of the cell stack formed by the housing cover of the battery cells has two rows of cell terminals running parallel to one another and to the stacking direction and two rows between them running parallel to one another and to the stacking direction with connecting elements. Due to the symmetrical formation of the
  • the battery cell equipped with the heating device is also axially symmetrical.
  • the battery cells equipped with the heating devices can also be rotated through 180 ° within the cell stack without the positions of the
  • connection elements on the top of the cell stack can be electrically connected to one another in particular, for example simply via straight busbars running parallel to the stacking direction.
  • a size corresponds to an area of
  • Heating elements at least 90% of a size of an area of the respective outer side of the jacket, wherein a height of the heating elements is in particular 90% of a height of the cell housing, preferably between 60 mm and 90 mm, particularly preferably approximately 75 mm, and a length of the heating elements is in particular 90% of a length of the cell housing, preferably between 150 mm and 180 mm, is particularly preferably approximately 165 mm.
  • the flat heating elements which cover at least 90% of the respective outside of the jacket, allow a homogeneous temperature distribution during the heating of the battery cell and a particularly large heat input into the
  • Heating elements each have a thickness of at most 200 mm, preferably of at most 150 mm. This small thickness, which includes, for example, thicknesses of the heating foil, the adhesive layer on the inside and the insulation layer on the outside, only slightly increases the size of the entire battery module.
  • the connecting elements each have a contact plate for electrical connection to the energy source and flexible conductors, the contact plates being electrically connected to the respective connections of the heating elements via the flexible conductors.
  • Such contact plates can be connected to the energy source, for example a module connection of the battery module, in a particularly simple manner.
  • a conductor rail can be welded to the contact plates.
  • the contact plate can be, for example, a metallic contact plate and can be made of the same material as the busbar, for example of aluminum.
  • the contact plates are electrically and mechanically connected to the heating elements via the flexible, bendable conductors.
  • An underside of the contact plates facing the housing cover preferably has an adhesive layer for sticking to the housing cover of the cell housing.
  • the adhesive layer can, for example, be an adhesive pad arranged on the underside, so that the contact plates during the mounting of the heating device on the
  • Cell housing can be fixed to the housing cover.
  • a width of the contact plates corresponds at most to a thickness of the cell housing, in particular at most 90% of a thickness of the cell housing.
  • a contact plate can have a width of 15 mm to 19 mm, a length of approximately 10 mm and a thickness of approximately 1 mm to 2 mm.
  • the invention also relates to a high-voltage battery for a motor vehicle with at least one battery module according to the invention.
  • the high-voltage battery is designed in particular as a traction battery for the motor vehicle and comprises a large number of battery modules connected to one another.
  • a motor vehicle according to the invention comprises a high-voltage battery according to the invention.
  • the motor vehicle is designed in particular as an electric or hybrid vehicle.
  • Embodiments and their advantages apply accordingly to the battery cell according to the invention, for the battery module according to the invention, for the high-voltage battery according to the invention and for the motor vehicle according to the invention.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of a
  • Fig. 2 is a schematic representation of an embodiment of a
  • Fig. 3 is a schematic representation of a component of a
  • the prismatic battery cell 1 can be stacked with a large number of further battery rows 1 to form a cell stack.
  • the battery cells 1 of a cell stack can be connected to form a battery module, and a large number of battery modules can in turn be connected to form a high-voltage battery for an electrically drivable motor vehicle.
  • the battery cell 1 has one
  • the housing jacket 5 has a plurality of jacket sides 6, 7, 8, 9, namely a front side 6, two side regions 7, 8 and a rear side 9 opposite the front side 6.
  • the battery cell 1 has one
  • Heating device 10 which is shown in perspective in Fig. 2.
  • the heating device 10 has two flat heating elements 11, 12. A first one
  • Heating element 11 is arranged, for example, on an outer side of the front side 6 of the cell housing 3 and a second heating element 12 is arranged, for example, on an outer side of the rear side 9 of the cell housing 3.
  • the heating elements 11, 12 can, for example, each have a heating film 13 with an integrated heating resistor 13a.
  • the heating resistor 13a can extend in a meandering manner on the outer sides of the outer sides 6, 9 over a surface of the outer sides of the outer sides 6, 9.
  • the heating elements 11, 12 are electrically connected to one another via two connecting elements 14, 15.
  • the heating resistors 13a of both heating elements 11, 12 are connected in parallel via the connecting elements 14, 15, in that a first connection 16 of both heating elements 11, 12 is electrically connected to the first connecting element 14 and a second connection 17 of both heating elements 11, 12 to the second
  • the heating device 10 has, for example, a total resistance of 20 mOhm to 150 mOhm, preferably 30 mOhm to 60m Ohm.
  • each heating resistor 13a has, for example, a resistance of 60 mOhm at 20 ° C, the
  • Heater 10 thereby has a total resistance of 30 mOhm at 20 ° C.
  • the heating device 10 is preassembled, as shown in FIG. 2. That is, the heating elements 11, 12 are electrically and mechanically connected via the connecting elements 14, 15 before the heating device 10 is arranged on the cell housing 2.
  • the connecting elements 14, 15 are formed like a hinge and for this purpose partially flexible.
  • the heating elements 11, 12 can be folded towards one another via the hinge-like connecting elements 14, 15.
  • the first heating element 11 is arranged on the front side 6, for example. After ordering the first
  • Inner sides 18 of the heating elements 11, 12 can be designed, for example, to be adhesive, so that the heating elements 11, 12 can be glued to the outer sides 6, 9 of the jacket.
  • Connecting elements 14, 15 are guided in a band-like manner over the housing cover 4 and arranged between cell terminals 19, 20 of the battery cell 1.
  • the connecting elements 14, 15 each have a contact plate 21, as is shown by way of example in FIG. 3.
  • the contact plate 21 can, for example, have an adhesive layer 23 on its underside 22 and thus be glued to the housing cover 4.
  • the adhesive layer 23 can be an adhesive pad, for example.
  • a length 24 of the contact plate 21 can be approximately 10 mm, for example, a width 25 of the contact plate 21 can be between 15 mm and 19 mm and a thickness 26 of the contact plate 21 can be approximately 1 mm.
  • the connecting elements 14, 15 have a length through which a distance 27 of the heating elements 11, 12 (see FIG. 2) corresponds approximately to a thickness of the battery cell 1.
  • the distance 27 can interrogate, for example, 21 mm.
  • the connecting elements 14, 15 here also have flexible conductors 28, for example
  • Heating elements also mechanically connected.
  • the heating elements 11, 12 cover the outer sides 6, 9 of the casing almost completely, in particular at least 90%.
  • the heating elements 11, 12 each have a height 30 of approximately 78 mm.
  • the heating elements 11, 12 each have a width 32 of approximately 165 mm, for example. So when heating the battery cell 1, a homogeneous temperature distribution within the cell housing 2 and a high heat input into the cell housing 2 can be provided.
  • the heating device 10 is formed symmetrically to an axis A.
  • the axis A is also the axis of symmetry of the cell housing 2 and thus the
  • the first connecting element 14 is at the same distance from the side area 7 of the cell housing 2 as the connecting element 15 from the side area 8 of the cell housing 2. If a plurality of battery cells 1 are now connected to the
  • the connecting elements 14, 15 are arranged along two parallel rows on an upper side of the cell stack formed by the housing cover 4 of the battery cells 1.
  • the connecting elements 14, 15 can thus be electrically connected to two straight busbars and connected to respective module connections of the battery module.
  • the busbars can be welded to the contact plates 21 of the connecting elements 14, 15.
  • the module connections of the battery cells 1 are with the cell terminals 19, 20 of the battery cells 1
  • Battery cells 1 are electrically connected, so that the heating devices 10 of the battery cells 1 can be supplied with electrical energy of the battery cells 1.
  • all first cell terminals 19 are connected to a first module connection and all second cell terminals 20 are connected to a second module connection.
  • the first connecting elements 14 are connected to one another and to the first module connection and the second
  • Connecting elements 15 are connected to one another and to the second module connection.
  • Connection elements 15 are each connected to the respective module connection via a controllable switching element.
  • the respective switching element In the event that there is no need for heating, the respective switching element is open, so that no heating current is supplied to the heating elements 11, 12. When heating is required, the respective switching element can be closed, so that a heating current is fed to the heating elements 11, 12. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung (10) für eine prismatische Batteriezelle (1) einer Hochvoltbatterie eines Kraftfahrzeugs aufweisend - zwei flächenförmige Heizelemente (11, 12) zum Anordnen an zwei gegenüberliegenden Mantelaußenseiten {6, 9) eines Zellgehäuses (2) der Batteriezelle (1), und - zwei Verbindungselemente (14, 15) zum Anordnen an einem Gehäusedeckel (4) des Zellgehäuses (2), wobei - die Verbindungselemente (14, 15) mit Anschlüssen (16, 17) beider Heizelemente (11) elektrisch verbunden sind, - die Verbindungselemente (14, 15) zumindest bereichsweise flexibel ausgebildet sind und dadurch die Heizelemente (11, 12) scharnierartig verbunden sind, und - die Heizeinrichtung (10) durch Anordnen des ersten Heizelementes (11) an der ersten Mantelaußenseite (6) des Zellgehäuses (2), Klappen des zweiten Heizelementes (12) über den Gehäusedeckel (4) und Anordnen des zweiten Heizelementes (12) an der zweiten Mantelaußenseite (9) an dem Zellgehäuse (2) anordenbar ist. Die Erfindung betrifft außerdem eine Batteriezelle (1), ein Batteriemodul, eine Hochvoltbatterie sowie ein Kraftfahrzeug.

Description

Heizeinrichtung für eine prismatische Batteriezelle einer Hochvoltbatterie eines Kraftfahrzeugs, Batteriezelle, Batteriemodul, Hochvoltbatterie sowie Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung für eine prismatische Batteriezelle einer Hochvoltbatterie eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft außerdem eine Batteriezelle, ein Batteriemodul, eine Hochvoltbatterie sowie ein Kraftfahrzeug.
Vorliegend richtet sich das Interesse insbesondere auf Hochvoltbatterien bzw.
Hochvoltspeicher für elektrisch antreibbare Kraftfahrzeuge, beispielsweise Elektro- oder Hybridfahrzeuge. Solche Hochvoltbatterien weisen eine Vielzahl von Batteriezellen bzw. Speicherzellen auf, welche in der Regel zu einem Zellstapel gestapelt und zu einem Batteriemodul verschaltet sind. Dabei sinkt mit sinkender Betriebstemperatur der Batteriezelien in der Regel eine maximale Leistung, die von einem elektrischen
Batteriemodui bereitgestellt werden kann. Dies kann bei einem elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeug dazu führen, dass bei niedrigen Außentemperaturen zu Beginn einer Fahrt nur eine begrenzte Antriebsleistung zur Verfügung steht. Daher ist es aus dem Stand der Technik bekannt, die Batteriemodule mit einer Heizeinrichtung auszustatten, sodass die Batteriezellen bei Bedarf geheizt werden können. Aus der WO 2012/120090 A1 ist ein elektrischer Energiespeicher für Kraftfahrzeuge mit zumindest einem Batteriemodul bekannt, bei welchem zwischen zumindest zwei Speicherzellen des Batteriemoduls ein flexibles elektrisches Heizelement angeordnet ist, welches beispielsweise durch eine flexible Heizfolie gebildet ist. Solche Heizfolien zwischen den Batteriezellen zu positionieren und die Heizfolien zu kontaktieren, ist üblicherweise sehr aufwändig.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, wie
Heizelemente besonders einfach und ohne großen Aufwand in ein Batteriemodul einer Hochvoltbatterie für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug integriert werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Heizeinrichtung, eine Batteriezelle, ein Batteriemodui, eine Hochvoltbatterie sowie ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.
Eine erfindungsgemäße Heizeinrichtung für eine prismatische Batteriezelle einer Hochvoltbatterie eines Kraftfahrzeugs weist zwei flächenförmige Heizelemente zum Anordnen an zwei gegenüberliegenden Mantelaußenseiten eines Zellgehäuses der Batteriezelle sowie zwei die Heizelemente mechanisch und elektrisch verbindende Verbindungselemente zum Anordnen an einem Gehäusedeckel des Zellgehäuses und zum Verbinden mit einer einen Heizstrom bereitstellenden Energiequelle auf. Zum Bestromen der Heizelemente mit dem Heizstrom ist das erste Verbindungselement mit ersten Anschlüssen beider Heizelemente elektrisch verbunden und das zweite
Verbindungselement ist mit zweiten Anschlüssen beider Heizelemente elektrisch verbunden. Die Verbindungselemente sind zumindest bereichsweise flexibel ausgebildet, wobei die Heizelemente dadurch schamierartig verbunden sind. Die Heizeinrichtung ist durch Anordnen des ersten Heizelementes an der ersten Mantelaußenseite des
Zellgehäuses, Klappen des durch die Verbindungselemente mit dem ersten Heizelement scharnierartig verbundenen zweiten Heizelementes über den Gehäusedeckel und Anordnen des zweiten Heizelementes an der zweiten Mantelaußenseite an dem
Zellgehäuse anordenbar.
Die Erfindung betrifft außerdem eine prismatische Batteriezeile für eine Hochvoltbatterie eines Kraftfahrzeugs aufweisend ein Zellgehäuse mit einem Gehäusemantel sowie einem Gehäusedeckel, an welchem Zellterminals der Batteriezelle angeordnet sind, sowie eine erfindungsgemäße Heizeinrichtung, wobei die flächenförmigen Heizelemente an zwei gegenüberliegenden Mantelaußenseiten des Gehäusemantels angeordnet sind und die Verbindungselemente zwischen den Zellterminals auf dem Gehäusedeckel angeordnet sind.
Ferner betrifft die Erfindung ein Batteriemodul für eine Hochvoltbatterie eines
Kraftfahrzeugs mit einer Vielzahl von aneinander gestapelten erfindungsgemäßen Batteriezelien sowie mit zwei Modulanschlüssen, welche mit den Zellterminals der Batteriezellen entsprechend einer vorbestimmten Verschaltung verbunden sind, wobei zur Bereitstellung des Heizstroms für die Heizeinrichtungen aus den Batteriezellen die ersten Verbindungselemente der Heizeinrichtungen miteinander und mit dem ersten
Modulanschluss des Batteriemoduls elektrisch verbunden sind und die zweiten
Verbindungselemente der Heizeinrichtungen miteinander und mit dem zweiten
Modulanschluss des Batteriemoduls elektrisch verbunden sind, wobei die ersten Verbindungselemente und/oder die zweiten Verbindungselemente über ein steuerbares Schaltelement mit dem jeweiligen Modulanschluss verbunden sind.
Die prismatische Batteriezelle ist als eine Sekundärzelle ausgebildet und weist ein insbesondere flachquaderförmiges Zellgehäuse auf, in dessen Gehäuseinnenraum ein Zellwickel angeordnet ist. Das Zellgehäuse weist einen insbesondere rechteckförmigen Gehäuseboden, einen Gehäusemantel sowie einen insbesondere rechteckförmigen Gehäusedeckel auf. Der Gehäusemantel äst dabei durch vier Mantelseiten gebildet, wobei die Mantelseiten insbesondere eine Frontseite, eine Rückseite und zwei Seitenbereiche des Zellgehäuses ausbilden. Zum Kontaktieren von Elektroden des Zellwickels sind die Zellterminals mit den Elektroden elektrisch verbunden und durch den Gehäusedeckel hindurch geführt. Die prismatischen Batteriezellen können entlang einer Stapelrichtung zu einem Zellstapel gestapelt werden. Dazu wird beispielsweise eine Frontseite einer Batteriezelle an der Rückseite einer benachbarten Batteriezelle angeordnet, usw. Die Zellterminals können zum Verschalten der Batteriezellen über ein Zellkontaktiersystem elektrisch miteinander verbunden werden.
Um die Batteriezellen, beispielsweise bei niedrigen Außentemperaturen, zum Erhöhen einer Leistung beheizen zu können, weist zumindest eine Batteriezelle des
Batteriemoduls, insbesondere jede Batteriezelle des Batteriemoduls, die Heizeinrichtung auf, welche an einer Außenseite des Zellgehäuses angeordnet wird. Die Heizeinrichtung weist dabei die flächigen Heizelemente sowie die Verbindungselemente auf. Die
Verbindungselemente sind dazu ausgelegt, die Heizelemente mechanisch und elektrisch miteinander zu verbinden. Vorzugsweise weisen die flächenförmigen Heizelemente jeweils eine Heizfolie mit einem integrierten, bestrombaren Heizwiderstand auf. Eine Heizfolie bzw. ein Heizsheet weist beispielsweise einen dünnen, insbesondere flexiblen Träger mit eingebettetem Heizwiderstand bzw. Heizdraht auf, welcher sich beispielsweise mäanderförmig über den bzw. in dem Träger erstreckt und die zwei Anschlüsse aufweist. Die Heizfolie kann beispielsweise rechteckförmig ausgebildet sein.
Die Heizelemente, insbesondere die Heizwiderstände, sind dabei parallel geschaltet, indem das erste Verbindungselement mit den ersten Anschlüssen beider Heizelemente elektrisch verbunden ist und das zweite Verbindungselement mit den zweiten
Anschlüssen beider Heizelemente elektrisch verbunden ist. Über die
Verbindungselemente kann den Heizelementen außerdem der Heizstrom der
Energiequelle zugeführt werden. Die Energiequelle kann beispielsweise die Batteriezelle selbst oder eine Zusammenschaltung der Batteriezellen des Batteriemoduls sein. Beispielsweise können die Verbindungselemente über steuerbare Schalter mit den Zellterminals der Batteriezelle, elektrisch verbunden sein, durch welche die Heizelemente bei Bedarf an die Zellterminals geschaltet werden können. Die Verbindungselemente sind dabei zumindest bereichsweise flexibel, insbesondere biegbar, ausgebildet. Dadurch sind die Heizelemente über Scharniere in Form von den Verbindungselementen miteinander verbunden und zueinander klappbar ausgebildet. Beispielsweise können die
Verbindungselemente zumindest bereichsweise durch ein Flachbandkabel gebildet sein.
Die Heizeinrichtung mit den Heizelementen und den Verbindungselementen ist dabei vormontiert und insbesondere einstückig ausgebildet. Dies bedeutet, dass die
Verbindungselemente vor dem Anordnen der Heizeinrichtung an dem Zellgehäuse bereits mit den Heizelementen elektrisch und mechanisch verbunden sind. Die Heizeinrichtung weist somit ein Doppelheizsheet mit zwei miteinander verbundenen Heizsheets auf. Die Heizeinrichtung wird als Ganzes an dem Zellgehäuse angeordnet. Dabei wird eines der Heizelemente an der ersten Mantelaußenseite angeordnet und dort ortsfest positioniert. Das andere Heizelement wird nun mithilfe der schamierartigen Verbindungselemente derart über den Gehäusedeckel geklappt, dass das andere Heizelement an der zweiten Mantelaußenseite angeordnet wird. Beim Klappen des zweiten Heizelementes über den Gehäusedeckel werden die Verbindungselemente an dem Gehäusedeckel positioniert. Die Verbindungselemente werden insbesondere zwischen den auf dem Gehäusedeckel angeordneten Zeilterminals angeordnet. Durch die Verbindungselemente werden an dem Gehäusedeckel also zusätzlich zu den Zellterminals der Batteriezellen zwei Heizterminals zum Bestromen der Heizelemente gebildet. Die Heizeinrichtung wird dabei insbesondere derart an dem Zellgehäuse angeordnet, dass eines der Heizelemente an der Außenseite der Frontseite des Zellgehäuses angeordnet ist und ein anderes der Heizelemente an der Außenseite der Rückseite des Zellgehäuses angeordnet ist. Innerhalb des Zellstapeis sind die Heizelemente also zwischen zwei Batteriezeilen angeordnet.
Durch die einteilige, vormontierte Heizeinrichtung kann diese besonders einfach und schnell während der Fertigung der Batteriemodule an den Batteriezellen montiert werden. Durch das Positionieren der Verbindungselemente an dem Gehäusedeckel können diese besonders einfach zum Bestromen der Heizelemente mit der Energiequelle kontaktiert werden.
Es erweist sich als vorteilhaft, wenn den Mantelaußenseiten zugewandte Innenseiten der Heizelemente klebend ausgebildet sind, sodass die Heizelemente an den
Mantelaußenseiten stoffschiüssig befestigbar sind. Beispielsweise kann die Heizfolie an der der Mantelaußenseite zugewandten Innenseite eine Klebeschicht aufweisen. Durch die Klebeschicht können die Heizelemente, insbesondere die Heizfolien, an die
Mantelaußenseiten geklebt werden und somit besonders einfach positioniert und befestigt werden. Außerdem garantiert die Klebung einen guten thermischen Kontakt zwischen den Heizelementen und den Mantelaußenseiten, sodass ein guter Wärmeübertrag von den Heizelementen in den Gehäuseinnenraum erreicht werden kann.
In einer Weiterbildung der Erfindung sind, zum elektrischen Isolieren der mit der
Heizeinrichtung ausgestatteten Batteriezelle von einer benachbarten Batteriezelle in einem Zellstapel der Hochvoltbatterie, den Mantelaußenseiten abgewandte Außenseiten der Heizelemente elektrisch isolierend ausgebildet. Beispielsweise kann die Heizfolie einen Träger aus elektrisch isolierendem Material, beispielsweise einem Kunststoff, aufweisen, in welches der Heizwiderstand eingebettet ist. Die elektrisch isolierende Außenseite des Heizelementes kann dabei ebenfalls klebend ausgebildet sein, sodass die mit der Heizeinrichtung ausgestattete Batteriezelle mit einer benachbarten
Batteriezelle bzw. deren Heizeinrichtung stoffschlüssig verbunden werden kann. Durch die elektrisch isolierenden Heizelemente kann in vorteilhafter Weise auf einen weiteren Isolator oder einen Abstandshalter zwischen den metallischen Zellgehäusen der
Batteriezellen verzichtet werden.
Vorzugsweise ist die Heizeinrichtung achsensymmetrisch ausgebildet, sodass ein jeweiliger Abstand der Verbindungselemente zu jeweiligen Seitenrändem der
Batteriezellen im Wesentlichen gleich ist. Im gestapelten Zustand der Batteriezellen weist eine durch die Gehäusedeckel der Batteriezelien gebildete Oberseite des Zellstapels zwei parallel zueinander und zu der Stapelrichtung verlaufende Reihen mit Zellterminals und zwei dazwischen liegende, parallel zueinander und zu der Stapelrichtung verlaufende Reihen mit Verbindungselementen auf. Durch die symmetrische Ausbildung der
Heizeinrichtung und die symmetrische Ausbildung des Zellgehäuses ist auch die mit der Heizeinrichtung ausgestattete Batteriezelle achsensymmetrisch ausgebildet. Dadurch können die mit den Heizeinrichtungen ausgestatteten Batteriezellen innerhalb des Zellstapels auch um 180° gedreht werden, ohne dass sich Positionen der
Verbindungselemente auf der Oberseite des Zellstapels verändern. Hierdurch können die Verbindungselemente besonders, beispielsweise einfach über gerade, parallel zu der Stapelrichtung verlaufende Stromschienen, elektrisch miteinander verbunden werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform entspricht eine Größe einer Fläche der
Heizelemente zumindest 90% einer Größe einer Fläche der jeweiligen Mantelaußenseite, wobei eine Höhe der Heizelemente insbesondere 90% einer Höhe des Zellgehäuses, vorzugsweise zwischen 60 mm und 90 mm, besonders bevorzugt in etwa 75 mm, beträgt und eine Länge der Heizelemente insbesondere 90% einer Länge des Zellgehäuses, vorzugsweise zwischen 150 mm und 180 mm, besonders bevorzugt in etwa 165 mm, beträgt. Durch die flächigen Heizelemente, welche zumindest 90% der jeweiligen Mantelaußenseite bedecken, können eine homogene Temperaturverteilung während des Beheizens der Batteriezelle sowie ein besonders großer Wärmeeintrag in das
Zellgehäuse der Batteriezelle bereitgestellt werden. Insbesondere weisen die
Heizelemente jeweils eine Dicke von höchstens 200 mm, vorzugsweise von höchstens 150 mm, auf. Durch diese geringe Dicke, welche beispielsweise Dicken der Heizfolie, der Klebeschicht an der Innenseite sowie der Isolationsschicht an der Außenseite umfasst, wird eine Abmessung des gesamten Batteriemoduls nur geringfügig vergrößert.
In einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Verbindungselemente jeweils eine Kontaktplatte zum elektrischen Verbinden mit der Energiequelle sowie flexible Leiter auf, wobei die Kontaktplatten über die flexiblen Leiter mit den jeweiligen Anschlüssen der Heizelemente elektrisch verbunden sind. Solche Kontaktplatten können besonders einfach mit der Energiequelle, beispielsweise einem Modulanschluss des Batteriemoduls, verbunden werden. Dazu kann beispielsweise eine Stromschiene auf die Kontaktplatten geschweißt werden. Die Kontaktplatte kann beispielsweise eine metallische Kontaktplatte sein und aus dem gleichen Material wie die Stromschiene, beispielsweise aus Aluminium, gebildet sein. Die Kontaktplatten werden über die flexiblen, biegbaren Leiter mit den Heizelementen elektrisch und mechanisch verbunden. Die Kontaktplatte wird durch das Anordnen der Heizelemente an den Mantelaußenseiten insbesondere anliegend an dem Gehäusedeckel angeordnet.
Vorzugsweise weist eine dem Gehäusedeckel zugewandte Unterseite der Kontaktplatten eine Klebeschicht zum Ankleben an dem Gehäusedeckel des Zellgehäuses auf. Die Klebeschicht kann beispielsweise ein an der Unterseite angeordnetes Klebepad sein, sodass die Kontaktplatten während des Montierens der Heizeinrichtung an dem
Zellgehäuse an dem Gehäusedeckel fixiert werden können. Insbesondere entspricht eine Breite der Kontaktplatten höchstens einer Dicke des Zellgehäuses, insbesondere höchstens 90% einer Dicke des Zellgehäuses. Eine Kontaktplatte kann eine Breite von 15 mm bis 19 mm, eine Länge von in etwa 10 mm sowie eine Dicke von in etwa 1 mm bis 2 mm aufweisen. Die Erfindung betrifft außerdem eine Hochvoltbatterie für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem erfindungsgemäßen Batteriemodul. Die Hochvoltbatterie ist insbesondere als eine Traktionsbatterie für das Kraftfahrzeug ausgebildet und umfasst eine Vielzahl von miteinander verschalteten Batteriemodulen.
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Hochvoltbatterie. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als ein Elektro- oder Hybridfahrzeug ausgebildet.
Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Heizeinrichtung vorgestellten
Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Batteriezelle, für das erfindungsgemäße Batteriemodul, für die erfindungsgemäße Hochvoltbatterie sowie für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Batteriezelle; und
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Heizeinrichtung; und
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Komponente eines
Verbindungselementes der Heizeinrichtung.
In den Figuren sind gleiche sowie funktionsgleiche Elemente mit den gleichen
Bezugszeichen versehen. Fig. 1 zeigt eine prismatische Batteriezelle 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die prismatische Batteriezelle 1 kann mit einer Vielzahl von weiteren Batteriezeilen 1 zu einem Zellstapel gestapelt werden. Die Batteriezellen 1 eines Zellstapels können zu einem Batteriemodul verschaltet werden, wobei eine Vielzahl von Batteriemodulen wiederum zu einer Hochvoltbatterie für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug verschaltet werden können. Die Batteriezelle 1 weist ein
flachquaderförmiges Zellgehäuse 2 mit einem Gehäuseboden 3, einem Gehäusedeckel 4 sowie einem Gehäusemantel 5 auf. Der Gehäusemantel 5 weist mehrere Mantelseiten 6, 7, 8, 9 auf, nämlich eine Frontseite 6, zwei Seitenbereiche 7, 8 sowie eine der Frontseite 6 gegenüberliegende Rückseite 9. Außerdem weist die Batteriezelle 1 eine
Heizeinrichtung 10 auf, welche in perspektivischer Darstellung in Fig. 2 gezeigt ist.
Die Heizeinrichtung 10 weist zwei flächige Heizelemente 11 , 12 auf. Ein erstes
Heizelement 11 ist beispielsweise an einer Außenseite der Frontseite 6 des Zellgehäuses 3 angeordnet und ein zweites Heizelement 12 ist beispielsweise an einer Außenseite der Rückseite 9 des Zeilgehäuses 3 angeordnet. Die Heizelemente 11 , 12 können beispielsweise jeweils eine Heizfolie 13 mit integriertem Heizwiderstand 13a aufweisen. Der Heizwiderstand 13a kann sich im angeordneten Zustand der Heizelemente 11, 12 an den Außenseiten der Mantelseiten 6, 9 mäanderförmig über eine Oberfläche der Außenseiten der Mantelseiten 6, 9 erstrecken.
Die Heizelemente 11 , 12 sind dabei über zwei Verbindungselemente 14, 15 elektrisch miteinander verbunden. Über die Verbindungselemente 14, 15 sind die Heizwiderstände 13a beider Heizelemente 11, 12 parallelgeschaltet, Indem ein erster Anschluss 16 beider Heizelemente 11, 12 mit dem ersten Verbindungselement 14 elektrisch verbunden ist und ein zweiter Anschluss 17 beider Heizelemente 11, 12 mit dem zweiten
Verbindungselement 15 elektrisch verbunden ist Die Heizeinrichtung 10 weist beispielsweise einen Gesamtwiderstand von 20 mOhm bis 150 mOhm, vorzugsweise 30 mOhm bis 60m Ohm auf. Beispielsweise im Falle, dass jeder Heizwiderstand 13a beispielsweise einen Widerstand von 60 mOhm bei 20ºC aufweist, weist die
Heizeinrichtung 10 dadurch einen Gesamtwiderstand von 30 mOhm bei 20ºC auf.
Die Heizeinrichtung 10 ist dabei, wie in Fig. 2 gezeigt, vormontiert. Das heißt, die Heizelemente 11, 12 sind über die Verbindungselemente 14, 15 elektrisch und mechanisch verbunden, bevor die Heizeinrichtung 10 an dem Zellgehäuse 2 angeordnet wird. Die Verbindungselemente 14, 15 sind scharnierartig ausgebildet und dazu bereichsweise flexibel ausgebildet. Über die schamierartigen Verbindungselemente 14, 15 sind die Heizelemente 11, 12 zueinander klappbar ausgebildet. Um die
Heizeinrichtung 10 an dem Zellgehäuse 2 anzuordnen, wird beispielsweise das erste Heizelement 11 an der Frontseite 6 angeordnet. Nach Anordnen des ersten
Heizelementes 11 an der Frontseite 6 wird das zweite Heizelement 12 über den
Gehäusedeckel 4 geklappt und an der Rückseite 9 angeordnet. Innenseiten 18 der Heizelemente 11, 12 können beispielsweise klebend ausgebildet sein, sodass die Heizelemente 11, 12 an die Mantelaußenseiten 6, 9 geklebt werden können. Die
Verbindungselemente 14, 15 sind dabei bandartigen über den Gehäusedeckel 4 geführt und zwischen Zellterminais 19, 20 der Batteriezelle 1 angeordnet. Über die
Verbindungselemente 14, 15 kann ein von einer Energiequelle bereitgestellter Heizstrom in die Heizwiderstände 13 eingespeist werden.
Die Verbindungselemente 14, 15 weisen hier jeweils eine Kontaktplatte 21 auf, wie sie beispielhaft in Fig. 3 gezeigt ist. Die Kontaktplatte 21 kann beispielsweise an ihrer Unterseite 22 eine Klebeschicht 23 aufweisen und somit an dem Gehäusedeckel 4 festgeklebt werden. Die Klebeschicht 23 kann beispielsweise ein Klebepad sein. Eine Länge 24 der Kontaktplatte 21 kann beispielsweise in etwa 10 mm betragen, eine Breite 25 der Kontaktplatte 21 kann zwischen 15 mm und 19 mm betragen und eine Dicke 26 der Kontaktplatte 21 kann in etwa 1 mm betragen. Die Verbindungselemente 14, 15 weisen dabei eine Länge auf, durch welche ein Abstand 27 der Heizelemente 11 , 12 (siehe Fig. 2) in etwa einer Dicke der Batteriezelle 1 entspricht. Der Abstand 27 kann beispielsweise 21 mm befragen. Zum Bereitstellen der Schamierwirkung weisen die Verbindungselemente 14, 15 hier außerdem flexible Leiter 28, beispielsweise
Flachbandkabel, auf. Über diese flexiblen Leiter 28 ist die Kontaktplatte 21 des ersten Verbindungselementes 14 mit den ersten Anschlüssen 16 des ersten und zweiten Heizelementes 11 , 12 elektrisch verbunden und die Kontaktplatte 21 des zweiten Verbindungselementes 15 mit den zweiten Anschlüssen 17 des ersten und zweiten Heizelementes 11 , 12 elektrisch verbunden. Über die flexiblen Leiter 28 sind die
Heizelemente außerdem mechanisch verbunden.
Die Heizelemente 11 , 12 überdecken im angeordneten Zustand der Heizeinrichtung 10 an dem Zellgehäuse 2 die Mantelaußenseiten 6, 9 nahezu vollständig, insbesondere zumindest zu 90%. Wenn das Zellgehäuse 2 beispielsweise eine Höhe 29 von in etwa 85 mm aufweist, weisen die Heizelemente 11 , 12 jeweils eine Höhe 30 von in etwa 78 mm auf. Wenn das Zellgehäuse 2 eine Breite 31 von in etwa 173 mm aufweist, weisen die Heizelement 11 , 12 beispielsweise jeweils eine Breite 32 von in etwa 165 mm auf. So kann beim Beheizen der Batteriezelle 1 eine homogene Temperaturverteilung innerhalb des Zellgehäuses 2 sowie ein hoher Wärmeeintrag in das Zellgehäuse 2 bereitgestellt werden.
Außerdem ist die Heizeinrichtung 10 symmetrisch zu einer Achse A ausgebildet. Die Achse A ist dabei auch die Symmetrieachse des Zellgehäuses 2 und damit der
Batteriezelie 1. Dadurch weist das erste Verbindungselement 14 den gleichen Abstand zu dem Seitenbereich 7 des Zellgehäuses 2 auf wie das Verbindungselement 15 zu dem Seitenbereich 8 des Zellgehäuses 2. Wenn nun mehrere Batteriezellen 1 zu dem
Zellstapei aneinander gestapelt sind, so sind die Verbindungselemente 14, 15 entlang zweier paralleler Reihen auf einer durch die Gehäusedeckel 4 der Batteriezellen 1 gebildeten Oberseite des Zellstapels angeordnet. Somit können die Verbindungselemente 14, 15 mit zwei geraden Stromschienen elektrisch verbunden werden und mit jeweiligen Modulanschlüssen des Batteriemoduls verbunden werden. Zum Verbinden der
Verbindungselemente 14, 15 mit den Stromschienen können die Stromschienen an die Kontaktplatten 21 der Verbindungselemente 14, 15 geschweißt werden.
Die Modulanschlüsse der Batteriezellen 1 sind mit den Zellterminals 19, 20 der
Batteriezelien 1 elektrisch verbunden, sodass die Heizeinrichtungen 10 der Batteriezellen 1 mit elektrischer Energie der Batteriezellen 1 versorgt werden können. Im Falle einer Parallelschaltung von Batteriezellen 1 sind beispielsweise alle ersten Zellterminals 19 mit einem ersten Modulanschluss und alle zweiten Zellterminals 20 mit einem zweiten Modulanschluss verbunden. Außerdem sind die ersten Verbindungselemente 14 miteinander und mit dem ersten Modulanschluss verbunden und die zweiten
Verbindungselemente 15 sind miteinander und mit dem zweiten Modulanschluss verbunden. Die ersten Verbindungselemente 14 und/oder die zweiten
Verbindungselemente 15 sind dabei jeweils über ein steuerbares Schaltelement mit dem jeweiligen Modulanschluss verbunden. Im Fall, dass kein Heizbedarf besteht, ist das jeweilige Schaltelement geöffnet, sodass den Heizelementen 11, 12 kein Heizstrom zugeführt wird. Bei Heizbedarf kann das jeweilige Schaltelement geschlossen werden, sodass den Heizelementen 11, 12 ein Heizstrom zugefühlt wird. Bezugszeichenliste
1 Batteriezelle
2 Zellgehäuse
3 Gehäuseboden
4 Gehäusedeckel
5 Gehäusemantel
6, 7, 8, 9 Mantelseiten
10 Heizeinrichtung
11, 12 Heizelemente
13 Heizfolie
13a Heizwiderstand
14, 15 Verbindungselemente 16, 17 Anschlüsse
18 Innenseite der Heizelemente
19, 20 Zellterminals
21 Kontaktplatte
22 Unterseite der Kontaktplatte
23 Klebeschicht
24 Länge der Kontaktplatte
25 Breite der Kontaktplatte
26 Dicke der Kontaktplatte
27 Abstand der Heizelemente
28 Leiter
29 Höhe des Zellgehäuses
30 Höhe der Heizelemente
31 Länge des Zellgehäuses
32 Länge der Heizelemente
A Achse

Claims

Patentansprüche
1. Heizeinrichtung (10) für eine prismatische Batteriezelle (1 ) einer Hochvoltbatterie eines Kraftfahrzeugs aufweisend
- zwei flächenförmige Heizelemente (11 , 12) zum Anordnen an zwei
gegenüberliegenden Mantelaußenseiten (6, 9) eines Zellgehäuses (2) der
Batteriezelie (1), und
- zwei die Heizelemente (11 , 12) mechanisch und elektrisch verbindende
Verbindungselemente (14, 15) zum Anordnen an einem Gehäusedeckel (4) des Zellgehäuses (2) und zum Verbinden mit einer einen Heizstrom bereitstellenden Energiequelle, wobei
- zum Bestromen der Heizelemente (11 , 12) mit dem Heizstrom das erste
Verbindungselement (14) mit ersten Anschlüssen (16) beider Heizelemente (11) elektrisch verbunden ist und das zweite Verbindungselement (15) mit zweiten Anschlüssen (17) beider Heizelemente (11 , 12) elektrisch verbunden ist,
- die Verbindungselemente (14, 15) zumindest bereichsweise flexibel ausgebildet sind und dadurch die Heizelemente (11 , 12) scharnierartig verbunden sind, und
- die Heizeinrichtung (10) durch Anordnen des ersten Heizelementes (11) an der ersten Mantelaußenseite (6) des Zellgehäuses (2), Klappen des über die
Verbindungselemente (14, 15) mit dem ersten Heizelement (11) schamierartig verbundenen zweiten Heizelementes (12) über den Gehäusedeckel (4) und Anordnen des zweiten Heizelementes (12) an der zweiten Mantelaußenseite (9) an dem Zellgehäuse (2) anordenbar ist.
2, Heizeinrichtung (10) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die flächenförmigen Heizelemente (11, 12) jeweils eine Heizfolie (13) mit einem integrierten, bestrombaren Heizwiderstand (13a) aufweisen.
3. Heizeinrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass den Mantelaußenseiten (6, 9) zugewandte Innenseiten (18) der Heizelemente (11 , 12) klebend ausgebiidet sind, sodass die Heizelemente (11, 12) an den
Mantelaußenseiten (6, 9) stoffschlüssig befestigbar sind.
4. Heizeinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zum elektrischen Isolieren der mit der Heizeinrichtung (10) ausgestatteten
Batteriezelle (1) von einer benachbarten Batteriezelle in einem Zellstapel der Hochvoltbatterie, den Mantelaußenseiten (6, 9) abgewandte Außenseiten der Heizelemente (11 , 12) elektrisch isolierend ausgebildet sind.
5. Heizeinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Heizeinrichtung (10) achsensymmetrisch ausgebildet ist.
6. Heizeinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Größe einer Fläche der Heizelemente (11 , 12) zumindest 90% einer Größe einer Fläche der Mantelaußenseiten (6, 9) entspricht, wobei eine Höhe (30) der
Heizelemente (11 , 12) zumindest 90% einer Höhe (29) des Zellgehäuses (2), insbesondere zwischen 60 mm und 90 mm, vorzugsweise 75 mm, beträgt und eine Länge (32) der Heizelemente (11, 12) zumindest 90% einer Länge (31 ) des
Zellgehäuses (2), insbesondere zwischen 150 mm und 180 mm, vorzugsweise 165 mm, beträgt.
7. Heizeinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Heizelemente (11 , 12) jeweils eine Dicke von höchstens 200 mm, insbesondere höchstens 150 mm, aufweisen.
8. Heizeinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verbindungselemente (14, 15) jeweils eine Kontaktplatte (21) zum elektrischen Verbinden mit der den Heizstrom bereitstellenden Energiequelle sowie flexible Leiter (28) aufweisen, wobei die Kontaktplatten (21 ) über die flexiblen Leiter (28) mit den jeweiligen Anschlüssen (16, 17) der Heizelemente (11, 12) elektrisch verbunden sind.
9. Heizeinrichtung (10) nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine dem Gehäusedeckel (4) zugewandte Unterseite (22) der Kontaktplatten (21) eine Klebeschicht (23) zum Ankleben an dem Gehäusedeckel (4) des Zellgehäuses (2) aufweist.
10. Prismatische Batteriezelle (1) für eine Hochvoltbatterie eines Kraftfahrzeugs
aufweisend ein Zeilgehäuse (2) mit einem Gehäusemantel (5) sowie einem
Gehäusedeckel (4), an welchem Zellterminals (19, 20) der Batteriezelle (1 ) angeordnet sind, sowie eine Heizeinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die flächenförmigen Heizelemente (11 , 12) an zwei
gegenüberliegenden Mantelaußenseiten (6, 9) des Gehäusemantels (5) angeordnet sind und die Verbindungselemente (14, 15) zwischen den Zellterminals (19, 20) auf dem Gehäusedeckel (4) angeordnet sind.
11. Batteriemodul für eine Hochvoltbatterie eines Kraftfahrzeugs mit einer Vielzahl von aneinander gestapelten Batteriezellen (1 ) nach Anspruch 10 sowie mit zwei
Modulanschlüssen, weiche mit den Zellterminals (19, 20) der Batteriezellen (1) entsprechend einer vorbestimmten Verschaltung elektrisch verbunden sind, wobei zur Bereitstellung des Heizstroms aus den Batteriezelien (1) die ersten
Verbindungselemente (14) der Heizeinrichtungen (10) miteinander und mit dem ersten Modulanschluss elektrisch verbunden sind und die zweiten
Verbindungselemente (15) der Heizeinrichtungen (10) miteinander und mit dem zweiten Modulanschluss elektrisch verbunden sind, wobei die ersten
Verbindungselemente (14) und/oder die zweiten Verbindungselemente (15) über ein steuerbares Schaltelement mit dem jeweiligen Modulanschluss verbunden sind.
12. Hochvoltbatterie für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem Batteriemodul nach
Anspruch 11.
13. Kraftfahrzeug mit einer Hochvoltbatterie nach Anspruch 12.
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