DE102022121408A1 - Battery pack with cavities for accommodating pouch cells - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Batteriepack mit einem Rahmen aufweisend Hohlräume zum Aufnehmen von Pouchzellen und ein Verfahren zum Assemblieren eines Batteriepacks.
Das erfindungsgemäße Batteriepack (1) umfasst einen Rahmen (2) und eine Vielzahl an Pouchzellen (3), wobei der Rahmen (2) eine innere Rahmenstruktur mit zumindest zwei Hohlräumen (4) aufweist und wobei die Hohlräume (4) ausgebildet sind, jeweils zumindest zwei zu einer Zellgruppe (5) zusammengefasste Pouchzellen (3) aufzunehmen.

Figure DE102022121408A1_0000
The invention relates to a battery pack with a frame having cavities for accommodating pouch cells and a method for assembling a battery pack.
The battery pack (1) according to the invention comprises a frame (2) and a large number of pouch cells (3), the frame (2) having an inner frame structure with at least two cavities (4) and the cavities (4) being formed, in each case at least accommodate two pouch cells (3) combined into a cell group (5).
Figure DE102022121408A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Batteriepack mit einem Rahmen mit innerer Rahmenstruktur aufweisend Hohlräume zum Aufnehmen von Pouchzellen und ein Verfahren zum Assemblieren eines Batteriepacks.The invention relates to a battery pack with a frame with an inner frame structure having cavities for accommodating pouch cells and a method for assembling a battery pack.

Aus der US 9225 935 BA sind ein Batteriemodul und Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls bekannt, wobei eine Vielzahl von Pouchzellen linear angeordnet sind.From the U.S. 9225 935 A battery module and a method for producing a battery module are known from BA, with a multiplicity of pouch cells being arranged in a linear manner.

Das erfindungsgemäße Batteriepack umfasst einen Rahmen und eine Vielzahl an Pouchzellen, wobei der Rahmen eine innere Rahmenstruktur mit zumindest zwei Hohlräumen aufweist und wobei die Hohlräume ausgebildet sind, jeweils zumindest zwei zu einer Zellgruppe zusammengefasste Pouchzellen aufzunehmen.The battery pack according to the invention comprises a frame and a large number of pouch cells, the frame having an inner frame structure with at least two cavities and the cavities being designed to accommodate at least two pouch cells combined into a cell group.

Dadurch, dass die Hohlräume ausgebildet sind, jeweils zumindest zwei zu einer Zellgruppe zusammengefasste Pouchzellen aufzunehmen, ermöglicht die Erfindung, dass die Pouchzellen direkt in dem Batteriepack integriert werden können, ohne dass Batteriemodule erforderlich sind. Die Erfindung hat außerdem den Vorteil einer skalierbaren und modularen Anordnung der Zellen und einer bedarfsgerechten Auslegung der Leistung des Batteriepacks, indem beispielsweise eine Dimension der Hohlräume, eine parallele und/oder lineare Anordnung der Hohlräume und/oder Zelltypen angepasst werden. Die Erfindung ermöglicht zudem eine mechanische Stabilität des Batteriepacks in allen drei Raumrichtungen, insbesondere in einer Raumrichtung senkrecht zu einer Grundfläche des Batteriepacks und kann damit die Pouchzellen 3 vorteilhaft vor mechanischen Einflüssen schützen.Because the cavities are designed to accommodate at least two pouch cells combined to form a cell group, the invention enables the pouch cells to be integrated directly into the battery pack without battery modules being required. The invention also has the advantage of a scalable and modular arrangement of the cells and a needs-based design of the power of the battery pack, for example by adapting a dimension of the cavities, a parallel and/or linear arrangement of the cavities and/or cell types. The invention also enables the battery pack to be mechanically stable in all three spatial directions, in particular in a spatial direction perpendicular to a base area of the battery pack, and can thus advantageously protect the pouch cells 3 from mechanical influences.

Als Batteriepack wird hier ein zusammengeschaltetes Paket mehrerer Batteriezellen, insbesondere Akkumulatorzellen, verstanden. Das Batteriepack umfasst bevorzugt ein Gehäuse mit Rahmen und besonders bevorzugt weiterhin eine Kühlung, elektrische Kontakte und Isolationsmaterial.A battery pack is understood here as an interconnected package of several battery cells, in particular accumulator cells. The battery pack preferably includes a housing with a frame and particularly preferably also cooling, electrical contacts and insulating material.

Als Pouchzelle wird hier eine Batteriezelle, insbesondere eine Lithium-Ionen-Akkumulatorzelle mit einer Beutelform verstanden.A pouch cell is understood here as a battery cell, in particular a lithium-ion accumulator cell with a pouch shape.

Als Hohlraum wird ein fachartiger Raum innerhalb des Rahmens des Batteriepacks verstanden, der es ermöglicht, mehrere Pouchzellen aufzunehmen. Die Form des Hohlraums ist bevorzugt rechteckig und an der Form und Dimension der Pouchzellen ausgelegt. Es können aber auch andere Formen gewählt werden.A cavity is understood to be a compartment-like space within the frame of the battery pack that makes it possible to accommodate multiple pouch cells. The shape of the cavity is preferably rectangular and designed to match the shape and dimensions of the pouch cells. However, other shapes can also be selected.

Als Zellgruppe werden zwei oder mehr zusammengefasste Pouchzellen verstanden. Das Zusammenfassen kann beispielsweise durch Verkleben erfolgen, wobei Isolationsmaterial, Material zum Kompensieren von Volumenveränderungen und/oder Kühlmaterial zwischen den zusammengefassten Pouchzellen angeordnet sein kann.Two or more combined pouch cells are understood as a cell group. The combining can take place, for example, by gluing, with insulation material, material for compensating for volume changes and/or cooling material being able to be arranged between the combined pouch cells.

Vorzugsweise ist der Rahmen mehrteilig ausgeführt und umfasst einen oder mehrere Einsätze, wobei die Hohlräume der Struktur durch die Einsätze gebildet werden.The frame is preferably made in several parts and comprises one or more inserts, with the cavities of the structure being formed by the inserts.

Dadurch dass der Rahmen mehrteilig ausgeführt ist, ermöglicht die Erfindung, dass der Rahmen flexibel hinsichtlich seiner Form ausgeführt werden kann. Dadurch, dass er einen oder mehrere Einsätze umfasst, die die Hohlräume der Struktur bilden, ermöglicht die Erfindung weiterhin, dass die Hohlräume sowohl hinsichtlich ihrer Form als auch ihrer Position flexibel ausgeführt werden können. Dadurch lassen sich die Hohlräume an eine Form der Pouchzellen anpassen, ohne dass zwingend ein Außenteil des Rahmens verändert wird.Due to the fact that the frame is designed in several parts, the invention enables the frame to be designed flexibly with regard to its shape. Furthermore, by comprising one or more inserts forming the cavities of the structure, the invention allows the cavities to be flexible in terms of both shape and position. As a result, the cavities can be adapted to a shape of the pouch cells without necessarily changing an outer part of the frame.

Bevorzugt sind die Einsätze an ihren Endpunkten ausgeschnitten, um ein Durchführen von elektrischen Verbindungen zu ermöglichen. Die Ausschnitte dienen ebenfalls dem Zweck, einen Gasfluss zwischen den einzelnen Hohlräumen zu ermöglichen. Wahlweise können die Ausschnitte mit einem Gitter ausgeführt werden, welches im Falle eines thermischen Durchgehens einer oder mehrerer Batteriezellen als Partikelfilter fungiert. Alternativ oder ergänzend sind die Einsätze teilweise oder vollständig als Gitter ausgeführt, um so einen Gasfluss zwischen den einzelnen Hohlräumen und/oder ein Filtern von Partikeln zu ermöglichen.Preferably, the inserts are cut out at their endpoints to allow electrical connections to be passed through. The cutouts also serve the purpose of allowing gas flow between the individual cavities. Optionally, the cut-outs can be designed with a grid, which acts as a particle filter in the event of a thermal runaway of one or more battery cells. As an alternative or in addition, the inserts are partially or completely designed as a lattice, in order to enable gas flow between the individual cavities and/or filtering of particles.

Vorzugsweise weist die Struktur mehr als zwei Hohlräume auf, wobei die Hohlräume in zumindest zwei Raumrichtungen angeordnet sind.The structure preferably has more than two cavities, with the cavities being arranged in at least two spatial directions.

Dadurch, dass die Hohlräume in zumindest zwei Raumrichtungen angeordnet sind, ermöglicht die Erfindung, dass die Pouchzellen zweidimensional angeordnet werden können. Das hat den Vorteil, dass eine Form des Batteriepacks an einen vorhandenen Bauraum angepasst werden kann. Weiterhin ermöglicht die Erfindung so eine parallele und/oder eine serielle Anordnung der Pouchzellen.Because the cavities are arranged in at least two spatial directions, the invention enables the pouch cells to be arranged two-dimensionally. This has the advantage that the shape of the battery pack can be adapted to an existing installation space. Furthermore, the invention thus enables a parallel and/or serial arrangement of the pouch cells.

Vorzugsweise ist zwischen Pouchzellen, die zu einer Zellgruppe zusammengefasst sind, Isolationsmaterial angeordnet.Insulation material is preferably arranged between pouch cells that are combined to form a cell group.

Dadurch, dass zwischen Pouchzellen einer Zellgruppe Isolationsmaterial angeordnet ist, ermöglicht die Erfindung, dass ein thermischer Durchbruch und/oder eine thermische Ausbreitung verhindert oder die Wahrscheinlichkeit eines Auftretens eines solchen Ereignisses zumindest reduziert werden kann.Due to the fact that insulating material is arranged between pouch cells of a cell group, the invention makes it possible for thermal breakdown and/or thermal propagation to be prevented or the likelihood of such an event occurring can be at least reduced.

Vorzugsweise ist zwischen den Pouchzellen, die zu einer Zellgruppe zusammengefasst sind, Kühlmaterial angeordnet ist.Cooling material is preferably arranged between the pouch cells, which are combined to form a cell group.

Dadurch, dass zwischen Pouchzellen einer Zellgruppe Kühlmaterial angeordnet ist, ermöglicht die Erfindung ein Temperaturmanagement der Pouchzellen, so dass ein unerwünschtes Erhitzen der Pouchzellen verhindert oder eine Wahrscheinlichkeit eines unerwünschten Erhitzens zumindest reduziert werden kann.Because cooling material is arranged between pouch cells of a cell group, the invention enables temperature management of the pouch cells so that undesired heating of the pouch cells can be prevented or the probability of undesired heating can at least be reduced.

Vorzugsweise sind elektrische Kontakte von Pouchzellen, die in einer Zellgruppe zusammengefasst sind, miteinander verbunden.Electrical contacts of pouch cells that are combined in a cell group are preferably connected to one another.

Dadurch, dass die elektrischen Kontakte von Pouchzellen einer Zellgruppe miteinander verbunden sind, ermöglicht die Erfindung ein vorteilhaftes elektrisches Verbinden der Zellgruppen mit einem elektrischen System des Batteriepacks, da nicht jede Pouchzelle einzeln mit dem elektrischen System zu verbinden ist. Das Verbinden der elektrischen Kontakte von Pouchzellen einer Zellgruppe erfolgt bevorzugt durch Schweißen.Because the electrical contacts of pouch cells in a cell group are connected to one another, the invention enables the cell groups to be advantageously electrically connected to an electrical system of the battery pack, since each pouch cell does not have to be connected individually to the electrical system. The electrical contacts of pouch cells in a cell group are preferably connected by welding.

Vorzugsweise umfasst das Batteriepack ein Kühlsystem, wobei das Kühlsystem mit den Zellgruppen verbindbar ist.The battery pack preferably includes a cooling system, wherein the cooling system can be connected to the cell groups.

Dadurch, dass das Kühlsystem des Batteriepacks mit den Zellgruppen verbindbar ist, ermöglicht die Erfindung ein vorteilhaftes Abführen von Wärmeenergie aus den Zellgruppen.Because the cooling system of the battery pack can be connected to the cell groups, the invention enables heat energy to be advantageously dissipated from the cell groups.

Bevorzugt ist das Kühlsystem mit den Zellgruppen über ein Wärmeleitmaterial (Thermal Interface Material, TIM) verbindbar. Alternativ ist das Kühlsystem als Immersionskühlung ausgeführt, so dass die Pouchzellen vollständig von einem dielektrischen Kühlmedium umgeben sind.The cooling system can preferably be connected to the cell groups via a heat-conducting material (Thermal Interface Material, TIM). Alternatively, the cooling system is designed as immersion cooling, so that the pouch cells are completely surrounded by a dielectric cooling medium.

Vorzugsweise umfasst das Batteriepack eine Sammelschiene, wobei die Sammelschiene mit den Zellgruppen verbindbar ist.The battery pack preferably includes a busbar, the busbar being able to be connected to the cell groups.

Dadurch, dass die Sammelschiene mit den Zellgruppen verbindbar ist, ermöglich die Erfindung ein Verbinden des elektrischen Systems des Batteriepacks mit den Zellgruppen.Because the busbar can be connected to the cell groups, the invention enables the electrical system of the battery pack to be connected to the cell groups.

Vorzugsweise umfasst das Batteriepack ein Lüftungssystem, wobei die Struktur Aussparungen und/oder Öffnungen umfasst und das Lüftungssystem mit den Aussparungen und/oder Öffnungen verbindbar ist.The battery pack preferably comprises a ventilation system, the structure comprising recesses and/or openings and the ventilation system being connectable to the recesses and/or openings.

Dadurch, dass die Struktur Aussparungen und/oder Öffnungen umfasst und das Lüftungssystem mit den Aussparungen und/oder Öffnungen verbindbar ist, ermöglicht die Erfindung ein Belüften der Zellgruppen durch das Lüftungssystem. Insbesondere sind so keine zusätzlichen Rohre oder ähnliches vorzusehen, um die Zellgruppen zu belüften.Because the structure comprises recesses and/or openings and the ventilation system can be connected to the recesses and/or openings, the invention enables the cell groups to be ventilated by the ventilation system. In particular, no additional pipes or the like need to be provided in order to ventilate the cell groups.

Die Aussparungen und/oder Öffnungen sind bevorzugt an den Einsätzen vorgesehen, besonders bevorzugt an den Endpunkten der Einsätze. Dabei können die Aussparungen und/oder Öffnungen als Gitter ausgeführt sein und alternativ oder ergänzend als Partikelfilter ausgebildet sein.The recesses and/or openings are preferably provided on the inserts, particularly preferably on the end points of the inserts. In this case, the recesses and/or openings can be designed as a grid and, alternatively or additionally, can be designed as particle filters.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Montieren eines Batteriepacks, wobei das Batteriepack einen Rahmen umfasst, der eine innere Rahmenstruktur mit zumindest zwei Hohlräumen aufweist und wobei die Hohlräume ausgebildet sind, jeweils zumindest zwei Pouchzellen aufzunehmen, umfasst die Schritte:

  • - Zusammenfügen einer Vielzahl an Pouchzellen in Zellgruppen von jeweils zumindest zwei Pouchzellen,
  • - Einfügen der Zellgruppen von Pouchzellen in die Hohlräume, wobei jeder Hohlraum ausgebildet ist, eine Zellgruppe aufzunehmen,
  • - Verbinden der Zellgruppen mit einem Kühlsystem des Batteriepacks und
  • - Verbinden der Zellgruppen mit einer Sammelschiene.
The method according to the invention for assembling a battery pack, wherein the battery pack comprises a frame which has an inner frame structure with at least two cavities and wherein the cavities are designed to accommodate at least two pouch cells each, comprises the steps:
  • - merging a large number of pouch cells into cell groups of at least two pouch cells each,
  • - inserting the cell groups of pouch cells into the cavities, each cavity being designed to accommodate a cell group,
  • - connecting the cell groups to a cooling system of the battery pack and
  • - Connect the cell groups with a busbar.

Dadurch, dass jeder Hohlraum ausgebildet ist, eine Zellgruppe aufzunehmen und durch das Verbinden der Zellgruppen mit dem Kühlsystem und der Sammelschiene, ermöglicht die Erfindung, dass die Pouchzellen sicher und direkt, ohne dass Module erforderlich sind, in dem Batteriepack angeordnet werden können. Dabei weist das Batteriepack eine höhere mechanische Stabilität gegenüber Pouchzellen alleine auf und durch das Verbinden der Zellgruppen mit dem Kühlsystem ermöglicht die Erfindung ein Temperaturmanagement der Zellgruppen.By having each cavity configured to accommodate a cell group and by connecting the cell groups to the cooling system and the busbar, the invention allows the pouch cells to be safely and directly placed in the battery pack without the need for modules. The battery pack has a higher mechanical stability compared to pouch cells alone, and by connecting the cell groups to the cooling system, the invention enables temperature management of the cell groups.

Die abhängigen Ansprüche beschreiben weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.The dependent claims describe further advantageous embodiments of the invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Dabei zeigt

  • 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Batteriepacks mit einem Rahmen aufweisend Hohlräume zum Aufnehmen von Pouchzellen,
  • 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel zu einer Zellgruppe zusammengefasster Pouchzellen,
  • 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Montieren eines Batteriepacks und
  • 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Einsatzes eines Batteriepacks mit Öffnungen.
Preferred exemplary embodiments are explained in more detail with reference to the following figures. while showing
  • 1 shows an embodiment of a battery pack with a frame having cavities for accommodating pouch cells,
  • 2 shows an exemplary embodiment of pouch cells combined into a cell group,
  • 3 shows an embodiment of a method for assembling a battery pack and
  • 4 shows an embodiment of an insert of a battery pack with openings.

1 zeigt ein Batteriepack 1 für ein Fahrzeug. Das Batteriepack umfasst einen mehrteilig ausgeführten Rahmen 2 mit einem rechteckigen Außenteil 11 und einer inneren Rahmenstruktur, die durch mehrere Einsätze 7 gebildet wird. Die Einsätze 7 sind in zwei Raumrichtungen ausgerichtet, so dass der Rahmen 2 eine Struktur mit mehreren, durch die Einsätze 7 gebildeten Hohlräumen 4 aufweist. Die Hohlräume 4 sind in vier Reihen angeordnet, wobei zwei Reihen jeweils sechs kleinere Hohlräume 41 und zwei Reihen jeweils 3 größere Hohlräume 42 aufweisen. Die Einsätze 7 sind dabei so angeordnet, dass die Hohlräume 4 rechteckige Fächer bilden, die an einer Unterseite durch eine Bodenplatte 12 des Batteriepacks 1 verschlossen sind. 1 shows a battery pack 1 for a vehicle. The battery pack includes a multi-part frame 2 with a rectangular outer part 11 and an inner frame structure, which is formed by several inserts 7 . The inserts 7 are aligned in two spatial directions, so that the frame 2 has a structure with a plurality of cavities 4 formed by the inserts 7 . The cavities 4 are arranged in four rows, two rows each having six smaller cavities 41 and two rows each having 3 larger cavities 42 . The inserts 7 are arranged in such a way that the cavities 4 form rectangular compartments which are closed on the underside by a base plate 12 of the battery pack 1 .

Das Batteriepack 1 ist hier für eine Spannung von 400 V ausgelegt und umfasst 234 der in 2 gezeigten Pouchzellen 3. Die Hohlräume 4 sind ausgebildet, jeweils eine Zellgruppe 5 aus mehreren zusammengefassten Pouchzellen 3 aufzunehmen. Dabei nehmen die kleineren Hohlräume 41 hier jeweils eine Zellgruppe 5 aus neun zusammengefassten Pouchzellen 3 auf und die größeren Hohlräume 42 jeweils eine Zellgruppe 5 aus 21 zusammengefassten Pouchzellen 3.Battery pack 1 is designed for a voltage of 400 V and includes 234 of the 2 shown pouch cells 3. The cavities 4 are designed to accommodate a cell group 5 from a plurality of pouch cells 3 combined. The smaller cavities 41 here each accommodate a cell group 5 made up of nine combined pouch cells 3 and the larger cavities 42 each accommodate a cell group 5 made up of 21 combined pouch cells 3.

Das Batteriepack 1 ermöglicht einen modularen, skalierbaren und flexiblen Ausbau. So sind in alternativen, nicht gezeigten Ausführungsbeispielen das Außenteil 11 und/oder die Einsätze 7 des Rahmens 2 nicht rechteckig ausgeführt. Dadurch ermöglicht das Batteriepack 1 eine Anpassung an den zur Verfügung stehenden Bauraum und/oder an eine Form der verwendeten Pouchzellen 3. Der Rahmen 2 kann dabei insbesondere auch einteilig ausgeführt sein.The battery pack 1 enables a modular, scalable and flexible expansion. Thus, in alternative exemplary embodiments that are not shown, the outer part 11 and/or the inserts 7 of the frame 2 are not rectangular. This enables the battery pack 1 to be adapted to the available installation space and/or to the shape of the pouch cells 3 used. The frame 2 can in particular also be made in one piece.

Durch die innere Rahmenstruktur des Rahmens 2 erreicht das Batteriepack 1 eine vorteilhafte mechanische Stabilität des Batteriepacks 1 in allen drei Raumrichtungen und ermöglicht einen Schutz der Pouchzellen 3 vor mechanischen Einflüssen durch das Aufnehmen der Zellgruppen 5 in den Hohlräumen 4.Due to the internal frame structure of the frame 2, the battery pack 1 achieves an advantageous mechanical stability of the battery pack 1 in all three spatial directions and enables the pouch cells 3 to be protected against mechanical influences by accommodating the cell groups 5 in the cavities 4.

2 zeigt eine Pouchzelle 3 mit elektrischen Kontakten 9 und eine Zellgruppe 5 zusammengefasster Pouchzellen 3. 2 shows a pouch cell 3 with electrical contacts 9 and a cell group 5 combined pouch cells 3.

3 zeigt Schritte eines Verfahrens zum Assemblieren des Batteriepacks 1:

  • - Zusammenfügen S10 einer Vielzahl an Pouchzellen 3 in Zellgruppen 5 von jeweils zumindest neun Pouchzellen 3,
  • - Einfügen S20 der Zellgruppen 5 von Pouchzellen 3 in die Hohlräume 4, wobei jeder Hohlraum 4 ausgebildet ist, eine Zellgruppe 5 aufzunehmen,
  • - Verbinden der Zellgruppen 5 mit einem Kühlsystem S30 des Batteriepacks 1 und
  • - Verbinden der Zellgruppen 5 mit einer Sammelschiene 13,S40.
3 shows steps of a method for assembling the battery pack 1:
  • - Joining S10 of a large number of pouch cells 3 in cell groups 5 of at least nine pouch cells 3 each,
  • - Insertion S20 of the cell groups 5 of pouch cells 3 into the cavities 4, each cavity 4 being designed to accommodate a cell group 5,
  • - Connect the cell groups 5 with a cooling system S30 of the battery pack 1 and
  • - Connect the cell groups 5 with a busbar 13, S40.

Das Zusammenfassen S10 der Pouchzellen 3 erfolgt dabei durch ein Verkleben der Pouchzellen 3. Zwischen zwei Pouchzellen 3 wird zudem Isolationsmaterial 8 angeordnet. Die elektrischen Kontakte 9 der Pouchzellen 3 werden durch Schweißen miteinander verbunden.The pouch cells 3 are combined S10 by gluing the pouch cells 3 together. Insulation material 8 is also arranged between two pouch cells 3 . The electrical contacts 9 of the pouch cells 3 are connected to one another by welding.

In jeden Hohlraum 4 wird dann eine Zellgruppe 5 integriert. Form und Größe der Hohlräume 4 sind dabei so ausgelegt, dass die Zellgruppen 5 eine gewünschte Vorkompressionsrate erhalten. Die Vorkompressionsrate wird bei einer Auslegung des Batteriepacks 1 basierend auf dem Zelltyp und/oder der Zellchemie bestimmt. Die Zellgruppen 5 werden über ein Harz in den Hohlräumen 4 fixiert.A cell group 5 is then integrated into each cavity 4 . The shape and size of the cavities 4 are designed in such a way that the cell groups 5 receive a desired pre-compression rate. When the battery pack 1 is designed, the pre-compression rate is determined based on the cell type and/or the cell chemistry. The cell groups 5 are fixed in the cavities 4 with a resin.

Die Zellgruppen 5 werden dann mit einem Kühlsystem S30 des Batteriepacks 1 verbunden, so dass Wärme aus den Zellgruppen 5 abgeführt werden kann. Das Kühlsystem des Batteriepacks 1 ist hier in der Bodenplatte 12 integriert. Die Bodenplatte 12 ist mit einem Wärmeleitmaterial beschichtet, so dass Wärme aus den auf der Bodenplatte 12 fixierten Zellgruppen 5 an das Kühlsystem 10 abgegeben wird.The cell groups 5 are then connected to a cooling system S30 of the battery pack 1, so that heat can be dissipated from the cell groups 5. The cooling system of the battery pack 1 is integrated in the base plate 12 here. The base plate 12 is coated with a thermally conductive material, so that heat is released from the cell groups 5 fixed on the base plate 12 to the cooling system 10 .

Beim Verbinden der Zellgruppen 5 mit einer Sammelschiene 13,S40 des Batteriepacks 1 werden die verbundenen elektrischen Kontakte 9 jeder Zellgruppe 5 elektrisch mit der Sammelschiene 13 verbunden, so dass eine erforderliche Spannung und Leistung durch die Zellgruppen 5 bereitgestellt werden können. Das Batteriepack 1 umfasst dabei zwei Sammelschienen 13 je in einer Raumrichtung angeordneter Zellgruppen 5, eine je Pol der Zellgruppen 5. Für das hier dargestellte Batteriepack 1 sind das insgesamt acht Sammelschienen 13.When connecting the cell groups 5 to a busbar 13, S40 of the battery pack 1, the connected electrical contacts 9 of each cell group 5 are electrically connected to the busbar 13, so that a required voltage and power can be provided by the cell groups 5. The battery pack 1 comprises two busbars 13 for each cell group 5 arranged in one spatial direction, one for each pole of the cell groups 5. For the battery pack 1 shown here, there are a total of eight busbars 13.

Das Batteriepack 1 umfasst hier ein nicht gezeigtes Lüftungssystem und die Struktur umfasst ebenfalls Öffnungen 14,15 in den Einsätzen 7, wobei das Lüftungssystem mit den Öffnungen 14,15 verbindbar ist. Dadurch wird ein Be- und Entlüften des Batteriepacks 1 ermöglicht, was insbesondere bei einem thermischen Durchbruch vorteilhaft ist.The battery pack 1 here comprises a ventilation system, not shown, and the structure also comprises openings 14,15 in the inserts 7, the ventilation system being connectable to the openings 14,15. This enables the battery pack 1 to be ventilated and ventilated, which is particularly advantageous in the event of a thermal breakdown.

4 zeigt die Öffnungen 14,15 für einen Einsatz 7 in vergrößerter Darstellung. Hier ist erkennbar, dass die Öffnungen 14,15 auch zum Durchführen der Sammelschienen 13 verwendet werden. Die Öffnungen 15 sind in dem in 1 dargestellten Batteriepack 1 nicht für alle Einsätze 7 vorgesehen. Sie sind insbesondere dann vorteilhaft, wenn zwei Sammelschienen 13 von zwei unterschiedlichen Reihen miteinander elektrisch verbunden werden sollen. 4 shows the openings 14,15 for an insert 7 in an enlarged view. It can be seen here that the openings 14 , 15 are also used to pass through the busbars 13 . The openings 15 are in the in 1 Battery pack 1 shown is not intended for all 7 inserts. They are particularly advantageous when two busbars 13 from two different rows are to be electrically connected to one another.

In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist zwischen den zu einer Zellgruppe 5 zusammengefassten Pouchzellen 3 Kühlmaterial angeordnet, um eine Wärmeabfuhr zu erhöhen.In an alternative exemplary embodiment, cooling material is arranged between the pouch cells 3 combined to form a cell group 5 in order to increase heat dissipation.

In einem weiteren, alternativen Ausführungsbeispiel ist das Kühlsystem 10 des Batteriepacks 1 als Immersionskühlung ausgeführt, so dass die Pouchzellen 3 von einem dielektrischen Medium umgeben sind.In a further, alternative exemplary embodiment, the cooling system 10 of the battery pack 1 is designed as immersion cooling, so that the pouch cells 3 are surrounded by a dielectric medium.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • US 9225935 [0002]US9225935 [0002]

Claims (10)

Batteriepack (1), umfassend einen Rahmen (2) und eine Vielzahl an Pouchzellen (3), wobei der Rahmen (2) eine innere Rahmenstruktur mit zumindest zwei Hohlräumen (4) aufweist und wobei die Hohlräume (4) ausgebildet sind, jeweils zumindest zwei zu einer Zellgruppe (5) zusammengefasste Pouchzellen (3) aufzunehmen.Battery pack (1), comprising a frame (2) and a multiplicity of pouch cells (3), the frame (2) having an inner frame structure with at least two cavities (4) and the cavities (4) being formed with at least two each pouch cells (3) combined into a cell group (5). Batteriepack (1) nach Anspruch 1, wobei der Rahmen (2) mehrteilig ausgeführt ist und die innere Rahmenstruktur einen oder mehrere Einsätze (7) umfasst, wobei die Hohlräume (4) der inneren Rahmenstruktur durch die Einsätze (7) gebildet werden.Battery pack (1) after claim 1 , wherein the frame (2) is made in several parts and the inner frame structure comprises one or more inserts (7), wherein the cavities (4) of the inner frame structure are formed by the inserts (7). Batteriepack (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die innere Rahmenstruktur mehr als zwei Hohlräume (4) aufweist und wobei die Hohlräume (4) in zumindest zwei Raumrichtungen angeordnet sind.Battery pack (1) after claim 1 or 2 , wherein the inner frame structure has more than two cavities (4) and wherein the cavities (4) are arranged in at least two spatial directions. Batteriepack (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei zwischen Pouchzellen (3), die zu einer Zellgruppe (5) zusammengefasst sind, Isolationsmaterial (8) angeordnet ist.Battery pack (1) according to one of the preceding claims, insulation material (8) being arranged between pouch cells (3) which are combined to form a cell group (5). Batteriepack (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei zwischen Pouchzellen, (3) die zu einer Zellgruppe (5) zusammengefasst sind, Kühlmaterial angeordnet ist.Battery pack (1) according to one of the preceding claims, wherein cooling material is arranged between pouch cells (3) which are combined to form a cell group (5). Batteriepack (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei elektrische Kontakte (9) von Pouchzellen (3), die zu einer Zellgruppe (5) zusammengefasst sind, miteinander verbunden sind.Battery pack (1) according to one of the preceding claims, wherein electrical contacts (9) of pouch cells (3) which are combined to form a cell group (5) are connected to one another. Batteriepack (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Batteriepack (1) ein Kühlsystem (10) umfasst und wobei das Kühlsystem (10) mit den Zellgruppen (5) verbindbar ist.Battery pack (1) according to one of the preceding claims, wherein the battery pack (1) comprises a cooling system (10) and wherein the cooling system (10) can be connected to the cell groups (5). Batteriepack (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend eine Sammelschiene (13), wobei die Sammelschiene (13) mit den Zellgruppen (5) verbindbar ist.Battery pack (1) according to one of the preceding claims, comprising a busbar (13), it being possible for the busbar (13) to be connected to the cell groups (5). Batteriepack (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Batteriepack (1) ein Lüftungssystem umfasst, die innere Rahmenstruktur Aussparungen und/oder Öffnungen (14,15) umfasst und das Lüftungssystem mit den Aussparungen und/oder Öffnungen (14,15) verbindbar ist.Battery pack (1) according to one of the preceding claims, wherein the battery pack (1) comprises a ventilation system, the inner frame structure comprises recesses and/or openings (14,15) and the ventilation system can be connected to the recesses and/or openings (14,15). is. Verfahren zum Assemblieren eines Batteriepacks (1), wobei das Batteriepack (1) einen Rahmen (2) umfasst, der eine innere Rahmenstruktur mit zumindest zwei Hohlräumen (4) aufweist und wobei die Hohlräume (4) ausgebildet sind, jeweils zumindest zwei Pouchzellen (3) aufzunehmen, umfassend die Schritte: - Zusammenfügen (S10) einer Vielzahl an Pouchzellen (3) in Zellgruppen (5) von jeweils zumindest zwei Pouchzellen (3), - Einfügen (S20) der Zellgruppen (5) von Pouchzellen (3) in die Hohlräume (4), wobei jeder Hohlraum (4) ausgebildet ist, eine Zellgruppe (5) aufzunehmen, - Verbinden der Zellgruppen (5) mit einem Kühlsystem (S30) des Batteriepacks (1) und - Verbinden der Zellgruppen (5) mit einer Sammelschiene (13,S40).Method for assembling a battery pack (1), wherein the battery pack (1) comprises a frame (2) which has an inner frame structure with at least two cavities (4) and wherein the cavities (4) are each formed with at least two pouch cells (3 ) including the steps: - Joining (S10) a large number of pouch cells (3) in cell groups (5) of at least two pouch cells (3) each, - Insertion (S20) of the cell groups (5) of pouch cells (3) into the cavities (4), each cavity (4) being designed to accommodate a cell group (5), - Connecting the cell groups (5) to a cooling system (S30) of the battery pack (1) and - Connect the cell groups (5) to a busbar (13, S40).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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