AT524777A4

AT524777A4 - Vorrichtung mit mehreren, in einer Fügerichtung hintereinander angeordneten Batteriemodulen

Info

Publication number: AT524777A4
Application number: ATA50668/2021A
Authority: AT
Inventors: Leitner Christian; Riegler Manuel; Weglehner-Pilgerstorfer Ignaz; Kastler Helmut
Original assignee: Kreisel Electric Gmbh & Co Kg
Priority date: 2021-08-17
Filing date: 2021-08-17
Publication date: 2022-09-15
Also published as: AT524777B1

Abstract

Es wird eine Vorrichtung mit mehreren, in einer Fügerichtung (1) hintereinander angeordneten Batteriemodulen (2), die jeweils einen von Batteriezellen (4) in Fügerichtung (1) durchsetzten Grundkörper (3) aufweisen, wobei zwischen benachbarten Batteriemodulen (2) ein Distanzrahmen (5) vorgesehen ist, der Durchbrüche (6) zum elektrischen Kontaktieren der Batteriezellen (4) benachbarter Batteriemodule (2) umfasst, beschrieben. Um eine einfach zu fertigende Ausgestaltung der Kontaktöffnung zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass die Durchbrüche (6) unter Ausbildung von Kontaktöffnungen (8) mit Hitzeschutzkörpern (9) überdeckt sind, die mit dem Distanzrahmen (5) verbunden sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung mit mehreren, in einer Fügerichtung hintereinander angeordneten Batteriemodulen, die jeweils einen von Batteriezellen in Fügerichtung durchsetzten Grundkörper aufweisen, wobei zwischen benachbarten Batteriemodulen ein Distanzrahmen vorgesehen ist, der Durchbrüche zum elektrischen Kontaktieren der Batteriezellen benachbarter Batteriemodule

umfasst.

Zum Verbinden mehrerer Batteriemodule zu einem Batteriestack ist aus der AT522358A4 ein Distanzrahmen bekannt, der zwischen zwei Batteriemodulen angeordnet ist und Durchbrüche zum elektrischen Kontaktieren der Batteriezellen von in Fügerichtung benachbarten Batteriemodulen umfasst. Zwar kann durch das Vorsehen des Distanzrahmens zwischen den Batteriemodulen eine elektrische Verbindung geschaffen werden, die von der mechanischer Verbindung der Batteriezelle entkoppelt ist, jedoch ergibt sich durch die dichte Ausgestaltung benachbarter Batteriezellen sowohl in Fügerichtung als auch quer zur Fügerichtung die Gefahr, dass im Falle einer Beschädigung, beispielsweise eines thermischen Runaways, einer Batteriezelle die benachbarten Batteriezellen ebenfalls von dem heißen, aus dem Batteriezellenmantel austretenden Batteriezelleninhalt beschädigt

werden.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs geschilderten Art dahingehend zu verbessern, dass in Fügerichtung benachbarte Batteriezellen im Falle einer Beschädigung voneinander geschützt werden, ohne dabei den Aufwand beim Zusammenbau eines aus mehreren Batteriemodulen

bestehenden Batteriestacks zu erhöhen.

Eine einfach zu fertigende Ausgestaltung der Kontaktöffnungen ergibt sich, wenn die Hitzeschutzkörper über Stege mit dem Distanzrahmen verbunden sind, die die Kontaktöffnungen begrenzen. Die Stege können dabei eine federnde Wirkung aufweisen, sodass die Hitzeschutzkörper nicht nur für einen Schutz der Batteriezellen im Schadensfall, sondern auch für eine Positionierung und einen Toleranzausgleich der Batteriezellen in den Batteriemodulen eingesetzt werden können. Bevorzugt können die Stege an den Durchbruchsrändern, insbesondere

hierdurch zu einer Kräfteüberbestimmung kommt.

Zur Verbesserung des Hitzeschutzes im Bereich der Durchtrittsöffnung, wird vorgeschlagen, dass der Distanzrahmen eine die Durchbrüche aufweisende Basis umfasst, gegenüber der die Hitzeschutzkörper in Fügerichtung beabstandet sind. Die Hitzeschutzkörper können grundsätzlich selbst Kontaktöffnungen ausbilden, wobei die Summe der Fläche der Kontaktöffnungen klein, beispielsweise kleiner als die Hälfte, insbesondere kleiner als ein Viertel, verglichen zur restlichen Querschnittsfläche der Hitzeschutzkörper sein kann. Bevorzugte Schutzbedingungen ergeben sich aber, wenn die Hitzeschutzkörper in Fügerichtung von den Durchbrüchen beabstandet sind und über im Wesentlichen in Fügerichtung verlaufende Stege mit den Rändern der Durchbrüche verbunden sind. Zu Folge dieser Maßnahme decken die Hitzeschutzkörper praktisch die gesamte Querschnittsfläche der Durchbrüche ab, während Kontaktfedern durch die umfangsseitigen, von den in Fügerichtung verlaufenden Stegen, den Hitzeschutzkörpern und den Durchbruchrändern begrenzten Kontaktöffnungen

hindurchragen können.

Obwohl die Batteriezellen grundsätzlich durch die Batteriemodule und den Distanzrahmen in ihrer Lage gesichert sind, kann es in Fügerichtung zu Versätzen der Batteriezellen kommen. Aus diesem Grund werden üblicherweise zur elektrischen, seriellen Kontaktierung zweier in Fügerichtung benachbarter Batteriezellen vorgespannte Kontaktfedern eingesetzt, die einen Längenausgleich in Fügerichtung erlauben und eine Schmelzsicherung zur Trennung des elektrischen Kontaktes bei zu hohen Stromstärken bilden. Nachteilig daran ist aber, dass im Ausgasungsfall die mit der Kontaktfeder verbundene Polkappe von der Batteriezelle gelöst werden kann, sodass trotz des Auslösens der Schmelzsicherung weiterhin

werden kann.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es

zeigen

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung und

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Distanzrahmen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung weist, wie dies der Fig. 1 zu entnehmen ist, mehrere, beispielsweise zwei, in Fügerichtung 1 hintereinander angeordnete Batteriemodule 2 auf. Die Batteriemodule 2 umfassen einen Grundkörper 3, der von Batteriezellen 4 durchsetzt ist. Zwischen den Batteriezellen 4 ist ein Distanzrahmen 5 vorgesehen, über den die Batteriemodule 2 vorzugsweise mechanisch miteinander verbunden sind. Damit neben einer mechanischen Verbindung zwischen mehreren Batteriemodulen 2 auch eine elektrische Verbindung erzeugt werden kann, weist der Distanzrahmen 5 Durchbrüche 6 auf, durch die bzw. in die Kontaktfedern 7 ragen können. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, welche eine Draufsicht des Distanzrahmens 5 zeigt, sind die die Durchbrüche 6 unter Ausbildung von zu Illustrationszwecken radial verbreitert dargestellten Kontaktöffnungen 8 mit

Die Hitzeschutzkörper 9 können über Stege 10 mit dem Distanzrahmen 5 verbunden sein. Demnach begrenzen die Stege 10 die Kontaktöffnungen 8. Die Stege 10 können umfangsseitig am Rand der Durchbrüche 6 verteilt sein, wodurch sich ein gleichmäßiger Lastabtrag bei etwaigen in Fügerichtung 1 eintretenden Kräften ergibt.

In Fig.1 wird offenbart, dass die Hitzeschutzkörper 9 in Fügerichtung 1 von einer Basis 11 des Distanzrahmens 5, in der die Durchbrüche 6 angeordnet sind, beabstandet sind. Im Ausführungsbeispiel wird diese Beabstandung durch die Stege 10 erzielt. Auf diese Weise wird ein Abschnitt der Kontaktzungen 12 der Kontaktfeder 7 vom Distanzrahmen 5 gestützt, um die elektrische Kontaktierung zwischen den Kontaktfedern 7 und den Batteriezellen 4 zu verbessern.

Die Hitzeschutzkörper 9 können auf ihrer dem Distanzrahmen 5 abgewandten Seite einen Distanzhalter 13 aufweisen, der die Kontaktfeder 7 in Fügerichtung 1 aufspannt. Dadurch wird auch eine Beabstandung zwischen zwei in Fügerichtung benachbarten Batteriezellen 4 erzeugt, sodass sich zwischen diesen ein Entgasungskanal 14 zum Ableiten unerwünschter Heißgase ausbilden kann.

Claims

(343694.1) IV Patentansprüche

1. Vorrichtung mit mehreren, in einer Fügerichtung (1) hintereinander angeordneten Batteriemodulen (2), die jeweils einen von Batteriezellen (4) in Fügerichtung (1) durchsetzten Grundkörper (3) aufweisen, wobei zwischen benachbarten Batteriemodulen (2) ein Distanzrahmen (5) vorgesehen ist, der Durchbrüche (6) zum elektrischen Kontaktieren der Batteriezellen (4) benachbarter Batteriemodule (2) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrüche (6) unter Ausbildung von Kontaktöffnungen (8) mit Hitzeschutzkörpern (9) überdeckt sind, die mit dem Distanzrahmen (5) verbunden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hitzeschutzkörper (9) über Stege (10) mit dem Distanzrahmen (5) verbunden sind, die die Kontaktöffnungen (8) begrenzen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Distanzrahmen (5) eine die Durchbrüche (6) aufweisende Basis (11) umfasst, gegenüber der die Hitzeschutzkörper (9) in Fügerichtung (1) beabstandet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hitzeschutzkörper (9) auf ihrer dem Distanzrahmen (5) abgewandten Seite einen Distanzhalter (13) zum Rückhalten einer durch die Kontaktöffnungen (8) ragenden Kontaktfeder (7) aufweisen.