DE102012015816A1 - Kraftfahrzeugbatterie - Google Patents

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Abstract

Kraftfahrzeugbatterie, mit mindestens einem Batteriemodul, wobei das oder jedes Batteriemodul mehrere Batteriezellen (11) mit Anschlusspolen und Entgasungssollbruchstellen (14) aufweist, wobei das oder jedes Batteriemodul für alle Batteriezellen (11) des jeweiligen Batteriemoduls eine gemeinsame Batteriemodulsteuerungseinrichtung (19) aufweist, wobei an einer Seite des oder jedes Batteriemoduls die Entgasungssollbruchstellen (14) der Batteriezellen (11) gegenüber den Anschlusspolen derselben unter Ausbildung eines Rücksprungs (15) nach innen versetzt sind, und wobei in dem Rücksprung (15) ein sich entlang aller Batteriezellen (11) des jeweiligen Batteriemoduls erstreckendes Führungselement (16) positioniert ist, welches einerseits einen Entgasungskanal (17) und andererseits einen Aufnahmeraum (18) für die Batteriemodulsteuerungseinrichtung (19) definiert.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugbatterie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Aus der Praxis bekannte Kraftfahrzeugbatterien, wie sie zum Beispiel als Energiespeicher bzw. Traktionsbatterie in Hybridfahrzeugen oder Elektrofahrzeugen zum Einsatz kommen, verfügen typischerweise über mehrere Batteriemodule, wobei jedes Batteriemodul mehrere Batteriezellen mit Anschlusspolen und Entgasungssollbruchstellen aufweist. Die Anschlusspole der Batteriezellen dienen dem elektrischen Verschalten der Batteriezellen zu Batteriemodulen und dem elektrischen Verschalten der Batteriemodule zur Kraftfahrzeugbatterie. Die Entgasungssollbruchstellen dienen im Fehlerfall bzw. Schadensfall einer Batteriezelle der Entgasung derselben.
  • Ferner ist es aus der Praxis bekannt, dass jedes Batteriemodul einer Kraftfahrzeugbatterie für alle Batteriezellen desselben eine gemeinsame Batteriemodulsteuerungseinrichtung aufweist, um das Laden und Entladen der Batteriezellen zu steuern bzw. zu regeln.
  • Bislang bereitet es Schwierigkeiten, solche Traktionsbatterien bzw. Kraftfahrzeugbatterien in einer kompakten Bauform bereitzustellen. So benötigen sowohl Entgasungskanäle, die mit den Entgasungssollbruchstellen zusammenwirken, als auch die Batteriemodulsteuerungseinrichtungen der Batteriemodule einen definierten Bauraum.
  • Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde eine neuartige Kraftfahrzeugbatterie zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Kraftfahrzeugbatterie gemäß Anspruch 1 gelöst.
  • Im Sinne der Erfindung sind an einer Seite des oder jedes Batteriemoduls die Entgasungssollbruchstellen der Batteriezellen gegenüber den Anschlusspolen derselben unter Ausbildung eines Rücksprungs nach innen versetzt, wobei in dem Rücksprung ein sich entlang aller Batteriezellen des jeweiligen Batteriemoduls erstreckendes Führungselement positioniert ist, welches einen Entgasungskanal und einen Aufnahmeraum für die Batteriemodulsteuerungseinrichtung definiert.
  • Mit der hier vorliegenden Erfindung wird erstmals eine Kraftfahrzeugbatterie vorgeschlagen, bei welcher in einem Rücksprung, der durch das nach innen Versetzten der Entgasungssollbruchstellen gegenüber den Anschlusspolen der Batteriezellen am jeweiligen Batteriemodul ausgebildet ist, ein Führungselement positioniert ist, welches einerseits einen Entgasungskanal für alle Batteriezellen des jeweiligen Batteriemoduls und andererseits einen Aufnahmeraum für die Batteriemodulsteuerungseinrichtung aller Batteriezellen des jeweiligen Batteriemoduls definiert.
  • Hierdurch kann eine besonders kompakte Bauform für Batteriemodule einer Kraftfahrzeugbatterie und damit eine kompakte Bauform einer Kraftfahrzeugbatterie bereitgestellt werden.
  • Vorzugsweise erstrecken sich der vom Führungselement definierte Entgasungskanal und der vom Führungselement definierte Aufnahmeraum über aller Batteriezellen des jeweiligen Batteriemoduls. Dann, wenn sich der Entgasungskanal und der Aufnahmeraum über alle Batteriezellen des jeweiligen Batteriemoduls erstrecken, kann die Kraftfahrzeugbatterie besonders kompakt und demnach bauraumsparend ausgeführt werden.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Batteriezellen des oder jedes Batteriemoduls stapelartig derart hintereinander oder nebeneinander angeordnet, dass die Anschlusspole der Batteriezellen entlang von parallel verlaufenden Polreihen und die Entgasungssollbruchstellen der Batteriezellen zwischen diesen Polreihen entlang einer parallel zu den Polreihen verlaufenden Sollbruchstellenreihe angeordnet sind. Diese Anordnung der Batteriezellen des Batteriemoduls ist zur Gewährleistung einer kompakten Bauform der Kraftfahrzeugbatterie bevorzugt.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Führungselement einen im Querschnitt wannenartigen Grundkörper oder einen im Querschnitt U-artig Grundkörper mit einer Bodenwand und Seitenrändern auf. In die Bodenwand sind Ausnehmungen eingebracht, wobei an der Bodenwand an einer von den Batteriezellen abgewandten Seite oder an den Seitenrändern unter Ausbildung des Entgasungskanals ein Profil angebracht ist, und wobei im Schadensfall einer oder mehrerer Batteriezellen des jeweiligen Batteriemoduls über die Entgasungssollbruchstellen aus den Batteriezellen entweichendes Gas über die Ausnehmungen in der Bodenwand in den von der Bodenwand und von dem Profil definierten Entgasungskanal führbar ist. Eine solche Ausgestaltung des Führungselements ist einfach und im Hinblick auf die bauraumoptimierte Bereitstellung des Entgasungskanals sowie des Aufnahmeraums der Batteriemodulsteuerungseinrichtung vorteilhaft.
  • Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
  • 1 eine perspektivische Ansicht eines Batteriemoduls einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugbatterie;
  • 2 eine Seitenansicht des Batteriemoduls der 1;
  • 3 einen Ausschnitt aus einer gegenüber 2 um 90° gedrehten Ansicht des Batteriemoduls;
  • 4 einen Querschnitt durch ein Detail des Batteriemoduls;
  • 5 das Detail der 4 in einer gegenüber 4 um 90° gedrehten Ansicht; und
  • 6 eine perspektivische Ansicht einer Kraftfahrzeugbatterie.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugbatterie, die als Traktionsbatterie bzw. als elektrischer Energiespeicher in einem Hybridfahrzeug oder Elektrofahrzeug genutzt wird. Im motorischen Betrieb einer elektrischen Maschine des Kraftfahrzeugs kann die Kraftfahrzeugbatterie stärker entladen und im generatorischen Betrieb stärker aufgeladen werden.
  • Eine Kraftfahrzeugbatterie verfügt vorzugsweise über mehrere Batteriemodule 10. 1 bis 3 zeigen unterschiedliche Ansichten eines solchen Batteriemoduls 10. Ein Batteriemodul 10 verfügt über mehrere Batteriezellen 11, die stapelartig hintereinander bzw. nebeneinander angeordnet sind, wobei parallel zu den Seitenwänden eines solchen Stapels aus Batteriezellen 11 und damit an den Seitenwänden des Batteriemoduls 10 Modulwände 12 des Batteriemoduls 10 positioniert bzw. ausgebildet sind, welche die Batteriezellen 11 und damit das Batteriemodul 10 begrenzen.
  • Jede Batteriezelle 11 des Batteriemoduls 10 verfügt über Anschlusspole 13 und eine Entgasungssollbruchstelle 14. Die Anschlusspole 13 dienen dem elektrischen Zusammenschalten der einzelnen Batteriezellen 11 zum Batteriemodul 10 und dem elektrischen Zusammenschalten der Batteriemodul 10 zur Kraftfahrzeugbatterie.
  • Die Entgasungssollbruchstellen 14, die vorzugsweise von folienartigen oder blechartigen Abdeckungen einer Öffnung in einer Wand der jeweiligen Batteriezelle 11 gebildet sind, sind bei einer funktionsfähigen Batteriezelle 11 geschlossen und werden im Fehlerfall bzw. Schadensfall einer Batteriezelle 11 bedingt durch einen Überdruck in derselben geöffnet, so dass dann durch die jeweilige geöffnete Entgasungssollbruchstelle 14 eine Entgasung der jeweiligen Batteriezelle 11 des Batteriemoduls 10 erfolgen kann. Die Entgasungssollbruchstellen 14 sind in 4 und 5 sichtbar.
  • Vorzugsweise sind die Batteriezellen 11 jedes Batteriemoduls 10 derart stapelartig hintereinander oder nebeneinander angeordnet, dass die Anschlusspole 13 der Batteriezellen 11 des jeweiligen Batteriemoduls 10 entlang von zwei parallel verlaufenden Polreihen und die Entgasungssollbruchstellen 14 der Batteriezellen 11 des jeweiligen Batteriemoduls 10 zwischen diesen Polreihen entlang einer parallel zu den Polreihen verlaufenden Sollbruchstellenreihe angeordnet sind.
  • Die Anschlusspole 13 und Entgasungssollbruchstellen 14 der Batteriezellen 11 des jeweiligen Batteriemoduls 10 sind dabei an einer Seite, insbesondere an der Oberseite, der Batteriezellen 11 des jeweiligen Batteriemoduls 10 ausgebildet bzw. angeordnet, wobei die Entgasungssollbruchstellen 14 der Batteriezellen 11 gegenüber den Anschlusspolen 13 derselben unter Ausbildung eines Rücksprungs 15 nach innen versetzt.
  • In dem Rücksprung 15 ist ein sich entlang aller Batteriezellen 11 des jeweiligen Batteriemoduls 10 erstreckendes Führungselement 16 positioniert, welches einerseits einen Entgasungskanal 17 und andererseits einen Aufnahmeraum 18 für eine Batteriemodulsteuerungseinrichtung 19 des jeweiligen Batteriemoduls 10 definiert.
  • Das Führungselement 16 stellt demnach unter Gewährleistung einer besonders kompakten Bauform zwei Funktionalitäten bereit, nämlich erstens im Schadensfall die Entgasung durch Bereitstellung eines mit den Entgasungssollbruchstellen 14 kommunizierenden Entgasungskanals 17 und zweitens die Aufnahme der Batteriemodulsteuerungseinrichtung 19 im Aufnahmeraum 18.
  • Der Entgasungskanal 17 und der Aufnahmeraum 18 erstrecken sich dabei über alle Batteriezellen 11 des jeweiligen Batteriemoduls 10.
  • Das Führungselement 16, welches einerseits den Entgasungskanal 17 und andererseits den Aufnahmeraum 18 definiert, verfügt über einen im Querschnitt wannenartigen oder im Querschnitt U-artigen Grundkörper 20, wobei der Grundkörper 20 eine Bodenwand 21 und Seitenränder 22 aufweist.
  • Die Seitenränder 22 erstrecken sich dabei ausschließlich in Längsrichtung des Stapels aus den Batteriezellen 11, so dass gemäß 1 die Batteriemodulsteuerungseinrichtung 19 aus dem Aufnahmeraum 18 parallel zur Längsrichtung des Stapels herausbewegt bzw. in denselben hineinbewegt werden kann.
  • In die Bodenwand 21 des Grundkörpers 20 des Führungselements 16 sind Ausnehmungen 23 eingebracht. An einer von den Batteriezellen 11 abgewandten Seite der Bodenwand 21 ist ein Profil 24 befestigt, welches zusammen mit der Bodenwand 21 an der von den Batteriezellen 11 abgewandten Seite der Bodenwand 21 den Entgasungskanal 17 definiert. Dann, wenn im Schadensfall einer oder mehrere Batteriezellen 11 des jeweiligen Batteriemoduls 10 die Entgasungssollbruchstellen 14 geöffnet ist und über die Entgasungssollbruchstellen 14 aus den Batteriezellen 11 Gas entweicht, kann das Gas über die Ausnehmungen 23 in der Bodenwand 21 des Führungselements 16 in den Entgasungskanal 17 gelangen und über den Entgasungskanal 17 vom Batteriemodul 10 abgeführt werden.
  • In 4 und 5 ist die Strömungsrichtung von aus den Batteriezellen 11 entweichendem Gas durch Pfeile 25 visualisiert.
  • Das Profil kann an der von den Batteriezellen 11 abgewandten Seite der Bodenwand 21 auch an den Seitenrändern 22 des Grundkörpers 20 angreifen bzw. befestigt sein.
  • Wie den 4 und 5 entnommen werden kann, stellen Dichtungselemente 26 eine Abdichtung der Bodenwand 21 des Grundkörpers 20 des Führungselements 16 gegenüber den Batteriezellen 11 im Bereich der Entgasungssollbruchstellen 14 bereit, so dass sichergestellt ist, dass im Fehlerfall bzw. Schadensfall einer Batteriezelle 11 sämtliches aus derselben entweichendes Gas über die Ausnehmungen 23 in den Entgasungskanal 17 strömt.
  • In dem vom Profil 24, der Bodenwand 21 des Grundkörpers 20 und den Seitenwänden 22 des Grundkörpers 20 definierten Aufnahmeraum 18 ist die Batteriemodulsteuerungseinrichtung 19 vorzugsweise derart angeordnet, dass eine Oberkante der Batteriemodulsteuerungseinrichtung 19 mit einer Oberkante der Batteriezellen 11 fluchtet.
  • Die Batteriemodulsteuerungseinrichtung 19 ist demnach vollständig in die Kontur der Batteriezellen 11 und damit des Batteriemoduls 10 integriert und steht nicht gegenüber den Batteriezellen 11 vor, wodurch eine besonders platzsparende Integration der Batteriemodulsteuerungseinrichtung 19 in das Batteriemodul 10 und damit die Kraftfahrzeugbatterie, die mehrere solche Batteriemodule 10 umfasst, möglich ist.
  • 6 zeigt eine perspektivische Ansicht auf eine teilweise geöffnete Kraftfahrzeugbatterie.
  • Die Kraftfahrzeugbatterie umfasst ein Gehäuse 27, in welchem mehrere Batteriemodule 10 aufgenommen sind, nämlich im gezeigten Ausführungsbeispiel zwei übereinander positionierte Lagen aus jeweils vier Batteriemodulen 10. Jedes Batteriemodul 10 verfügt über eine Vielzahl einzelner Batteriezellen 11. Die beiden Lagen aus den jeweils mehreren Batteriemodulen 10 sind in dem Batteriegehäuse 27 aufgenommen, wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel das Batteriegehäuse 27 von einem Innengehäuse 28 und einem Außengehäuse 29 gebildet ist. Gegebenenfalls kann auf das Außengehäuse 29 verzichtet werden, wobei dann das Gehäuse 27 ausschließlich vom Innengehäuse 28 gebildet wird. Die einzelnen Batteriemodule 10 der Kraftfahrzeugbatterie sind an Gehäusewänden des Batteriegehäuses 27, nämlich des Innengehäuses 28 des Batteriegehäuses 27, befestigt, wobei sich diese Gehäusewände, an welchen die einzelnen Batteriemodule 10 befestigt sind, in montiertem Zustand der Kraftfahrzeugbatterie vorzugsweise quer zur Längsrichtung eines Kraftfahrzeugs erstrecken. Weitere Gehäusewände, die sich jeweils in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs erstrecken, definieren zusammen mit den Gehäusewänden das Batteriegehäuse 27, nämlich das Innengehäuse 28 desselben.

Claims (7)

  1. Kraftfahrzeugbatterie, mit mindestens einem Batteriemodul (10), wobei das oder jedes Batteriemodul (10) mehrere Batteriezellen (11) mit Anschlusspolen (13) und Entgasungssollbruchstellen (14) aufweist, wobei das oder jedes Batteriemodul (10) für alle Batteriezellen (11) des jeweiligen Batteriemoduls (10) eine gemeinsame Batteriemodulsteuerungseinrichtung (19) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Seite des oder jedes Batteriemoduls (10) die Entgasungssollbruchstellen (14) der Batteriezellen (11) gegenüber den Anschlusspolen (13) derselben unter Ausbildung eines Rücksprungs (15) nach innen versetzt sind, wobei in dem Rücksprung (15) ein sich entlang aller Batteriezellen (11) des jeweiligen Batteriemoduls (10) erstreckendes Führungselement (16) positioniert ist, welches einerseits einen Entgasungskanal (17) und andererseits einen Aufnahmeraum (18) für die Batteriemodulsteuerungseinrichtung (19) definiert.
  2. Kraftfahrzeugbatterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Entgasungskanal (17) und der Aufnahmeraum (18) über aller Batteriezellen (11) des jeweiligen Batteriemoduls (10) erstrecken.
  3. Kraftfahrzeugbatterie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezellen (11) des oder jedes Batteriemoduls (10) stapelartig derart hintereinander oder nebeneinander angeordnet sind, dass die Anschlusspole (13) der Batteriezellen (11) entlang von parallel verlaufenden Polreihen und die Entgasungssollbruchstellen (14) der Batteriezellen (11) zwischen diesen Polreihen entlang einer parallel zu den Polreihen verlaufenden Sollbruchstellenreihe angeordnet sind.
  4. Kraftfahrzeugbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (16) einen im Querschnitt wannenartigen oder U-artigen Grundkörper (20) mit einer Bodenwand (21) und Seitenrändern (22) aufweist.
  5. Kraftfahrzeugbatterie nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in die Bodenwand (21) Ausnehmungen (23) einbracht sind, wobei an der Bodenwand (21) an einer von den Batteriezellen (11) abgewandten Seite oder an den Seitenrändern unter Ausbildung des Entgasungskanals (17) ein Profil (24) angebracht ist, und wobei im Schadensfall einer oder mehrerer Batteriezellen (11) des jeweiligen Batteriemoduls (10) über die Entgasungssollbruchstellen (14) aus den Batteriezellen (11) entweichendes Gas über die Ausnehmungen (23) in der Bodenwand (21) in den Entgasungskanal (17) führbar ist.
  6. Kraftfahrzeugbatterie nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem von dem Profil (24) und den Seitenrändern (22) des Grundkörpers (20) begrenzten Aufnahmeraum (18) die Batteriemodulsteuerungseinrichtung (19) derart angeordnet ist, dass eine Oberkante der Batteriemodulsteuerungseinrichtung (29) mit einer Oberkante der Batteriezellen (11) fluchtet.
  7. Kraftfahrzeugbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe als Traktionsbatterie eines Hybridfahrzeugs oder Elektrofahrzeugs ausgebildet ist.
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