DE102014225233A1 - Battery module for a battery system and method for fixing battery cells - Google Patents

Battery module for a battery system and method for fixing battery cells Download PDF

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Andreas Lemke
Alfons Doerr
Christian Korn
Andreas Gleiter
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul für ein Batteriesystem für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens zwei Batteriezellen (22), und einem oberen Rahmenbauteil (24) und einem unteren Rahmenbauteil (26) zur Fixierung der Batteriezellen (22), wobei die Batteriezellen (22) beabstandet zueinander angeordnet sind und jeweils mit einer ersten Seite (28) an dem unteren Rahmenbauteil (26) und mit einer der ersten Seite (28) gegenüberliegenden zweiten Seite (30) an dem oberen Rahmenbauteil (24) angeordnet sind, wobei zwischen den Batteriezellen (22) ein Spacermaterial (32) angeordnet ist zum Ausgleich von Fehlfunktionen der Batteriezellen (22). Auf diese Weise kann ein Batteriemodul mit guten Eigenschaften und einer guten zuverlässigen Funktion zur Verfügung gestellt werden.The invention relates to a battery module for a battery system for a motor vehicle, having at least two battery cells (22), and an upper frame component (24) and a lower frame component (26) for fixing the battery cells (22), wherein the battery cells (22) spaced from one another are arranged and each with a first side (28) on the lower frame member (26) and with one of the first side (28) opposite second side (30) on the upper frame member (24) are arranged, wherein between the battery cells (22) a spacer material (32) is arranged to compensate for malfunction of the battery cells (22). In this way, a battery module with good characteristics and a good reliable function can be provided.

Description

Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul für ein Batteriesystem und ein Verfahren zur Fixierung von Batteriezellen.The invention relates to a battery module for a battery system and a method for fixing battery cells.

Stand der TechnikState of the art

In Batteriemodulen können sich die mechanischen Abmessungen der Batteriezellen aufgrund unterschiedlicher Fertigungsparameter der Batteriezellen und über den Lebenszeitraum der Batteriezellen ändern. Um ein Batteriemodul herzustellen werden mehrere Batteriezellen durch eine mechanische Verpressung auf ein mechanisch homogenes Batteriemodul mit definierten Toleranzen gepresst, um die Inhomogenitäten der Batteriezellen zu kompensieren. In Folge von Zellalterung und Relaxation dehnen sich die Batteriezellen aus. Dadurch wird eine Kraft in das Batteriemodul eingeleitet, wodurch sich die Ausrichtung der Batteriezellen zueinander im Batteriemodul ändert. Dies kann zu einer veränderten funktionalen Eigenschaft des Batteriemoduls und zu Batteriezellschädigungen führen. Weiterhin kann es bei der Herstellung des Batteriemoduls durch eine direkte Verpressung der Batteriezellen zu einer thermischen Kopplung der Batteriezellen zueinander führen. Eine thermische Kopplung kann zu einer thermischen Kettenreaktion führen, wodurch ein sicherheitskritisches Ereignis, beispielsweise Brand, ausgelöst werden kann. Weiterhin kann es durch eine mechanische Verpressung und durch eine Relativbewegung der Batteriezellen zueinander zu Isolationsfehlern führen, wodurch es zu Fehlern in dem Batteriemodul kommen kann, beispielsweise zu einer Selbstentladung der Batteriezellen, einer thermische Erhitzung der Batteriezellen und/oder zu einem Kurzschluss innerhalb des Batteriemodulaufbaus. In battery modules, the mechanical dimensions of the battery cells may change due to different manufacturing parameters of the battery cells and over the life of the battery cells. In order to produce a battery module, a plurality of battery cells are pressed by a mechanical pressing on a mechanically homogeneous battery module with defined tolerances in order to compensate for the inhomogeneities of the battery cells. As a result of cell aging and relaxation, the battery cells expand. As a result, a force is introduced into the battery module, whereby the orientation of the battery cells to each other in the battery module changes. This can lead to an altered functional property of the battery module and battery cell damage. Furthermore, in the production of the battery module by a direct compression of the battery cells can lead to a thermal coupling of the battery cells to each other. A thermal coupling can lead to a thermal chain reaction, whereby a safety-critical event, such as fire, can be triggered. Furthermore, a mechanical compression and a relative movement of the battery cells to each other can lead to insulation errors, which can lead to errors in the battery module, for example to a self-discharge of the battery cells, a thermal heating of the battery cells and / or to a short circuit within the battery module assembly.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Batteriemodul mit guten Eigenschaften und einer guten zuverlässigen Funktion zur Verfügung zu stellen.It is therefore an object of the invention to provide a battery module with good properties and a good reliable function.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch das Batteriesystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.The object is achieved by the battery system with the features of claim 1, and a method having the features of claim 10. Preferred embodiments of the invention are specified in the dependent claims, each of which individually or in combination may constitute an aspect of the invention.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul für ein Batteriesystem für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens zwei Batteriezellen, und einem oberen Rahmenbauteil und einem unteren Rahmenbauteil zur Fixierung der Batteriezellen, wobei die Batteriezellen jeweils mit einer ersten Seite an dem unteren Rahmenbauteil angeordnet sind und mit einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite an dem oberen Rahmenbauteil angeordnet sind, wobei zwischen den Batteriezellen ein Spacermaterial angeordnet ist zum Ausgleich von Fehlfunktionen der Batteriezellen.The invention relates to a battery module for a battery system for a motor vehicle, comprising at least two battery cells, and an upper frame member and a lower frame member for fixing the battery cells, wherein the battery cells are each arranged with a first side on the lower frame member and with one of the first side opposite second side are arranged on the upper frame member, wherein between the battery cells, a spacer material is arranged to compensate for malfunction of the battery cells.

Durch die Verwendung eines oberen Rahmenbauteils und eines unteren Rahmenbauteils kann eine mechanische Verpressung bei der Herstellung des Batteriemoduls eingespart werden. Vielmehr können die Batteriezellen durch eine Anordnung an dem unteren Rahmenbauteil und einem aufgesetzten oberen Rahmenbauteil auf einfache Weise fixiert werden. Vorzugsweise weist das untere Rahmenbauteil dabei Aussparungen auf, in die die Batteriezellen mit einer ersten Seite eingesetzt, vorzugsweise eingeschoben werden können. Eine Fixierung der Batteriezellen in dem Modul kann dabei durch das obere Rahmenbauteil erfolgen. Dabei kann das obere Rahmenbauteil auf eine der ersten Seite entgegengesetzten zweiten Seite der Batteriezellen aufgesetzt, vorzugsweise geschoben, werden. Insbesondere kann das obere Rahmenbauteil ebenfalls Aussparungen aufweisen, welche die zweite Seite der Batteriezellen aufnehmen können. Weiterhin kann durch mindestens ein Rahmenseitenteil, das obere Rahmenbauteil mit dem unteren Rahmenbauteil das Batteriemodul verspannt werden, wodurch eine verbesserte Fixierung Batteriezellen in dem Batteriemodul ermöglicht werden kann. Ferner können die Batteriezellen mit Hilfe eines Fixierungsmittels, insbesondere einem Kleber, fixiert werden. Die Batteriezellen können dabei als Jelly Roll, dies ist eine englische Bezeichnung für zylindrisch ausgestaltete Batteriezellen, ausgestaltet sein.By using an upper frame member and a lower frame member, a mechanical compression in the manufacture of the battery module can be saved. Rather, the battery cells can be fixed by an arrangement on the lower frame member and an attached upper frame member in a simple manner. Preferably, the lower frame member has recesses into which the battery cells can be inserted with a first side, preferably inserted. A fixation of the battery cells in the module can be carried out by the upper frame member. In this case, the upper frame member placed on a first side opposite the second side of the battery cells, preferably pushed, are. In particular, the upper frame member may also have recesses which can receive the second side of the battery cells. Furthermore, by at least one frame side part, the upper frame member with the lower frame member, the battery module can be clamped, whereby an improved fixation battery cells can be made possible in the battery module. Furthermore, the battery cells can be fixed with the aid of a fixing agent, in particular an adhesive. The battery cells can be configured as a jelly roll, which is an English term for cylindrically designed battery cells.

Der Begriff Spacermaterial beschreibt hierbei ein Füllmaterial, welches zwischen den Batteriezellen angeordnet ist. Das Spacermaterial kann entweder vor dem Aufsetzen des oberen Rahmenbauteils zwischen den Batteriezellen angeordnet werden oder nach dem Aufsetzen des oberen Rahmenbauteils zwischen die Batteriezellen eingeführt werden.The term spacer material here describes a filling material which is arranged between the battery cells. The spacer material can either be arranged between the battery cells prior to placing the upper frame component or can be inserted between the battery cells after placement of the upper frame component.

Der Begriff Fehlfunktion beschreibt hierbei mechanische, thermische, elektrische und/oder klimatische auftretenden Fehlfunktionen mindestens einer Batteriezelle, die auftreten können während der Lebenszeit und/oder des Betriebes des Batteriemoduls. The term malfunction here describes mechanical, thermal, electrical and / or climatic occurring malfunctions of at least one battery cell, which may occur during the lifetime and / or operation of the battery module.

Mit Hilfe des Spacermaterials können die auftretenden mechanischen, thermischen und/oder elektrischen Fehlfunktionen der Batteriezellen ausgeglichen werden. Beispielsweise kann das Spacermaterial derart ausgestaltet sein, dass es die Batteriezellen thermisch entkoppeln kann, so dass keine thermische Kettenreaktion bei einer thermischen Fehlfunktion ausgelöst werden kann. Weiterhin kann das Spacermaterial eine Krafteinleitung einzelner Batteriezellen auf die anderen Batteriezellen, beispielsweise aufgrund einer Ausdehnung verhindern. Durch das Spacermaterial können weiterhin keine Partikel zwischen Batteriezellen angeordnet werden, welche beispielsweise zu Isolierungsfehlern zwischen den Batteriezellen führen können. With the help of the spacer material, the occurring mechanical, thermal and / or electrical malfunction of the battery cells can be compensated. For example, the spacer material can be designed such that it can decouple the battery cells thermally, so that no thermal chain reaction can be triggered in a thermal malfunction. Furthermore, the spacer material can be a force introduction of individual battery cells on the other battery cells, for example due to expansion. Furthermore, particles can not be arranged between battery cells through the spacer material, which particles can lead to insulation defects between the battery cells, for example.

Somit kann durch ein Batteriemodul mit einem oberen Rahmenbauteil und einem unteren Rahmenbauteil zur Fixierung der Batteriezellen und einem Spacermaterial, das zwischen den Batteriezellen angeordnet ist, ein Batteriemodul mit guten Eigenschaften und einer guten zuverlässigen Funktion zur Verfügung gestellt werden.Thus, by providing a battery module with an upper frame member and a lower frame member for fixing the battery cells and a spacer material disposed between the battery cells, a battery module having good characteristics and a good reliable function can be provided.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Spacermaterial aus einem dauerelastischen Material herstellbar. Beispielsweise kann das Spacermaterial aus einem Elastomer, Silikon, Polyurethan, Kunststoff oder Polymer hergestellt werden. Durch die Verwendung eines dauerelastischen Materials kann das Spacermaterial beispielsweise Druckkräfte einer ausgedehnten Batteriezelle aufnehmen, und kann auf diese Weise verhindern, dass die Ausdehnungskräfte der deformierten ausgedehnten Batteriezelle, die anderen Batteriezellen im Batteriemodul beeinflussen kann.In a preferred embodiment, the spacer material can be produced from a permanently elastic material. For example, the spacer material can be made of an elastomer, silicone, polyurethane, plastic or polymer. For example, by using a permanently elastic material, the spacer material can absorb compressive forces of an extended battery cell, and thus can prevent the expansion forces of the deformed extended battery cell from affecting the other battery cells in the battery module.

Vorzugsweise weist das Spacermaterial einen Isolationswert auf, der mit zunehmender Verpressung änderbar ist. Dadurch können Isolationsfehler mit zunehmender Verpressung und Relativbewegung der Zellen zueinander vermieden werden, wodurch eine Selbstentladung der Zellen, eine thermische Erhitzung der Zellen und ein Kurzschluss innerhalb des Modul- oder Batterieaufbaus verhindert werden. Weiterhin kann durch einen änderbaren Isolationswert des Spacermaterials bei zunehmender Verpressung eine kontrollierte Entladung der Zelle ab einer definierten Ausdehnung der Batteriezelle ermöglicht werden.Preferably, the spacer material has an insulation value that can be changed with increasing compression. As a result, insulation errors with increasing compression and relative movement of the cells to each other can be avoided, whereby a self-discharge of the cells, a thermal heating of the cells and a short circuit are prevented within the module or battery structure. Furthermore, a controlled discharge of the cell from a defined extent of the battery cell can be made possible by an alterable insulation value of the spacer material with increasing compression.

Es ist bevorzugt, dass durch das Spacermaterial eine Sprengsicherung zur Deaktivierung des Batteriemoduls ansteuerbar ist. Der Begriff Sprengsicherung beschreibt hierbei eine Pyrofuse. Eine Pyrofuse ist ein pyrotechnisches Sicherungselement und kann dazu verwendet, elektrische Stromkreise definiert, kommandiert und schnell abzutrennen. Sprengsicherungen werden in der Regel bei höhen Strömen eingesetzt, wenn eine Schmelzsicherungen oder eine rein elektromagnetische Sicherungen den Strömen nicht im Ansatz gewachsen sind. Dadurch, dass das Spacermaterial eine Sprengsicherung ansteuern kann, kann in einem Fehlerfall das Batteriemodul deaktiviert werden, wodurch die Sicherheit des Batteriemoduls erhöht werden kann.It is preferred that an explosive device for deactivating the battery module can be actuated by the spacer material. The term explosive device describes a pyrofuse. A pyrofuse is a pyrotechnic fuse element and can be used to define, command and quickly disconnect electrical circuits. Blast shields are typically used at high currents when fuses or purely electromagnetic fuses are out of line with the currents. Because the spacer material can control an explosive device, the battery module can be deactivated in the event of a fault, as a result of which the safety of the battery module can be increased.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Spacermaterial Fließeigenschaften ab einer definierten Presskraft auf. Auf diese Weise kann eine Krafteinleitung in eine Batteriezelle bei einer Ausdehnung der Batteriezelle limitiert werden.In a preferred embodiment, the spacer material has flow properties from a defined pressing force. In this way, an introduction of force into a battery cell can be limited when the battery cell expands.

Vorzugsweise ist Wärme über das Spacermaterial aufnehmbar. Insbesondere kann das Spacermaterial ein Phase Changing Material sein. Dadurch kann es bei Temperaturen oberhalb von größer oder gleich 50°C bis kleiner oder gleich 300°C, vorzugsweise bei Temperaturen oberhalb von größer oder gleich 100°C bis kleiner oder gleich 200°C, insbesondere bei Temperaturen oberhalb von größer oder gleich 120°C bis kleiner oder gleich 150°C das Risiko einer thermischen Kettenreaktion reduzieren, wodurch ein Brand verhindert werden kann. Preferably, heat can be absorbed via the spacer material. In particular, the spacer material may be a phase changing material. Thereby, at temperatures above or equal to 50 ° C to less than or equal to 300 ° C, preferably at temperatures above greater than or equal to 100 ° C to less than or equal to 200 ° C, especially at temperatures above or equal to 120 ° C reduce the risk of thermal chain reaction to less than or equal to 150 ° C, which can prevent fire.

Es ist bevorzugt, dass das Spacermaterial ein thermisch isolierendes Material ist. Auf diese Weise kann das Risiko einer thermischen Kettenreaktion reduziert werden, da das Spacermaterial keine Wärme einer Batteriezelle an eine andere Batteriezelle weiterleitet.It is preferred that the spacer material is a thermally insulating material. In this way, the risk of a thermal chain reaction can be reduced because the spacer material does not transfer heat from one battery cell to another battery cell.

Vorzugsweise weist das Spacermaterial mindestens ein Kanal zur Führung eines Kühlmittels auf. Das Kühlmittel kann eine Kühlflüssigkeit oder ein Kühlgas sein. Dadurch kann das Spacermaterial Wärmeenergie von den Batteriezellen aufnehmen und auf diese Weise die Batteriezellen kühlen. Preferably, the spacer material has at least one channel for guiding a coolant. The coolant may be a cooling fluid or a cooling gas. As a result, the spacer material can absorb heat energy from the battery cells and in this way cool the battery cells.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das obere Rahmenbauteil und/oder das untere Rahmenbauteil Kanäle zur Durchleitung eines Kühlmittels auf. Das Kühlmittel kann eine Kühlflüssigkeit oder ein Kühlgas sein. Dadurch kann das Spacermaterial Wärmeenergie von den Batteriezellen aufnehmen und auf diese Weise die Batteriezellen kühlen. In a preferred embodiment, the upper frame member and / or the lower frame member on channels for the passage of a coolant. The coolant may be a cooling fluid or a cooling gas. As a result, the spacer material can absorb heat energy from the battery cells and in this way cool the battery cells.

Es ist bevorzugt, dass die Batteriezellen jeweils mit einer isolierenden Schicht überzogen sind. Durch die Isolierung können Luft und/oder Kriechstrecken der Batteriezellen eingehalten werden. Weiterhin kann durch die isolierende Schicht bei Berührung der Batteriezelloberflächen und/oder der Rahmenbauteile eine elektrische Isolierung ermöglicht werden. Die isolierende Schicht kann eine Isolationsfolie sein.It is preferred that the battery cells are each covered with an insulating layer. Due to the insulation, air and / or creepage distances of the battery cells can be maintained. Furthermore, an electrical insulation can be made possible by the insulating layer upon contact of the battery cell surfaces and / or the frame components. The insulating layer may be an insulating film.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Fixierung von Batteriezellen in einem Batteriemodul, insbesondere einem vorstehend beschriebenen Batteriemodul, umfassend mindestens folgende Schritte: Bereitstellen eines unteren Rahmenbauteils, Anordnen von mindestens zwei Batteriezellen auf das untere Rahmenbauteil, wobei jeweils eine erste Seite der Batteriezellen auf dem unteren Rahmenbauteil angeordnet ist, Fixieren der Batteriezellen auf dem unteren Rahmenbauteil durch ein oberes Rahmenbauteil, wobei eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite der Batteriezellen an dem oberen Rahmenbauteil angeordnet ist, Einführen von Spacermaterial zwischen den Batteriezellen. Furthermore, the invention relates to a method for fixing battery cells in a battery module, in particular a battery module described above, comprising at least the following steps: providing a lower frame member, arranging at least two battery cells on the lower frame member, wherein in each case a first side of the battery cells on the lower Frame member is arranged, fixing the battery cells on the lower frame member by an upper frame member, wherein one of the first side opposite the second side of the battery cells on the upper frame component is arranged, inserting spacer material between the battery cells.

Durch das Verfahren kann ein Batteriemodul ohne ein mechanisches Verpressen hergestellt werden, weiterhin kann durch das Verwenden des Spacermaterials auftretende Fehler der Batteriezellen während der Lebensdauer des Batteriemoduls entgegengewirkt werden. By virtue of the method, a battery module can be produced without mechanical compression. Furthermore, faults of the battery cells occurring during the service life of the battery module can be counteracted by using the spacer material.

Somit kann durch ein Verfahren zur Fixierung von Batteriezellen in einem Batteriemodul, bei dem das Batteriemodul einen oberen Rahmenbauteil und einem unteren Rahmenbauteil zur Fixierung der Batteriezellen und einem Spacermaterial umfasst, ein Batteriemodul mit guten Eigenschaften und einer guten zuverlässigen Funktion zur Verfügung gestellt werden.Thus, by a method for fixing battery cells in a battery module in which the battery module includes an upper frame member and a lower frame member for fixing the battery cells and a spacer material, a battery module having good characteristics and a good reliable function can be provided.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin den Schritt: Verspannen des unteren Rahmenbauteils und des oberen Rahmenbauteils durch mindestens ein Rahmenseitenteil. Auf diese Weise kann mit Hilfe des Rahmenseitenteils die Fixierung der Batteriezellen in dem Batteriemodul verbessert werden.In a preferred embodiment, the method further comprises the step of bracing the lower frame member and the upper frame member by at least one frame side member. In this way, the fixation of the battery cells in the battery module can be improved with the help of the frame side part.

Vorzugsweise kann eine zusätzliche Fixierung der Batteriezellen in dem Batteriemodul durch einen mechanischen Rahmen und/oder durch Kleben der Batteriezellen auf eine Unterlage, beispielsweise auf eine Kühlplatte oder einer Subunit realisiert werden. Auf diese Weise kann eine zusätzliche Stabilität des Batteriemoduls ermöglicht werden.Preferably, an additional fixation of the battery cells in the battery module can be realized by a mechanical frame and / or by gluing the battery cells on a base, for example on a cooling plate or a subunit. In this way, an additional stability of the battery module can be made possible.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings with reference to preferred embodiments, wherein the features shown below, both individually and in combination may represent an aspect of the invention. Show it:

1 eine schematische Explosionsansicht eines Batteriemoduls gemäß dem Stand der Technik; 1 a schematic exploded view of a battery module according to the prior art;

2 eine schematische Seitenansicht des zusammengebauten Batteriemoduls gemäß 1; 2 a schematic side view of the assembled battery module according to 1 ;

3 eine schematische Ansicht des Batteriemoduls gemäß 1 bei dem die Batteriezellen sich ausdehnen; 3 a schematic view of the battery module according to 1 in which the battery cells expand;

4 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Batteriemoduls, und 4 a schematic view of an embodiment of a battery module, and

5 eine schematische Ansicht des Batteriemoduls gemäß 4 mit Rahmenseitenteile. 5 a schematic view of the battery module according to 4 with frame side parts.

1 zeigt eines schematische Ansicht für ein Batteriemodul 10 gemäß dem Stand der Technik. Das Batteriemodul 10 umfasst sechs Batteriezellen 12, welche als Jelly Roll ausgebildet sind. Es ist erkennbar, dass die sechs Batteriezellen aufgrund von Fertigungstoleranzen und/oder unterschiedlicher Fertigungsparameter unterschiedliche Formen aufweisen. Die sechs Batteriezellen 12 werden zwischen zwei Gehäuseteile 14 angeordnet. Die Pfeile deuten an, dass durch ein mechanisches Verpressen aus den Gehäuseteilen 14 und den Batteriezellen 12 ein Batteriemodul 10 hergestellt wird. 1 shows a schematic view of a battery module 10 according to the prior art. The battery module 10 includes six battery cells 12 , which are designed as a jelly roll. It can be seen that the six battery cells have different shapes due to manufacturing tolerances and / or different manufacturing parameters. The six battery cells 12 be between two housing parts 14 arranged. The arrows indicate that by a mechanical pressing out of the housing parts 14 and the battery cells 12 a battery module 10 will be produced.

2 zeigt das Batteriemodul 10 nach dem Verpressen. Durch das Verpressen ist ein mechanisch homogenes Batteriemodul 10 mit definierten Toleranzen entstanden, wobei die Inhomogenitäten der Batteriezellen 12 kompensiert wurden. Dies ist daran erkennbar, dass die Batteriezellen 12 in 2 alle die gleiche Form aufweisen. 2 shows the battery module 10 after pressing. By pressing is a mechanically homogeneous battery module 10 with defined tolerances, where the inhomogeneities of the battery cells 12 were compensated. This is evident from the fact that the battery cells 12 in 2 all have the same shape.

3 zeigt das Batteriemodul 10 während seiner Lebenszeit und des Betriebs. Während der Lebenszeit und Betriebs des Batteriemoduls 10 dehnen sich die Batteriezellen 14 aus. Dadurch erfolgt eine Krafteinleitung auf das Batteriemodul 10. Es kommt dadurch zu einer Desorientierung der Batteriezellen 12 in dem Batteriemodul 10. Dies ist daran erkennbar, dass die Batteriezellen 12 nicht mehr parallel nebeneinander angeordnet sind. Weiterhin drücken die Batteriezellen 12 gegen die Gehäuseteile 14. Die Pfeile B deuten an, dass eine Kraft von dem Batteriemodul 10 nach außen drückt. Durch eine Ausdehnung der Batteriezellen 12 in dem Batteriemodul 10 kann es zu mechanischen, thermischen und oder elektrischen Belastungen innerhalb der jeweiligen Batteriezelle 12 kommen, so dass die jeweilige Batteriezelle 12 beschädigt ist. 3 shows the battery module 10 during his lifetime and the operation. During the lifetime and operation of the battery module 10 the battery cells stretch 14 out. As a result, a force is applied to the battery module 10 , This leads to a disorientation of the battery cells 12 in the battery module 10 , This is evident from the fact that the battery cells 12 no longer parallel next to each other. Continue to press the battery cells 12 against the housing parts 14 , The arrows B indicate that a force is coming from the battery module 10 pushes outward. By an expansion of the battery cells 12 in the battery module 10 There may be mechanical, thermal and / or electrical stresses within the respective battery cell 12 come, so that the respective battery cell 12 is damaged.

4 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Batteriemoduls 20. Das Batteriemodul 20 umfasst sechs Batteriezellen 22, ein oberes Rahmenbauteil 24 und ein unteres Rahmenbauteil 26 zur Fixierung der Batteriezellen 22. Die Batteriezellen 22 sind jeweils beabstandet zueinander angeordnet und jeweils mit einer ersten Seite 28 an dem unteren Rahmenbauteil 26 und mit einer der ersten Seite 28 gegenüberliegenden zweiten Seite 30 an dem oberen Rahmenbauteil 24 angeordnet. Sowohl das obere Rahmenbauteil 24 und das untere Rahmenbauteil 26 weisen in diesem Ausführungsbeispiel Aussparungen auf, um die jeweilige erste Seite 28 und die jeweilige Seite 30 der Batteriezellen 22 aufzunehmen. Durch die Aussparungen kann weiterhin der Abstand zwischen den Batteriezellen 22 definiert werden. Zwischen den Batteriezellen 22 ist ein Spacermaterial 32 angeordnet. Das Spacermaterial 32 ist in der Lage mechanische, thermische und/oder elektrische Fehlfunktionen der Batteriezellen 22 während der Lebensdauer und des Betriebs des Batteriemoduls 20 auszugleichen. 4 shows a schematic side view of a battery module 20 , The battery module 20 includes six battery cells 22 , an upper frame component 24 and a lower frame member 26 for fixing the battery cells 22 , The battery cells 22 are each spaced from each other and each with a first side 28 on the lower frame member 26 and with one of the first page 28 opposite second side 30 on the upper frame member 24 arranged. Both the upper frame component 24 and the lower frame member 26 have recesses in this embodiment, to the respective first page 28 and the respective page 30 the battery cells 22 take. Through the recesses can continue the distance between the battery cells 22 To be defined. Between the battery cells 22 is a spacer material 32 arranged. The spacer material 32 is capable of mechanical, thermal and / or electrical malfunction of the battery cells 22 during the life and operation of the battery module 20 compensate.

5 zeigt das Batteriemodul 20 gemäß 4. Zusätzlich wurden das obere Rahmenbauteil 24 und das untere Rahmenbauteil 26 durch zwei Rahmenseitenteile 34 verspannt um eine verbesserte Fixierung der Batteriezellen 22 im Batteriemodul 20 zu ermöglichen. 5 shows the battery module 20 according to 4 , In addition, the upper frame member became 24 and the lower frame member 26 through two frame side parts 34 clamped to an improved fixation of the battery cells 22 in the battery module 20 to enable.

Ein Verfahren zur Fixierung von Batteriezellen 22 in einem Batteriemodul 20, umfasst mindestens folgende Schritte: Bereitstellen eines unteren Rahmenbauteils 26, Anordnen von der Batteriezellen 22 auf das untere Rahmenbauteil 26, wobei jeweils eine erste Seite 28 der Batteriezellen 22 auf dem unteren Rahmenbauteil 26 angeordnet ist, Fixieren der Batteriezellen 22 auf dem unteren Rahmenbauteil 26 durch ein oberes Rahmenbauteil 24, wobei eine der ersten Seite 28 gegenüberliegende zweite Seite 30 der Batteriezellen 22 an dem oberen Rahmenbauteil 24 angeordnet ist, Einführen von Spacermaterial 32 zwischen den Batteriezellen 22, Verspannen des unteren Rahmenbauteils 26 und des oberen Rahmenbauteils 24 durch Rahmenseitenteile 34. A method for fixing battery cells 22 in a battery module 20 includes at least the following steps: providing a lower frame member 26 , Arrange from the battery cells 22 on the lower frame component 26 , each with a first page 28 the battery cells 22 on the lower frame component 26 is arranged, fixing the battery cells 22 on the lower frame component 26 through an upper frame component 24 , being one of the first page 28 opposite second side 30 the battery cells 22 on the upper frame member 24 is arranged, insertion of spacer material 32 between the battery cells 22 , Clamping the lower frame component 26 and the upper frame member 24 through frame side parts 34 ,

Claims (10)

Batteriemodul für ein Batteriesystem für ein Kraftfahrzeug, mit – mindestens zwei Batteriezellen (22), und – einem oberen Rahmenbauteil (24) und einem unteren Rahmenbauteil (26) zur Fixierung der Batteriezellen (22), wobei die Batteriezellen (22) beabstandet zueinander angeordnet sind und jeweils mit einer ersten Seite (28) an dem unteren Rahmenbauteil (26) und mit einer der ersten Seite (28) gegenüberliegenden zweiten Seite (30) an dem oberen Rahmenbauteil (24) angeordnet sind, wobei zwischen den Batteriezellen (22) ein Spacermaterial (32) angeordnet ist zum Ausgleich von Fehlfunktionen der Batteriezellen (22).Battery module for a battery system for a motor vehicle, comprising - at least two battery cells ( 22 ), and - an upper frame component ( 24 ) and a lower frame component ( 26 ) for fixing the battery cells ( 22 ), the battery cells ( 22 ) are spaced apart from each other and each with a first side ( 28 ) on the lower frame component ( 26 ) and with one of the first page ( 28 ) opposite second side ( 30 ) on the upper frame component ( 24 ), wherein between the battery cells ( 22 ) a spacer material ( 32 ) is arranged to compensate for malfunction of the battery cells ( 22 ). Batteriemodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spacermaterial (32) aus einem dauerelastischen Material herstellbar ist.Battery module according to claim 1, characterized in that the spacer material ( 32 ) can be produced from a permanently elastic material. Batteriemodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Spacermaterial (32) einen Isolationswert aufweist, der mit zunehmender Verpressung änderbar ist. Battery module according to claim 1 or 2, characterized in that the spacer material ( 32 ) has an insulation value which is changeable with increasing compression. Batteriemodul nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Spacermaterial (32) eine Sprengsicherung zur Deaktivierung des Batteriemoduls ansteuerbar ist. Battery module according to one of the preceding claims, characterized in that by the spacer material ( 32 ) An explosive device for deactivating the battery module can be controlled. Batteriemodul nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spacermaterial (32) Fließeigenschaften ab einer definierten Presskraft aufweist. Battery module according to one of the preceding claims, characterized in that the spacer material ( 32 ) Has flow properties from a defined pressing force. Batteriemodul nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Wärme über das Spacermaterial (32) aufnehmbar ist. Battery module according to one of the preceding claims, characterized in that heat via the spacer material ( 32 ) is receivable. Batteriemodul nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spacermaterial (32) mindestens ein Kanal zur Führung eines Kühlmittels aufweist. Battery module according to one of the preceding claims, characterized in that the spacer material ( 32 ) has at least one channel for guiding a coolant. Batteriemodul nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Rahmenbauteil (24) und das untere Rahmenbauteil (26) Kanäle zur Durchleitung eines Kühlmittels aufweisen. Battery module according to one of the preceding claims, characterized in that the upper frame component ( 24 ) and the lower frame component ( 26 ) Have channels for the passage of a coolant. Batteriemodul nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezellen (22) jeweils mit einer isolierenden Schicht überzogen sind. Battery module according to one of the preceding claims, characterized in that the battery cells ( 22 ) are each coated with an insulating layer. Verfahren zur Fixierung von Batteriezellen (22) in einem Batteriemodul, insbesondere einem Batteriemodul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend mindestens folgende Schritte: – Bereitstellen eines unteren Rahmenbauteils (26), – Anordnen von mindestens zwei Batteriezellen (22) auf das untere Rahmenbauteil (26), wobei jeweils eine erste Seite (28) der Batteriezellen (22) auf dem unteren Rahmenbauteil (26) angeordnet ist, – Fixieren der Batteriezellen (22) auf dem unteren Rahmenbauteil (26) durch ein oberes Rahmenbauteil (24), wobei eine der ersten Seite (28) gegenüberliegende zweite Seite (30) der Batteriezellen (22) an dem oberen Rahmenbauteil (24) angeordnet ist, und – Einführen von Spacermaterial (32) zwischen den Batteriezellen (22). Method for fixing battery cells ( 22 ) in a battery module, in particular a battery module according to one of claims 1 to 9, comprising at least the following steps: - providing a lower frame component ( 26 ), - arranging at least two battery cells ( 22 ) on the lower frame component ( 26 ), each with a first page ( 28 ) of the battery cells ( 22 ) on the lower frame component ( 26 ), - fixing the battery cells ( 22 ) on the lower frame component ( 26 ) by an upper frame member ( 24 ), whereby one of the first page ( 28 ) opposite second side ( 30 ) of the battery cells ( 22 ) on the upper frame component ( 24 ), and - inserting spacer material ( 32 ) between the battery cells ( 22 ).
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