DE102017213474A1 - Battery module and battery module stack for a motor vehicle - Google Patents

Battery module and battery module stack for a motor vehicle Download PDF

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Dominik Gruber
Thomas Herrmann
Matthias Frahm
Ramil Bikmukhametov
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Bayerische Motoren Werke AG
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Bayerische Motoren Werke AG
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriemodul (10) für ein Kraftfahrzeug umfassend:- zwei, zueinander parallel oder annähernd parallel angeordnete, Kontaktierungsplatten umfassend eine erste und eine zweite Kontaktierungsplatte (12, 13),- mindestens zwei, nebeneinander und zwischen den beiden Kontaktierungsplatten (12, 13) angeordnete, Kammern umfassend mindestens eine erste Kammer (20.1) und mindestens eine zweite Kammer (20.2),- eine Mehrzahl von Batteriezellen (14), die nebeneinander zwischen den beiden Kontaktierungsplatten (12, 13) und in den jeweiligen Kammern (20.1, 20.2) angeordnet sind, und- ein Zirkulationssystem mittels welchem ein Kühlmedium der ersten Kammer (20) zuführbar ist, aus dieser abführbar und der zweiten Kammer (20) zuführbar ist, und aus dieser abführbar ist,wobei- jeweils eine Batteriezelle (14) eine Längsachse und zwei axial gegenüberliegende Enden aufweist,- die Enden jeweils einer Batteriezelle (14) mit den Kontaktierungsplatten (12, 13) verbunden sind,- jeweils ein Wärmeabführkanal (18) gebildet ist zwischen einander zugewandten Bereichen äußerer Umfangsflächen benachbarter Batteriezellen (14), und- die erste und/oder die zweite Kontaktierungsplatte (12, 13) Öffnungen aufweist, durch welche jeweils das Kühlmedium mittels des Zirkulationssystems den jeweiligen Wärmeabführkanälen (18) zuführbar oder aus diesen abführbar ist.The present invention relates to a battery module (10) for a motor vehicle, comprising: two contacting plates arranged parallel to one another or approximately parallel, comprising first and second contacting plates (12, 13), at least two adjacent to one another and between the two contacting plates (12 , 13) arranged, chambers comprising at least a first chamber (20.1) and at least one second chamber (20.2), - a plurality of battery cells (14) side by side between the two contacting plates (12, 13) and in the respective chambers (20.1 , 20.2) are arranged, and- a circulation system by means of which a cooling medium of the first chamber (20) can be fed, is discharged from the latter and the second chamber (20) can be fed, and is discharged from this, wherein each one battery cell (14) a longitudinal axis and two axially opposite ends, - the ends of each of a battery cell (14) with the contacting plates (12, 13) verb and - a respective heat removal channel (18) is formed between mutually facing regions of outer peripheral surfaces of adjacent battery cells (14), and - the first and / or the second contacting plate (12, 13) has openings through which the respective cooling medium by means of the circulation system the respective Wärmeabführkanälen (18) can be fed or discharged from these.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriemodul für ein Kraftfahrzeug mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich Kühlung und Bauanordnung darin enthaltener Batteriezellen. Ferner betrifft die Erfindung einen Batteriemodulstapel für ein Kraftfahrzeug und ein Kraftfahrzeug mit einem Batteriemodulstapel.The present invention relates to a battery module for a motor vehicle with improved cooling characteristics and construction of battery cells contained therein. Furthermore, the invention relates to a battery module stack for a motor vehicle and a motor vehicle with a battery module stack.

Eine Batterie wie sie in heutigen Anwendungen zum Antrieb eines Kraftahrzeugs, beispielsweise eines Elektrofahrzeugs oder Hybridfahrzeugs, häufig eingesetzt wird, besteht typischerweise aus Batterie-Einzelzellen. Mehrere solcher Einzelzellen sind jeweils elektrisch untereinander verbunden und zu der Batterie zusammengefasst. Beim Anordnen der Einzelzellen können jedoch Ineffizienzen hinsichtlich Kühlung der Einzelzellen und Nutzung des verfügbaren Raums auftreten, welche die Performance einer Batterie schmälern und die elektrische Reichweite des Fahrzeugs reduzieren können.A battery commonly used in today's applications for driving a motor vehicle, such as an electric vehicle or hybrid vehicle, typically consists of single battery cells. Several such individual cells are each electrically connected to each other and summarized to the battery. However, disposing the single cells may result in inefficiencies in cooling the single cells and utilizing the available space, which may diminish the performance of a battery and reduce the vehicle's electrical range.

Aus der DE 10 2015 013 377 A1 ist eine Temperiereinrichtung für ein Batteriesystem bekannt, mit einem quaderförmiger Hohlkörper, der Anschlusseinrichtungen zum Zuführen und Abführen eines temperierten Fluids aufweist. Der Hohlkörper weist eine Vielzahl von Durchbrüchen auf, wobei von jedem Durchbruch eine zylinderförmige Batteriezelle aufgenommen ist. Die Batteriezellen sind zueinander beabstandet und von dem Fluid umspült.From the DE 10 2015 013 377 A1 a tempering device for a battery system is known, with a cuboid hollow body having connection means for supplying and discharging a tempered fluid. The hollow body has a plurality of openings, wherein a cylindrical battery cell is received by each breakthrough. The battery cells are spaced apart and surrounded by the fluid.

Der Abstand zwischen den Batteriezellen verhindert einen direkten Kontakt der Batteriezellen untereinander und einen damit verbundenen Wärmeaustausch der Batteriezellen. Die Effizienz von Zellkühlung und Raumnutzung ist dadurch vermindert.The distance between the battery cells prevents direct contact of the battery cells with each other and an associated heat exchange of the battery cells. The efficiency of cell cooling and space utilization is thereby reduced.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einer Batterie für ein Kraftfahrzeug zu beheben oder zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Konzept für ein Batteriemodul mit einer Mehrzahl von Batteriezellen und für einen Batteriemodulstapel bereitzustellen, wobei die Effizienz der Kühlung der Batteriezellen und der Raumnutzung durch die Batteriezellen verbessert wird.It is therefore an object of the present invention to remedy the disadvantages described above in a battery for a motor vehicle or at least partially correct. In particular, it is an object of the present invention to provide a concept for a battery module with a plurality of battery cells and for a battery module stack, wherein the efficiency of the cooling of the battery cells and the space utilization is improved by the battery cells.

Voranstehende Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst. Demnach wird die Aufgabe durch ein Batteriemodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch einen Batteriemodulstapel mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem Batteriemodul beschrieben sind, auch im Zusammenhang mit dem Batteriemodulstapel oder dem Fahrzeug und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.The above object is solved by the independent claims. Accordingly, the object is achieved by a battery module with the features of claim 1, by a battery module stack with the features of claim 9 and by a vehicle having the features of claim 10. Further features and details of the invention will become apparent from the dependent claims, the description and the drawings. In this case, features and details that are described in connection with the battery module, also in connection with the battery module stack or the vehicle and in each case vice versa, so with respect to the disclosure of the individual aspects of the invention always reciprocal reference is or can be.

Gemäß einem Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein Batteriemodul, vorzugsweise für ein Kraftfahrzeug. Das Batteriemodul umfasst:

  • - zwei, zueinander parallel oder annähernd parallel angeordnete, Kontaktierungsplatten umfassend eine erste und eine zweite Kontaktierungsplatte,
  • - mindestens zwei, nebeneinander und zwischen den beiden Kontaktierungsplatten angeordnete, Kammern umfassend mindestens eine erste Kammer und mindestens eine zweite Kammer,
  • - eine Mehrzahl von Batteriezellen, die nebeneinander zwischen den beiden Kontaktierungsplatten und in den jeweiligen Kammern angeordnet sind, und
  • - ein Zirkulationssystem mittels welchem ein Kühlmedium der ersten Kammer zuführbar ist, aus dieser abführbar und der zweiten Kammer zuführbar ist, und aus dieser abführbar ist.
According to one aspect, the object is achieved by a battery module, preferably for a motor vehicle. The battery module includes:
  • two contacting plates arranged parallel to one another or approximately parallel, comprising a first and a second contacting plate,
  • at least two chambers arranged side by side and between the two contacting plates, comprising at least one first chamber and at least one second chamber,
  • - A plurality of battery cells, which are arranged side by side between the two contacting plates and in the respective chambers, and
  • - A circulation system by means of which a cooling medium of the first chamber can be supplied, is discharged from the latter and the second chamber can be fed, and is discharged from this.

Jeweils eine Batteriezelle weist eine Längsachse und zwei axial gegenüberliegende Enden auf. Vorzugsweise kann die Batteriezelle ein Zellgehäuse aufweisen und rohrförmig oder etwa rohrförmig sein, wobei insbesondere Längsachsen von Batteriezellen zueinander parallel oder näherungsweise parallel sein können. Die Längsachsen der Batteriezellen können Drehachsen oder Symmetrieachsen der Batteriezellen bilden.In each case, a battery cell has a longitudinal axis and two axially opposite ends. Preferably, the battery cell can have a cell housing and can be tubular or approximately tubular, wherein, in particular, longitudinal axes of battery cells can be parallel or approximately parallel to one another. The longitudinal axes of the battery cells can form axes of rotation or axes of symmetry of the battery cells.

Die Enden jeweils einer Batteriezelle sind mit den Kontaktierungsplatten verbunden, wobei jeweils eine Batteriezelle einen Pluspol am ersten Ende und einen Minuspol am zweiten Ende aufweisen kann und wobei vorzugsweise der Pluspol als eine Erhebung einer Stirnfläche der Batteriezelle an dem ersten Ende ausgebildet sein kann. Der Pluspol kann mit der ersten Kontaktierungsplatte und der Minuspol mit der zweiten Kontaktierungsplatte jeweils verbunden sein.The ends of each of a battery cell are connected to the contacting plates, wherein each one battery cell may have a positive pole at the first end and a negative pole at the second end and preferably wherein the positive pole may be formed as a protrusion of an end face of the battery cell at the first end. The positive pole can be connected to the first contacting plate and the negative pole to the second contacting plate in each case.

Zwischen einander zugewandten, insbesondere von linienförmigen oder streifenförmigen Kontaktbereichen begrenzten, Bereichen äußerer Umfangsflächen benachbarter, sich berührender Batteriezellen ist jeweils ein Wärmeabführkanal gebildet. Die entsprechenden Kontaktbereiche können jeweils einen Wärmeabführkanal begrenzen und vorzugsweise abdichten. Möglicherweise kann ein Kontaktbereich undicht sein, sodass ein in einem Wärmeabführkanal zirkulierendes Kühlmedium in einen benachbarten Wärmeabführkanal einfließt. Das Kühlmedium kann insbesondere eine Kühlflüssigkeit oder möglicherweise Luft umfassen oder sein.Between regions facing each other, in particular of line-shaped or strip-shaped contact regions, regions of outer peripheral surfaces of adjacent, contacting battery cells, a heat removal channel is formed in each case. The respective contact areas may each define and preferably seal a heat dissipation channel. Possibly, a contact area may be leaking, so that a cooling medium circulating in a heat dissipation channel flows into an adjacent heat dissipation channel. The Cooling medium may in particular comprise or be a cooling liquid or possibly air.

Die erste und/oder zweite Kontaktierungsplatte weist Öffnungen auf, durch welche jeweils das Kühlmedium mittels des Zirkulationssystems den jeweiligen Wärmeabführkanälen zuführbar oder aus diesen abführbar ist. Das bewirkt den vorteilhaften Effekt, dass damit das Zirkulationssystem oder der Kühlkreislauf funktionsfähig und betriebsbereit ist.The first and / or second contacting plate has openings through which each of the cooling medium by means of the circulation system to the respective heat removal channels can be supplied or discharged from these. This has the beneficial effect of making the circulation system or cooling circuit functional and operational.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch einen Batteriemodulstapel, vorzugsweise für ein Kraftfahrzeug. Der Batteriemodulstapel umfasst mehrere axial aufeinander gestapelte, erfindungsgemäße Batteriemodule. Hierbei kann die erste Kontaktierungsplatte eines jeweiligen Batteriemoduls mit der zweiten Kontaktierungsplatte eines darüber liegenden Batteriemoduls

  • - übereinstimmen oder
  • - elektrisch verbunden sein.
According to a further aspect, the object is achieved by a battery module stack, preferably for a motor vehicle. The battery module stack comprises a plurality of battery modules according to the invention stacked axially one on top of the other. Here, the first contacting plate of a respective battery module with the second contacting plate of an overlying battery module
  • - agree or
  • - be electrically connected.

Dadurch können aufeinander gestapelten Batteriemodule eines Batteriestapels elektrisch in Serie geschaltet sein oder werden.As a result, stacked battery modules of a battery pack can be electrically connected in series or become.

In dem vorliegenden Dokument sind die Bezeichnungen „oben“, „unten“, „darüber“ oder „darunter“ aus der Perspektive eines Betrachters aufzufassen, der seitlich auf eine Vorrichtung (Batteriezelle, Batteriemodul oder Batteriemodulstapel) blickt, sodass sich „oben“ auf den Nordpol und „unten“ auf den Südpol der jeweiligen Vorrichtung bezieht. Damit befinden sich einerseits das erste Ende und der Pluspol am Nordpol der Batteriezelle und andererseits das zweite Ende und der Minuspol am Südpol der Batteriezelle. Die Anordnung eines zweiten Batteriemoduls über einem ersten Batteriemodul ist so zu verstehen, dass das zweite Batteriemodul an dem oder über dem Nordpol des ersten Batteriemoduls angeordnet ist.As used herein, the terms "up," "down," "over," or "below" are to be understood from the perspective of a viewer looking sideways at a device (battery cell, battery module, or battery module stack) so that "up" on top of the device North pole and "bottom" refers to the south pole of the respective device. Thus, on the one hand are the first end and the positive pole at the north pole of the battery cell and on the other hand, the second end and the negative pole at the south pole of the battery cell. The arrangement of a second battery module over a first battery module is to be understood such that the second battery module is arranged at or above the north pole of the first battery module.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise ein Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug, mit einem erfindungsgemäßen Batteriemodulstapel.According to a further aspect, the object is achieved by a motor vehicle, preferably an electric vehicle or hybrid vehicle, with a battery module stack according to the invention.

Das Merkmal, wobei jeweils ein Wärmeabführkanal gebildet ist zwischen einander zugewandten Bereichen äußerer Umfangsflächen benachbarter Batteriezellen bewirkt den Effekt eines unmittelbaren Kontakts zwischen Kühlmedium und Batteriezellen, sowie zwischen benachbarten, unmittelbar untereinander Wärme austauschenden Batteriezellen, ohne dass ein separater Kühlkanal benötigt oder verwendet wird. Ein Vorteil dieses Effekts ist eine effiziente, gleichmäßige Kühlung der Batteriezellen. Ein weiterer Vorteil ist eine Vereinfachung der Kühlkonstruktion (ein separater Kühlkanal entfällt) und eine damit verbundene Material- und Kostenersparnis.The feature, wherein each a heat dissipation is formed between facing areas of outer peripheral surfaces of adjacent battery cells causes the effect of direct contact between the cooling medium and battery cells, and between adjacent, directly mutually heat exchanging battery cells, without a separate cooling channel is needed or used. An advantage of this effect is efficient, uniform cooling of the battery cells. Another advantage is a simplification of the cooling structure (a separate cooling channel is eliminated) and associated material and cost savings.

Das Merkmal, wobei ein Batteriemodul mindestens zwei, nebeneinander und zwischen den beiden Kontaktierungsplatten angeordnete, Kammern umfasst, wobei mindestens eine erste Kammer und mindestens eine zweite Kammer vorgesehen sind, hat mehrere Effekte und damit verbundene Vorteile.The feature wherein a battery module comprises at least two chambers arranged side by side and between the two contacting plates, wherein at least one first chamber and at least one second chamber are provided, has several effects and associated advantages.

Die Kammern können jeweils eine Mehrzahl von Batteriezellen und mindestens einen Wärmeabführkanal umfassen. Jeweils eine Kammer kann einem Bereich der ersten und einem Bereich der zweiten Kontaktierungsplatte zugeordnet sein, wobei der jeweilige Bereich durchgehend elektrisch leitend und gegebenenfalls gegenüber benachbarten Bereichen derselben Kontaktierungsplatte elektrisch isoliert ist. The chambers may each comprise a plurality of battery cells and at least one heat removal channel. In each case one chamber can be assigned to a region of the first and a region of the second contacting plate, wherein the respective region is electrically insulated throughout and optionally electrically insulated from adjacent regions of the same contacting plate.

Vorteilhafterweise ermöglichen die separaten Kammern und die damit verbundene, bereichsweise Leitfähigkeit der Kontaktierungsplatten eine flexible elektrische Verschaltung (in Serie oder parallel) von Batteriezellen dazugehörender Kammern untereinander.Advantageously, the separate chambers and the associated, region-wise conductivity of the contacting plates allow flexible electrical interconnection (in series or in parallel) of battery cells associated chambers with each other.

Jeweils eine Kammer kann eine Wand umfassen, die in der Kammer angeordnete Batteriezellen lateral umlaufend und einschließend umschließt. Die Wand kann vorzugsweise hergestellt sein aus einem thermisch leitenden und insbesondere elektrisch isolierenden Material, vorzugsweise aus Kunststoff.In each case a chamber may comprise a wall, the laterally encircling and enclosing battery cells arranged in the chamber. The wall may preferably be made of a thermally conductive and in particular electrically insulating material, preferably of plastic.

Die Eigenschaften der Wand bewirken den Effekt eines Wärmeaustauschs zwischen benachbarten Kammern, wobei in jeweils einer Kammer gruppierte oder zusammengefasste Batteriezellen unabhängig voneinander elektrisch geschaltet werden können. Der Vorteil dieses Effekts ist eine gleichmäßigere Kühlung oder Temperierung der Kammern und darin eingeschlossener Batteriezellen unter Beibehaltung der Flexibilität hinsichtlich einer elektrischen Verschaltung der Kammern, beispielsweise bedarfsabhängig parallel oder in Serie.The properties of the wall cause the effect of heat exchange between adjacent chambers, wherein in each case a grouped or summarized battery cells can be electrically switched independently. The advantage of this effect is a more uniform cooling or temperature control of the chambers and enclosed therein battery cells while maintaining the flexibility of an electrical interconnection of the chambers, for example, depending on demand in parallel or in series.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung können die Batteriezellen derart angeordnet sein, dass

  • i) eine äußere Umfangsfläche jeweils einer, von benachbarten Batteriezellen vollständig umgebenen, Batteriezelle äußere Umfangsflächen von mindestens drei benachbarten Batteriezellen berührt, und
  • ii) eine äußere Umfangsfläche jeweils einer, von benachbarten Batteriezellen unvollständig umgebenen, Batteriezelle äußere Umfangsflächen von mindestens zwei benachbarten Batteriezellen berührt.
In a preferred embodiment of the invention, the battery cells can be arranged such that
  • i) an outer peripheral surface of each of a battery cell completely surrounded by adjacent battery cells touches outer peripheral surfaces of at least three adjacent battery cells, and
  • ii) an outer peripheral surface of each of a, of adjacent battery cells incompletely surrounded, battery cell outer peripheral surfaces of at least two adjacent battery cells touches.

Die Bezeichnung einer Batteriezelle als vollständig umgeben von benachbarten Batteriezellen (Nachbarzellen) bedeutet, dass die Batteriezelle inmitten von Nachbarzellen eingebettet ist, wobei sich in einem 360° Umfeld um die Batteriezelle herum Nachbarzellen befinden. Die von Nachbarzellen vollständig umgebene Batteriezelle befindet sich nicht in einem Randbereich des Batteriezellenraums. The designation of a battery cell as completely surrounded by neighboring battery cells (neighboring cells) means that the battery cell is embedded in the middle of neighboring cells, with neighboring cells in a 360 ° surrounding the battery cell. The battery cell completely surrounded by neighboring cells is not located in an edge area of the battery cell space.

Demgegenüber bedeutet die Bezeichnung einer Batteriezelle als unvollständig umgeben (von Nachbarzellen), dass die Batteriezelle sich in einem Randbereich des Batteriezellenraums befindet, wobei lediglich in einem Umfeld von weniger als 360° um die Batteriezelle herum Nachbarzellen angeordnet sind. Dadurch hat diese Batteriezelle weniger Nachbarzellen und damit weniger Kontakte zu Nachbarzellen.In contrast, the designation of a battery cell as incompletely surrounded (by neighboring cells) means that the battery cell is located in an edge region of the battery cell space, wherein neighboring cells are arranged only in an environment of less than 360 ° around the battery cell. As a result, this battery cell has fewer neighboring cells and thus fewer contacts to neighboring cells.

Die Merkmale i), ii) des Batteriemoduls bewirken die Effekte, dass einerseits Batteriezellen raumsparend nebeneinander bzw. aneinander angeordnet sind und, dass andererseits ein gegenseitiger Wärmeausgleich zwischen sich berührenden Batteriezellen erzielt wird, insbesondere weil das Zellgehäuse jeweils einer Batteriezelle aus einem thermisch leitenden Material hergestellt oder herstellbar ist, beispielsweise aus einem Metall oder Kunststoff. Ein Vorteil dieser Effekte besteht darin, dass der für die Batteriezellen verfügbare Raum mit hoher Effektivität und hoher Packungsdichte nutzbar ist, ohne redundante Zwischenräume; mit anderen Worten, die Batteriezellen sind raumoptimiert aufstellbar. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass eine ausgeglichene Temperierung der Batteriezellen erzielbar ist, ohne dass ein separater Kühlkanal benötigt oder verwendet wird. Durch den direkten Kontakt zwischen Kühlmittel und Batteriezellen, ohne separaten Kühlkanal, ist eine verbesserte Kühlungseffizienz der Batteriezellen ermöglicht oder gewährleistet.The features i), ii) of the battery module cause the effects that on the one hand battery cells are space-saving side by side or juxtaposed and that on the other hand, a mutual heat balance between contacting battery cells is achieved, especially because the cell housing each made of a battery cell made of a thermally conductive material or can be produced, for example, from a metal or plastic. An advantage of these effects is that the space available for the battery cells can be utilized with high efficiency and high packing density, without redundant gaps; In other words, the battery cells can be set up in a space-optimized manner. Another advantage is that a balanced temperature of the battery cells can be achieved without a separate cooling channel is needed or used. The direct contact between the coolant and the battery cells, without a separate cooling channel, enables or ensures improved cooling efficiency of the battery cells.

Vorzugsweise kann eine äußere Umfangsfläche jeweils einer, von benachbarten Batteriezellen (Nachbarzellen) vollständig umgebenen, Batteriezelle äußere Umfangsflächen von mindestens fünf, vorzugsweise von sechs, benachbarten Batteriezellen (Nachbarzellen) berühren. Insbesondere kann die äußere Umfangsfläche jeweils einer, von benachbarten Batteriezellen unvollständig umgebenen, Batteriezelle äußere Umfangsflächen von mindestens drei oder vier benachbarten Batteriezellen berühren.Preferably, an outer circumferential surface of each of a battery cell completely surrounded by adjacent battery cells (neighboring cells) may contact outer peripheral surfaces of at least five, preferably six, adjacent battery cells (neighboring cells). In particular, the outer circumferential surface of each of a battery cell incompletely surrounded by adjacent battery cells can contact outer circumferential surfaces of at least three or four adjacent battery cells.

Vorteilhafterweise nehmen mit zunehmender Zahl berührter Nachbarzellen Raumersparnis und Packungsdichte der Batteriezellen zu. Die maximale Zahl von Nachbarzellen, die von einer Batteriezelle berührt werden können, ist sechs (bei gleichem Durchmesser involvierter Batteriezellen). Folglich ist die maximale Packungsdichte bzw. Raumersparnis erreicht, wenn eine Batteriezelle sechs Nachbarzellen berührt.Advantageously, as the number of neighboring cells touched increases, space savings and packing density of the battery cells increase. The maximum number of neighbor cells that can be touched by a battery cell is six (with the same diameter of battery cells involved). Consequently, the maximum packing density or space saving is achieved when a battery cell touches six neighboring cells.

Das Zellgehäuse kann mit dem Minuspol verbunden und elektrisch leitend sein, wobei es in einem nicht in dem Batteriemodul montierten Zustand der Batteriezellen gegenüber der Pluspol elektrisch isoliert sein muss, um die grundsätzliche Funktionsfähigkeit der Batterie zu gewährleisten.The cell housing can be connected to the negative pole and be electrically conductive, wherein it must be electrically isolated from the positive pole in a not mounted in the battery module state of the battery cells to ensure the basic functionality of the battery.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung können der Pluspol mit der ersten Kontaktierungsplatte und der Minuspol mit der zweiten Kontaktierungsplatte jeweils direkt verbunden sein. Hierbei ist eine direkte Verbindung als eine unmittelbare, unvermittelte Verbindung ohne Zwischenelement aufzufassen. Eine Verbindung zwischen Pluspol und erster Kontaktierungsplatte über ein dazwischen angeordnetes Zwischenelement, beispielsweise eine Feder, ist nicht als eine direkte Verbindung aufzufassen.In a preferred embodiment of the invention, the positive pole can be connected directly to the first contacting plate and the negative pole to the second contacting plate. Here, a direct connection is to be understood as an immediate, unmediated connection without an intermediate element. A connection between the positive terminal and the first contacting plate via an interposed intermediate element, for example a spring, is not to be regarded as a direct connection.

Dieses Merkmal bewirkt den technischen Effekt, dass ein elektrischer Strom auf einem Strompfad zwischen Pluspol und der ersten Kontaktierungsplatte verlustfrei oder mit nur geringen Leitungsverlusten fließen kann. Mit anderen Worten, der Strompfad weist eine hohe elektrische Leitfähigkeit bzw. einen niedrigen elektrischen Widerstand auf. Der genannte Effekt hat den Vorteil einer verbesserten Batterieperformance und einer höheren elektrischen Reichweite des Fahrzeugs in welchem die Batterie verbaut ist. Batterien, bei denen Pluspol und erste Kontaktierungsplatte nicht direkt sondern mittelbar, beispielsweise über eine Kontaktfeder, verbunden sind weisen demgegenüber höhere Leitungsverluste auf.This feature has the technical effect that an electric current can flow on a current path between the positive pole and the first contacting plate lossless or with only low line losses. In other words, the current path has a high electrical conductivity or a low electrical resistance. The said effect has the advantage of improved battery performance and a higher electrical range of the vehicle in which the battery is installed. Batteries in which positive pole and first contacting plate are not directly but indirectly, for example, connected via a contact spring, in contrast, have higher line losses.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann gewährleistet sein dass, insbesondere in einem in dem Batteriemodul montierten Zustand der Batteriezelle, das Zellgehäuse gegenüber der ersten Kontaktierungsplatte elektrisch isoliert ist, und damit vorzugsweise gegenüber dem Pluspol elektrisch isoliert ist, wodurch Pluspol und Minuspol einer Batteriezelle in einem in dem Batteriemodul montierten Zustand der Batteriezelle voneinander elektrisch isoliert sind. Durch die Isolation der ersten Kontaktierungsplatte gegenüber dem Zellgehäuse ist auch der Minuspol der Batteriezelle gegenüber der ersten Kontaktierungsplatte elektrisch isoliert.In a preferred development of the invention it can be ensured that, in particular in a state of the battery cell mounted in the battery module, the cell housing is electrically insulated from the first contacting plate, and thus is preferably electrically insulated from the positive pole, whereby positive pole and negative pole of a battery cell in one in the battery module mounted state of the battery cell are electrically isolated from each other. As a result of the insulation of the first contacting plate relative to the cell housing, the negative pole of the battery cell is also electrically insulated from the first contacting plate.

Dieses Merkmal bewirkt den Effekt einer einfachen Struktur des Batteriemoduls, da keine Maßnahmen oder zumindest keine aufwändigen oder kostspieligen Maßnahmen zur Isolation des Zellgehäuses gegenüber der ersten Kontaktierungsplatte nötig sind. Der genannte Effekt hat den Vorteil einer Reduktion der Komplexität, der Baukosten und des Montageaufwands für das Batteriemodul.This feature brings about the effect of a simple structure of the battery module, since no measures or at least no complicated or costly measures for isolating the cell housing from the first contacting plate are necessary. The mentioned effect has the advantage of reducing the complexity, the construction costs and the assembly costs for the battery module.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann bei einem Batteriemodul vorgesehen sein, dass der Pluspol jeweils einer Batteriezelle mit der ersten Kontaktierungsplatte untrennbar verbunden ist. Eine untrennbare Verbindung ist herstellbar beispielsweise mittels Laserschweißen, also einer Laserschweißverbindung, oder mittels Bonden, oder mittels einer Pressverbindung, oder einer Stoßverbindung. In a preferred embodiment of the invention may be provided in a battery module, that the positive pole is in each case inextricably connected to a battery cell with the first contacting plate. An inseparable connection can be produced for example by means of laser welding, ie a laser welding connection, or by means of bonding, or by means of a press connection, or a butt joint.

Die untrennbare (nicht lösbare) Verbindung hat den Effekt, dass die Verluste des elektrischen Stroms auf dem Strompfad zwischen Pluspol und der ersten Kontaktierungsplatte weiter reduziert sind, da vorzugsweise die Kontaktfläche erhöht ist und der Übergangswiderstand zwischen, über eine untrennbare Verbindung sich kontaktierenden, Elementen geringer als bei locker aneinander anliegenden Elementen ist. Der genannte Effekt hat den Vorteil einer weiteren Verbesserung der Batterieperformance und Erhöhung der elektrischen Reichweite des Fahrzeugs.The inseparable (non-detachable) connection has the effect of further reducing the losses of the electric current on the current path between the positive pole and the first contacting plate, since preferably the contact area is increased and the contact resistance between elements which contact via an inseparable connection is lower as with loosely adjoining elements. The said effect has the advantage of further improving the battery performance and increasing the electric range of the vehicle.

Alternativ zur untrennbaren Verbindung kann auch eine lösbare elektrische Verbindung zum Einsatz kommen, beispielsweise eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung, sofern ausreichend hohe mechanische Kräfte auf die zu verbindenden Elemente wirken und/oder die Kontaktfläche hoch ist. Dann kann vorteilhafterweise der Kontaktwiderstand oder Übergangswiderstand ebenfalls reduziert werden. Vorzugsweise kann hierzu eine Steckverbindung verwendet werden.As an alternative to the inseparable connection, a detachable electrical connection may also be used, for example a positive and / or non-positive connection, provided that sufficiently high mechanical forces act on the elements to be connected and / or the contact surface is high. Then, advantageously, the contact resistance or contact resistance can also be reduced. Preferably, a plug connection can be used for this purpose.

Zur Realisierung einer formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung kann die erste Kontaktierungsplatte Öffnungen aufweisen, vorzugsweise an Schnittpunkten von Längsachsen jeweiliger Batteriezellen mit der ersten Kontaktierungsplatte. Ergänzend dazu kann der Pluspol jeweils einer Batteriezelle in jeweils eine Öffnung der ersten Kontaktierungsplatte in die axiale Richtung gehäuseabgewandt hineinragen, wodurch der Pluspol mit der ersten Kontaktierungsplatte kraftschlüssig und direkt verbunden ist.To realize a positive and / or non-positive connection, the first contacting plate may have openings, preferably at intersections of longitudinal axes of respective battery cells with the first contacting plate. In addition to this, the positive pole of each battery cell can protrude away from the housing in each case in an opening of the first contacting plate in the axial direction, as a result of which the positive pole is positively and directly connected to the first contacting plate.

Vorzugsweise kann eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung als eine Steckverbindung mit einem Buchsenstecker und einem in den Buchsenstecker steckbaren Stiftstecker ausgebildet sein, wobei der Pluspol jeweils einer Batteriezelle den Stiftstecker und die Öffnung der ersten Kontaktierungsplatte den Buchsenstecker bilden. Der als Öffnung ausgebildete Buchsenstecker kann im einfachsten Fall einen glatten Rand haben (gewöhnliche Ausführungsform oder Normalfall einer Öffnung bzw. eines Lochs).Preferably, a positive and / or non-positive connection may be formed as a plug connection with a female connector and a male plug which can be plugged into the female connector, wherein the positive pole of a respective battery cell form the male connector and the opening of the first contacting plate the female connector. The socket connector designed as an opening can in the simplest case have a smooth edge (ordinary embodiment or normal case of an opening or a hole).

Alternativ kann, bei einem glatten Öffnungsrand, der Buchsenstecker einen Innendurchmesser haben, der geringfügig kleiner als ein Außendurchmesser des Stiftssteckers ist, oder die lateralen Flanken des Pluspol können in axialer Richtung leicht schräg sein, sodass der Pluspol einen sich nach oben verjüngenden Kegelstumpf bildet.Alternatively, with a smooth opening edge, the female connector may have an inner diameter that is slightly smaller than an outer diameter of the male connector, or the lateral edges of the positive pole may be slightly skewed in the axial direction such that the positive pole forms an upwardly tapering truncated cone.

Gemäß beiden Ausführungsformen der Steckverbindung ist gewährleistet, dass i) der Stiftsstecker in einem Kontaktbereich mit dem Buchsenstecker Radialkräfte auf den Buchsenstecker ausübt, und/oder ii) der Kontaktbereich eine große Kontaktfläche aufweist, wodurch der elektrische Kontakt der Steckverbindung verbessert bzw. der entsprechende Übergangswiderstand reduziert ist.According to both embodiments of the connector, it is ensured that i) the pin connector exerts radial forces on the socket connector in a contact region with the socket connector, and / or ii) the contact region has a large contact surface, whereby the electrical contact of the connector is improved or the corresponding contact resistance is reduced is.

Alternativ kann ein Buchsenstecker (Öffnung der ersten Kontaktierungsplatte) einen aus flexiblen, elastischen Lamellen gebildeten Öffnungsrand aufweisen, sodass beim Einführen des Stiftssteckers in den Buchsenstecker die Lamellen elastisch gespreizt werden, aufgrund ihrer Elastizität eine radiale Kraft auf den Stiftsstecker ausüben und damit den Stiftsstecker in dem Buchsenstecker mechanisch in axialer Richtung arretieren oder fixieren. Trotz Arretierung gewährleistet die Elastizität der Lamellen einen gewissen axialen Bewegungsspielraum für den Stiftsstecker bzw. den Pluspol der Batteriezellen.Alternatively, a female connector (opening of the first contacting plate) have an opening edge formed of flexible, elastic lamellae, so that when inserting the pin connector into the female connector, the lamellae are elastically spread, exert a radial force on the pin connector due to their elasticity and thus the pin connector in the Lock or fix socket connector mechanically in axial direction. Despite the locking ensures the elasticity of the slats a certain axial movement for the pen plug or the positive pole of the battery cells.

Die von Lamellen auf den Stiftsstecker ausgeübte Kraft und die große Kontaktfläche bewirken eine Reduktion des elektrischen Übergangswiderstands der Steckverbindung, d.h. des Übergangswiderstandes zwischen Minuspol und der zweiten Kontaktierungsplatte, womit der Vorteil einer Verbesserung der Batterieperformance bzw. einer Erhöhung der elektrischen Reichweite des Fahrzeugs einher geht.The force exerted by lamellae on the pin plug and the large contact area result in a reduction of the electrical contact resistance of the connector, i. the contact resistance between the negative pole and the second contacting plate, which is accompanied by the advantage of improving the battery performance or an increase in the electric range of the vehicle.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann ein Batteriemodul ein elektrisch nicht leitendes, vorzugsweise elastisches, Isolationselement umfassen, das zwischen dem Zellgehäuse jeweils einer Batteriezelle und der ersten Kontaktierungsplatte angeordnet ist.In a preferred embodiment of the invention, a battery module may comprise an electrically non-conductive, preferably elastic, insulating element, which is arranged between the cell housing in each case a battery cell and the first contacting plate.

Das Isolationselement bewirkt, aufgrund seiner elektrisch isolierenden Eigenschaft und seiner Lage, dass das Zellgehäuse gegenüber der ersten Kontaktierungsplatte elektrisch isoliert ist. Diese Wirkung hat den Vorteil, dass einerseits Herstellungstoleranzen für die Batteriezellen und Kontaktierungsplatten, und andererseits Montagetoleranzen hinsichtlich Anordnung bzw. Positionierung der Bauteile des Batteriemoduls zugelassen werden können. Das hängt damit zusammen, dass die Wahrscheinlichkeit für einen versehentlichen, durch Herstellungs- oder Montagetoleranzen bedingten, elektrischen Kontakt zwischen der ersten Kontaktierungsplatte und dem Zellgehäuse einer jeweiligen Batteriezelle, durch das Isolationselement erheblich reduziert werden kann. Dadurch können vorteilhafterweise die Kosten für Herstellung und Montage des Batteriemoduls und/oder Batteriemodulstapels reduziert werden.Due to its electrically insulating property and its position, the insulation element causes the cell housing to be electrically insulated from the first contacting plate. This effect has the advantage that, on the one hand, manufacturing tolerances for the battery cells and contacting plates, and, on the other hand, mounting tolerances with regard to arrangement or positioning of the components of the battery module can be permitted. This is due to the fact that the probability of accidental, due to manufacturing or assembly tolerances, electrical contact between the first contacting plate and the cell housing of a respective battery cell, by the insulating element considerably can be reduced. As a result, advantageously the costs for production and assembly of the battery module and / or battery module stack can be reduced.

Vorzugsweise kann ein Isolationselement plattenförmig, insbesondere als ein Elastomer oder ein elastisches Membran, ausgebildet sein. Alternativ kann das Isolationselement auch ringförmig ausgebildet sein, beispielsweise in Gestalt eines Isolationsrings bzw. einer Mehrzahl von Isolationsringen, und kann an dem ersten Ende einer jeweiligen Batteriezelle um den Pluspol herum angeordnet sein.Preferably, an insulating element can be plate-shaped, in particular as an elastomer or an elastic membrane. Alternatively, the insulating element can also be annular, for example in the form of an insulating ring or a plurality of insulating rings, and can be arranged at the first end of a respective battery cell around the positive pole.

Die Elastizität eines plattenförmigen oder ringförmigen Isolationselements bewirkt vorteilhafterweise, dass bei der Montage des Batteriemoduls die erste Kontaktierungsplatte gegen die Batteriezellen eingedrückt werden kann, bis eine sichere und stabile Struktur erzielt ist, ohne eine versehentliche Kontaktierung des Zellgehäuses einer jeweiligen Batteriezelle durch die erste Kontaktierungsplatte befürchten zu müssen.The elasticity of a plate-shaped or annular insulating element advantageously causes the first contacting plate to be pressed against the battery cells during assembly of the battery module until a secure and stable structure is achieved, without fear of accidental contacting of the cell housing of a respective battery cell with the first contacting plate have to.

Vorzugsweise können laterale Ausdehnungen eines, insbesondere plattenförmigen, Isolationselements lateralen Ausdehnungen der ersten oder zweiten Kontaktierungsplatte gleichen oder näherungsweise gleichen. Das bewirkt den Effekt, dass das Isolationselement den gesamten Zwischenraum zwischen den Batteriezellen unter ersten Kontaktierungsplatte abdeckt. Dieser Effekt kann vorteilhafterweise eine Erleichterung und Vereinfachung der Montage des Batteriemoduls bewirken, sowie eine Erhöhung der elektrischen Sicherheit aufgrund einer Reduktion der Wahrscheinlichkeit unerwünschter elektrischer Kontakte bzw. Kurzschlüsse. Preferably, lateral expansions of a, in particular plate-shaped, insulating element can be equal or approximately equal to lateral expansions of the first or second contacting plate. This causes the effect that the insulating element covers the entire gap between the battery cells under the first contacting plate. This effect can advantageously bring about a simplification and simplification of the assembly of the battery module, as well as an increase in electrical safety due to a reduction in the probability of undesired electrical contacts or short circuits.

Vorzugsweise kann ein Isolationselement Öffnungen aufweisen, insbesondere an Schnittpunkten der Längsachsen jeweiliger Batteriezellen mit dem Isolationselement, sodass jeweils eine Öffnung des Isolationselements sich über dem Pluspol jeweils einer Batteriezelle befindet, wodurch der Pluspol durch die Öffnung hindurchgeführt werden kann. Dies bewirkt vorteilhafterweise eine Erleichterung und Vereinfachung der Montage des Batteriemoduls sowie eine Erhöhung der elektrischen Sicherheit.Preferably, an insulation element may have openings, in particular at intersections of the longitudinal axes of respective battery cells with the insulation element, so that in each case an opening of the insulation element is located above the positive pole of each battery cell, whereby the positive pole can be passed through the opening. This advantageously causes a simplification and simplification of the assembly of the battery module and an increase in electrical safety.

Vorteilhafterweise kann ein Pluspol jeweils einer Batteriezelle durch jeweils eine Öffnung des Isolationselements hindurch in die axiale Richtung gehäuseabgewandt hinausragen. Dass bewirkt den Effekt, dass das Zellgehäuse durch das Isolationselement von der ersten Kontaktierungsplatte getrennt und damit elektrisch isoliert ist.Advantageously, a positive pole each protrude a battery cell through each opening of the insulating member in the axial direction facing away from the housing. This causes the effect that the cell housing is separated by the insulating element of the first bonding plate and thus electrically isolated.

Bei der Montage eines Batteriemodulstapels kann dieser axial zusammen gepresst werden. Dadurch kann die formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung mittels der geschilderten Steckverbindungen hergestellt werden. Das Isolationselement kann hinsichtlich Form und Ausdehnung exakt oder näherungsweise mit der ersten Kontaktierungsplatte übereinstimmen, sodass die Montage eines Batteriemoduls und/oder Batteriemodulstapels folgende Schritte umfassen kann:

  1. a) Bereitstellen einer zweiten Kontaktierungsplatte, oder Auflegen der zweiten Kontaktierungsplatte auf die erste Kontaktierungsplatte eines darunter liegenden Batteriemoduls, für die Montage eines ersten Batteriemoduls;
  2. b) Aufstellen mehrerer Batteriezellen etwa senkrecht auf die Kontaktierungsplatte und etwa achsparallel auf die zweite Kontaktierungsplatte, sodass der Minuspol jeweils einer Batteriezellen die zweite Kontaktierungsplatte elektrisch kontaktiert;
  3. c) direktes Verbinden der Minuspole der Batteriezellen mit der zweiten Kontaktierungsplatte, insbesondere mittels einer nicht lösbaren Verbindung, vorzugsweise mittels Laserschweißen;
  4. d) Auflegen des plattenförmigen Isolationselements lose auf die Batteriezellen, sodass die Pluspole der Batteriezellen in die Öffnungen des Isolationselements eindringen können und/oder eindringen;
  5. e) Auflegen der ersten Kontaktierungsplatte lose auf das plattenförmige Isolationselement, wobei die Pluspole der Batteriezellen in die Öffnungen der ersten Kontaktierungsplatte eindringen können oder eindringen;
  6. f) Anpressen der ersten Kontaktierungsplatte axial an die zweite Kontaktierungsplatte;
  7. g) Wiederholen der vorhergehenden Schritte für das zweite sowie für jedes weitere Batteriemodul, das hinzugefügt werden soll.
When mounting a battery module stack this can be compressed axially together. Thereby, the positive and / or non-positive connection can be made by means of the described connectors. The insulation element may correspond exactly or approximately to the first contacting plate in terms of shape and extent, so that the mounting of a battery module and / or battery module stack may comprise the following steps:
  1. a) providing a second contacting plate, or placing the second contacting plate on the first contacting plate of an underlying battery module, for mounting a first battery module;
  2. b) setting up a plurality of battery cells approximately perpendicular to the contacting plate and approximately axially parallel to the second contacting plate, so that the negative terminal of each of a battery cell electrically contacts the second contacting plate;
  3. c) directly connecting the negative terminals of the battery cells with the second contacting plate, in particular by means of a non-detachable connection, preferably by means of laser welding;
  4. d) placing the plate-shaped insulating element loose on the battery cells, so that the positive poles of the battery cells can penetrate into the openings of the insulating element and / or penetrate;
  5. e) placing the first contacting plate loose on the plate-shaped insulating member, wherein the positive poles of the battery cells can penetrate into the openings of the first contacting plate or penetrate;
  6. f) pressing the first contacting plate axially against the second contacting plate;
  7. g) repeating the previous steps for the second and each additional battery module to be added.

Das axiale Zusammenpressen im Schritt f) des in den Schritten a) bis e) erhaltenen Gebildes ermöglicht, dass der Pluspol jeweils einer Batteriezelle mit der zweiten Kontaktierungsplatte elektrisch leitend und direkt und/oder untrennbar bzw. nur schwer trennbar verbunden wird.The axial compression in step f) of the structure obtained in steps a) to e) makes it possible for the positive pole of each battery cell to be electrically conductively and directly and / or inseparably or only severably separably connected to the second contacting plate.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann in dem Schritt c) die Verbindung zwischen dem Minuspol jeweils einer Batteriezelle und der zweiten Kontaktierungsplatte als eine Steckverbindung ausgeführt werden, als Alternative zu einer Verbindung mittels Schweißen, insbesondere Laserschweißen. Hierzu kann die zweite Kontaktierungsplatte Öffnungen aufweisen und der Minuspol der Batteriezelle kann als eine Erhebung der Stirnfläche der Batteriezelle an ihrem zweiten Ende ausgebildet sein, analog zum Pluspol. Ferner gilt für diese Steckverbindung das zuvor gesagte für die Steckverbindung zwischen dem Pluspol und der ersten Kontaktierungsplatte. Vorteilhafterweise können bei einer derartigen Realisierung die Montage des Batteriemoduls und/oder Batteriemodulstapels erheblich vereinfacht und damit verbundene Kosten erheblich reduziert werden.In a preferred embodiment of the invention, in the step c), the connection between the negative pole of each of a battery cell and the second contacting plate can be designed as a plug connection, as an alternative to a connection by means of welding, in particular laser welding. For this purpose, the second contacting plate may have openings and the negative pole of the battery cell may be formed as a survey of the end face of the battery cell at its second end, analogous to the positive pole. Furthermore, the above applies to this connector for the Plug connection between the positive pole and the first contacting plate. Advantageously, in such a realization, the assembly of the battery module and / or battery module stack considerably simplified and associated costs can be significantly reduced.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann in einem Batteriemodul vorgesehen sein, dass der Pluspol jeweils einer Batteriezelle über das erste Ende, vorzugsweise auch über das Isolationselement, in eine axiale Richtung gehäuseabgewandt hinausragt. Das bewirkt den Effekt, dass die, den Pluspol darstellende, Erhebung der Stirnfläche einer jeweiligen Batteriezelle an ihrem ersten Ende die erste Kontaktierungsplatte in axialer Richtung mechanisch stützt und zugleich einen Abstandhalter zwischen der ersten Kontaktierungsplatte und dem Zellgehäuse bildet. Das Zellgehäuse ist damit gegenüber der ersten Kontaktierungsplatte beabstandet und folglich auch elektrisch isoliert. Der genannte Effekt hat den Vorteil einer, einfach und preisgünstig erzielbaren, Reduktion der Komplexität und des Montageaufwands sowie der damit verbundenen Kosten für die Montage des Batteriemoduls.In a preferred development of the invention, it can be provided in a battery module that the positive pole in each case projects beyond the first end of a battery cell, preferably also beyond the insulation element, in an axial direction facing away from the housing. This causes the effect that, the positive pole performing, survey of the end face of a respective battery cell at its first end mechanically supports the first contacting plate in the axial direction and at the same time forms a spacer between the first contacting plate and the cell housing. The cell housing is thus spaced from the first contacting plate and therefore also electrically insulated. The mentioned effect has the advantage of being able to achieve, simply and inexpensively achievable, a reduction in the complexity and the assembly outlay as well as the associated costs for the installation of the battery module.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann eine erste und/oder zweite Kontaktierungsplatte jeweils bereichsweise oder durchgehend elektrisch leitend sein. Das bewirkt den Effekt, dass Batteriezellen bereichsweise oder durchgehend parallel schaltbar oder geschaltet sind. Der Effekt hat den Vorteil, dass Batteriezellen entsprechender Bereiche in unterschiedlichen und separaten Gruppen oder Kammern aufstellbar oder zusammenfassbar sind, um entsprechende Gruppen oder Kammern unabhängig voneinander elektrisch schalten zu können, beispielsweise bedarfsabhängig elektrisch parallel oder in Serie.In a preferred embodiment of the invention, a first and / or second contacting plate may be respectively partially or continuously electrically conductive. This causes the effect that battery cells are switchable or connected in regions or continuously parallel. The effect has the advantage that battery cells corresponding areas in different and separate groups or chambers can be set up or summarized in order to switch corresponding groups or chambers independently electrically, for example, depending on demand electrically in parallel or in series.

Falls die erste und die zweite Kontaktierungsplatte jeweils durchgehend elektrisch leitend sind, dann sind alle dazwischenliegenden Batteriezellen durchgehend parallel geschaltet.If the first and the second contacting plate are each continuously electrically conductive, then all intermediate battery cells are connected in parallel throughout.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann eine erste und/oder zweite Kontaktierungsplatte elastisch sein und vorzugsweise aus einem leitfähigen und elastischen Material bestehen, insbesondere einem Metall oder Kunststoff, wobei das Material nach einer Verformung und nach Rücknahme der Verformungskraft in seine ursprüngliche Lage zurückgekehrt. Die erste und/oder zweite Kontaktierungsplatte kann in einem Kontaktbereich mit der Batteriezelle ein elastisches Membran umfassen, das gegebenenfalls in einer der Batteriezelle abgewandten Richtung gewölbt ist und möglicherweise eine Öffnung aufweist. Zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit kann die erste und/oder zweite Kontaktierungsplatte in dem Kontaktbereich mit einer, die elektrische Leitfähigkeit verbessernde, Kontaktpaste eingeschmiert sein, die beispielsweise Kupfer-, Aluminium- oder Graphit- Pigmente umfasst.In a preferred embodiment of the invention, a first and / or second contacting plate may be elastic and preferably consist of a conductive and elastic material, in particular a metal or plastic, the material having returned to its original position after deformation and after withdrawal of the deformation force. The first and / or second contacting plate may comprise, in a contact area with the battery cell, an elastic membrane which is optionally curved in a direction away from the battery cell and possibly has an opening. To improve the electrical conductivity, the first and / or second contacting plate may be lubricated in the contact region with a, the electrical conductivity-improving, contact paste comprising, for example, copper, aluminum or graphite pigments.

Die Weiterbildung bewirkt den Effekt eines möglichen Ausgleichs thermischer oder toleranzbedingter Schwankungen einer axialen Länge jeweils einer Batteriezelle, vorzugsweise bei gleichzeitiger Reduktion des Übergangswiderstands im Kontaktbereich. Diese Wirkung hat den Vorteil, dass

  • a) Herstellungstoleranzen für Batteriezellen und Kontaktierungsplatten, und/oder Montagetoleranzen, hinsichtlich Anordnung bzw. Positionierung der Bauteile des Batteriemoduls zugelassen werden können, und/oder
  • b) eine verbesserte Batterieperformance und eine höhere elektrische Reichweite des Fahrzeugs erzielbar sind, ohne aufwändige Schweißung zwischen einer Batteriezelle und einer Kontaktierungsplatte.
Dadurch können vorteilhafterweise die Kosten für Herstellung und Montage des Batteriemoduls und/oder Batteriemodulstapels erheblich reduziert werden.The development effects the effect of a possible compensation of thermal or tolerance-related fluctuations of an axial length of a respective battery cell, preferably with a simultaneous reduction of the contact resistance in the contact region. This effect has the advantage that
  • a) manufacturing tolerances for battery cells and contacting plates, and / or mounting tolerances, with regard to arrangement or positioning of the components of the battery module can be admitted, and / or
  • b) improved battery performance and a higher electrical range of the vehicle can be achieved without complex welding between a battery cell and a contacting plate.
As a result, advantageously the costs for production and assembly of the battery module and / or battery module stack can be considerably reduced.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann die äußere Umfangsfläche einer Batteriezelle die Umfangsfläche einer benachbarten Batteriezelle in einem linienförmigen oder streifenförmigen Kontaktbereich berühren. Insbesondere tritt der linienförmigen Kontaktbereich im Idealfall und der streifenförmige Kontaktbereich in der Praxis auf. Der Kontaktbereich kann entlang seines Verlaufs Unterbrechungen aufweisen und daher aus aufeinanderfolgenden, linienförmigen oder streifenförmigen Kontaktbereichen bestehen, aufgrund möglicher Unebenheiten der Umfangsfläche einer Batteriezelle. Mit zunehmender Breite des Kontaktbereichs nimmt die Effektivität des Wärmeausgleichs zwischen sich kontaktierenden Batteriezellen zu.In a preferred development of the invention, the outer circumferential surface of a battery cell can touch the peripheral surface of an adjacent battery cell in a linear or strip-shaped contact region. In particular, the linear contact region ideally occurs and the strip-shaped contact region occurs in practice. The contact region can have interruptions along its course and therefore consist of successive, linear or strip-shaped contact regions, due to possible unevenness of the peripheral surface of a battery cell. With increasing width of the contact region, the effectiveness of the heat balance between contacting battery cells increases.

Vorzugsweise kann der jeweilige Wärmeabführkanal von dem Kühlmedium durchströmbar sein, zum Kühlen anliegender Batteriezellen. Hierzu kann das Kühlmedium in den Wärmeabführkanal hineingepumpt oder eingepresst und am Ende des Wärmeabführkanals von dort ausgeführt werden. Vorteilhafterweise fördert die Zirkulation des Kühlmediums die Kühlung der Batteriezellen.Preferably, the respective heat removal channel can be flowed through by the cooling medium, for cooling adjacent battery cells. For this purpose, the cooling medium can be pumped or pressed into the heat removal channel and executed at the end of the Wärmeabführkanals from there. Advantageously, the circulation of the cooling medium promotes the cooling of the battery cells.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann ein Batteriemodul ein Zirkulationssystem umfassen, mittels welchem das Kühlmedium jeweils einem Wärmeabführkanal zuführbar ist und aus diesem abführbar ist. Vorteilhafterweise ermöglicht das Zirkulationssystem einen autonomen oder autarken Betrieb des Batteriemoduls und/oder Batteriemodulstapels. In a preferred embodiment of the invention, a battery module may comprise a circulation system, by means of which the cooling medium can be fed to a heat removal channel and can be discharged therefrom. Advantageously, the circulation system allows autonomous or autonomous operation of the battery module and / or battery module stack.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann ein Zirkulationssystem dazu ausgebildet sein das Kühlmedium derart zu bewegen oder zu zirkulieren, dass das Kühlmedium der ersten Kammer zugeführt wird, aus dieser abgeführt und der zweiten Kammer zugeführt wird, und aus dieser wieder abgeführt wird. Sofern mehrere Wärmeabführkanäle in jeweils einer Kammer vorgesehen sind, so bewegt sich bzw. fließt das Kühlmedium durch die Wärmeabführkanäle der betreffenden Kammer einheitlich in eine Richtung. Das bewirkt den Effekt eines geschlossenen Kühlkreislaufs, wobei das Kühlmedium durch die Kammern hindurch und zwischen den Kammern zirkuliert. Der Effekt hat den Vorteil, dass damit eine kompakte Bauweise des Batteriemoduls oder Batteriemodulstapels und/oder eine gleichmäßige Temperierung der Batteriezellen ermöglicht werden.In a preferred development of the invention, a circulation system can be designed to move or circulate the cooling medium such that the cooling medium is supplied to the first chamber, removed therefrom and supplied to the second chamber, and discharged therefrom. If several Wärmeabführkanäle are provided in each case a chamber, so moves or flows through the cooling medium through the Wärmeabführkanäle the relevant chamber uniformly in one direction. This causes the effect of a closed cooling circuit, with the cooling medium circulating through the chambers and between the chambers. The effect has the advantage that thus a compact design of the battery module or battery module stack and / or a uniform temperature of the battery cells are made possible.

Vorzugsweise können Anschlüsse vorgesehen sein mittels welchen das Kühlmedium einer Kammer zuführbar und/oder aus dieser abführbar ist. Die Anschlüsse können oberhalb der ersten oder unterhalb der zweiten Kontaktierungsplatte angeordnet sein. Das bewirkt den vorteilhaften Effekt einer kompakten Bauweise des Batteriemoduls oder Batteriemodulstapels, weil das Zirkulationssystem bzw. der Kühlkreislauf und das Batteriemodul gemeinsam eine abgeschlossene, autonome oder autarke Einheit bilden, die in ein Batteriegehäuse bzw. Gesamtgehäuse unterbringbar ist.Preferably, connections can be provided by means of which the cooling medium can be supplied to a chamber and / or can be discharged therefrom. The connections can be arranged above the first or below the second contacting plate. This causes the advantageous effect of a compact design of the battery module or battery module stack, because the circulation system and the cooling circuit and the battery module together form a closed, autonomous or self-sufficient unit that can be accommodated in a battery case or overall housing.

Vorzugsweise können die Anschlüsse einen Zulauf oder mehrere, beispielsweise mindestens zwei, fünf oder zehn, Zuläufe umfassen, zum Zuführen der Kühlflüssigkeit in jeweils eine Kammer. Zudem die Anschlüsse einen Ablauf oder mehrere, vorzugsweise mindestens zwei, fünf oder zehn, Abläufe umfasst, zum Abführen des Kühlmediums von jeweils einer Kammer. Eine hohe Zahl von Anschlüssen bewirkt den Effekt einer starken bzw. feinen Verzweigung des Kühlkreislaufs. Der Vorteil dieses Effekts ist eine gute und gleichmäßige Verteilung der Wärmeabfuhr von den Batteriezellen und eine gleichmäßige Temperierung der Batteriezellen.Preferably, the ports may comprise one or more, for example, at least two, five, or ten feeds, for feeding the cooling fluid into each chamber. In addition, the connections comprise one or more, preferably at least two, five or ten, outlets for discharging the cooling medium from one chamber each. A high number of connections causes the effect of a strong or fine branching of the cooling circuit. The advantage of this effect is a good and uniform distribution of heat dissipation from the battery cells and a uniform temperature of the battery cells.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann in jeweils einem Wärmeabführkanal ein Füllmaterial einbringbar oder eingebracht sein. Das eingebrachte Füllmaterial bewirkt den Effekt

  • i) einer Reduktion des Strömungsquerschnitts in dem Wärmeabführkanal, was vorzugsweise mit einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmediums in dem Wärmeabführkanal einhergeht, und/oder
  • ii) einer Reduktion der Menge des benötigten, zirkulierenden Kühlmediums.
Der Effekt i) hat den Vorteil einer verbesserten Kühleffizienz für die Batteriezellen, und der Effekt ii) hat den Vorteil einer Material- und Kostenersparnis.In a preferred development of the invention, a filling material can be introduced or introduced into a respective heat removal channel. The introduced filling material causes the effect
  • i) a reduction of the flow cross section in the heat removal channel, which is preferably accompanied by an increase in the flow rate of the cooling medium in the heat removal channel, and / or
  • ii) a reduction in the amount of circulating cooling medium needed.
The effect i) has the advantage of improved cooling efficiency for the battery cells, and the effect ii) has the advantage of material and cost savings.

Vorzugsweise kann das Füllmaterial eine axiale Stange, oder Hohlkugeln aus Glas oder Kunststoff umfassen. Das hat den Vorteil einer konstruktiv einfachen und preiswerten Möglichkeit zur Erhöhung der Kühleffizienz und zur Materialersparnis.Preferably, the filler material may comprise an axial rod, or hollow spheres of glass or plastic. This has the advantage of a structurally simple and inexpensive way to increase the cooling efficiency and material savings.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann ein Zirkulationssystem einen Wärmetauscher oder eine Kühlvorrichtung umfassen, zum Abkühlen des Kühlmediums. Der Wärmetauscher kann in einem Innenbereich des Batteriemoduls oder Batteriemodulstapels angeordnet sein, beispielsweise in einem lateralen Bereich des Innenbereichs. In einem Batteriemodulstapel mit mehreren Batteriemodulen kann das Kühlmedium in das erste Batteriemodul eingeführt und aus dem axial gegenüberliegenden Batteriemodul abgeführt werden, wobei die abgeführte Flüssigkeit durch den Wärmetauscher zirkuliert und dort abgekühlt wird. Das so gebildete Zirkulationssystem einschließlich Wärmetauscher bewirkt den Vorteil eines erhöhten Kühleffekts und einer kompakten Bauweise des Batteriemoduls oder Batteriemodulstapels.In a preferred embodiment of the invention, a circulation system may comprise a heat exchanger or a cooling device for cooling the cooling medium. The heat exchanger can be arranged in an inner region of the battery module or battery module stack, for example in a lateral region of the inner region. In a battery module stack with a plurality of battery modules, the cooling medium can be introduced into the first battery module and removed from the axially opposite battery module, wherein the discharged liquid is circulated through the heat exchanger and cooled there. The circulation system thus formed, including heat exchangers, provides the advantage of an increased cooling effect and a compact design of the battery module or battery module stack.

Das Zirkulationssystem funktioniert auch dann, wenn der Batteriemodulstapel ein einziges Batteriemodul oder wenn jeweils ein Batteriemodul eine einzige Kammer umfasst.The circulation system will work even if the battery module stack includes a single battery module or if each battery module includes a single chamber.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann eine Öffnung der zweiten Kontaktierungsplatte oder des Isolationselements jeweils direkt oder unmittelbar an dem jeweiligen Wärmeabführkanal anliegen. Das bewirkt den vorteilhaften Effekt, dass ein Ausströmen von Kühlmedium beim Übergang in den Wärmeabführkanal verhindert werden kann. Insbesondere das Isolationselement erfüllt eine abdichtende Aufgabe, ähnlich einer Dichtung zwischen Komponenten eines Systems von Fluidleitungen.In a preferred development of the invention, an opening of the second contacting plate or of the insulating element can each rest directly or directly on the respective heat dissipation channel. This causes the advantageous effect that leakage of cooling medium can be prevented at the transition into the heat dissipation. In particular, the insulating element performs a sealing task, similar to a seal between components of a system of fluid lines.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann das Batteriemodul oder der Batteriemodulstapel ein Batteriegehäuse (Gesamtgehäuse) umfassen, vorzugsweise aus Aluminium, zum Unterbringen des Batteriemoduls oder Batteriemodulstapels. Das hat den Vorteil einer verbesserten und erleichterten Handhabung des Batteriemoduls und/oder Batteriemodulstapels.In a preferred development of the invention, the battery module or the battery module stack may comprise a battery housing (overall housing), preferably made of aluminum, for accommodating the battery module or battery module stack. This has the advantage of improved and easier handling of the battery module and / or battery module stack.

Vorzugsweise kann ein Batteriemodul oder Batteriemodulstapel elektrisch nichtleitende und gegebenenfalls mechanisch schockdämpfende Isolationsringe umfassen, welche den Batteriemodulstapel umfassend einschließen, die Kontaktierungsplatten gegenüber dem Batteriegehäuse elektrisch isolieren und einen Bewegungsspielraum für Batteriekomponenten gegenüber dem Batteriegehäuse reduzieren oder verhindern. Preferably, a battery module or battery module stack may comprise electrically non-conductive and possibly mechanically shock-absorbing insulation rings which enclose the battery module stack, electrically isolating the contacting plates from the battery housing and reduce or prevent movement of battery components relative to the battery case.

Das hat den Vorteil, dass dadurch ein elektrisch sicherer Betrieb und eine verbesserte mechanische Stabilität und Erschütterungsfestigkeit ermöglicht oder gewährleistet werden.This has the advantage that this enables or ensures electrically safe operation and improved mechanical stability and vibration resistance.

Das Fahrzeug weist dieselben Vorteile auf, die bereits voranstehend bezüglich des erfindungsgemäßen Batteriemoduls und Batteriemodulstapels beschrieben sind.The vehicle has the same advantages as described above with regard to the battery module and battery module stack according to the invention.

Ein erfindungsgemäßes Batteriemodul wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:

  • 1a in einer perspektivischen Darstellung ein Batteriemodul bei fehlender erster Kontaktierungsplatte,
  • 1b in einer perspektivischen Darstellung eine bevorzugte Ausführungsform eines Batteriemoduls,
  • 2a in einer perspektivischen Darstellung eine Mehrzahl nebeneinander angeordneter Batteriezellen eines Batteriemoduls,
  • 2b in einer Seitenansicht eine einzelne Batteriezelle,
  • 3 in einer perspektivischen Darstellung eine erste Kontaktierungsplatte,
  • 4a in einer perspektivischen Darstellung einen Batteriemodulstapel,
  • 4b in einer Frontansicht einen Schnitt durch einen Batteriemodulstapel, zur Visualisierung eines Fluidstroms des Kühlmediums,
  • 4c in einer Aufsicht einen Schnitt durch einen Wärmeabführkanal mit darin eingebrachtem Füllmaterial,
  • 5 in einer Frontansicht eine Prinzipdarstellung eines Fluidstroms des Kühlmediums durch einen Batteriemodulstapel,
  • 6 in einer Aufsicht einen Schnitt durch ein Batteriemodul, und
  • 7 in einer perspektivischen Darstellung schockdämpfende Isolationsringe.
An inventive battery module will be explained in more detail with reference to drawings. Each show schematically:
  • 1a in a perspective view of a battery module in the absence of the first contacting plate,
  • 1b in a perspective view of a preferred embodiment of a battery module,
  • 2a in a perspective view, a plurality of juxtaposed battery cells of a battery module,
  • 2 B in a side view a single battery cell,
  • 3 in a perspective view a first contacting plate,
  • 4a in a perspective view of a battery module stack,
  • 4b in a front view a section through a battery module stack, for visualization of a fluid flow of the cooling medium,
  • 4c in a plan view of a section through a Wärmeabführkanal with introduced therein filler material,
  • 5 in a front view of a schematic diagram of a fluid flow of the cooling medium through a battery module stack,
  • 6 in a plan view of a section through a battery module, and
  • 7 in a perspective view of shock-absorbing insulation rings.

Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den gezeigten Figuren jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.Elements with the same function and mode of operation are each provided with the same reference numerals in the figures shown.

1a zeigt ein Batteriemodul 10 bei fehlender erster Kontaktierungsplatte, 1b zeigt ein vollständiges Batteriemodul 10, und zeigt 6 zeigt einen Schnitt durch ein Batteriemodul 10. Das Batteriemodul 10 umfasst:

  • - zwei, zueinander parallel oder annähernd parallel angeordnete, Kontaktierungsplatten 12, 13 umfassend eine erste und eine zweite Kontaktierungsplatte, und
  • - mindestens zwei, nebeneinander und zwischen den beiden Kontaktierungsplatten angeordnete, Kammern umfassend mindestens eine erste Kammer und mindestens eine zweite Kammer,
  • - eine Mehrzahl von Batteriezellen, die nebeneinander zwischen den beiden Kontaktierungsplatten und in den jeweiligen Kammern angeordnet sind, und
  • - ein Zirkulationssystem mittels welchem ein Kühlmedium der ersten Kammer zuführbar ist, aus dieser abführbar und der zweiten Kammer zuführbar ist, und aus dieser abführbar ist.
1a shows a battery module 10 in the absence of the first contacting plate, 1b shows a complete battery module 10 , and shows 6 shows a section through a battery module 10 , The battery module 10 includes:
  • - Two, mutually parallel or approximately parallel, contacting plates 12 . 13 comprising a first and a second contacting plate, and
  • at least two chambers arranged side by side and between the two contacting plates, comprising at least one first chamber and at least one second chamber,
  • - A plurality of battery cells, which are arranged side by side between the two contacting plates and in the respective chambers, and
  • - A circulation system by means of which a cooling medium of the first chamber can be supplied, is discharged from the latter and the second chamber can be fed, and is discharged from this.

Die erste Kammer 20.1 und die zweite Kammer 20.2 sind jeweils einem Bereich der ersten und einem Bereich der zweiten Kontaktierungsplatte 12, 13 zugeordnet, wobei der jeweilige Bereich durchgehend elektrisch leitend und gegebenenfalls gegenüber benachbarten Bereichen derselben Kontaktierungsplatte 12, 13 elektrisch isoliert ist. Vorzugsweise ermöglichen die separaten Kammern 20.1, 20.2 und die damit verbundene, bereichsweise Leitfähigkeit der Kontaktierungsplatten 12, 13 eine flexible elektrische Verschaltung (in Serie oder parallel) von Batteriezellen 14 dazugehörender Kammern 20.1, 20.2 untereinander.The first chamber 20.1 and the second chamber 20.2 are each a portion of the first and a portion of the second contacting plate 12 . 13 assigned, wherein the respective area continuously electrically conductive and optionally with respect to adjacent areas of the same contacting plate 12 . 13 is electrically isolated. Preferably, the separate chambers allow 20.1 . 20.2 and the associated, regional conductivity of the contacting plates 12 . 13 a flexible electrical connection (in series or in parallel) of battery cells 14 belonging chambers 20.1 . 20.2 among themselves.

Jeweils eine Kammer 20.1, 20.2 umfasst eine Wand 20, welche die in der Kammer angeordneten Batteriezellen lateral umlaufend und einschließend umschließt. Die Wand aus einem thermisch leitenden und insbesondere elektrisch isolierenden Material hergestellt. Dies ermöglicht einen effizienten Wärmeaustausch zwischen benachbarten Kammern 20.1, 20.2, wobei in jeweils einer Kammer 20.1, 20.2 gruppierte oder zusammengefasste Batteriezellen 14 unabhängig voneinander elektrisch geschaltet werden können. Dadurch ist vorteilhafterweise eine gleichmäßigere Kühlung oder Temperierung der Kammern 20.1, 20.2 und darin eingeschlossener Batteriezellen 14.One chamber each 20.1 . 20.2 includes a wall 20 which laterally encircles and encloses the battery cells arranged in the chamber. The wall made of a thermally conductive and in particular electrically insulating material. This allows for efficient heat exchange between adjacent chambers 20.1 . 20.2 , wherein in each case a chamber 20.1 . 20.2 grouped or pooled battery cells 14 can be electrically switched independently. As a result, a more uniform cooling or temperature control of the chambers is advantageously 20.1 . 20.2 and enclosed battery cells 14 ,

2b zeigt eine einzelne Batteriezelle 14, in einer Seitenansicht. Jeweils eine Batteriezelle 14 weist ein Zellgehäuse 14.1 sowie eine Längsachse und zwei axial gegenüberliegende Enden auf. Die Batteriezelle 14 ist rohrförmig, wobei Längsachsen von Batteriezellen 14 zueinander parallel sind. Die Längsachsen der Batteriezellen 14 bilden Drehachsen oder Symmetrieachsen der Batteriezellen 14. 2 B shows a single battery cell 14 in a side view. One battery cell each 14 has a cell case 14.1 and a longitudinal axis and two axially opposite ends. The battery cell 14 is tubular, with longitudinal axes of battery cells 14 are parallel to each other. The longitudinal axes of the battery cells 14 form rotary axes or symmetry axes of the battery cells 14 ,

Jeweils eine Batteriezelle 14 weist einen Pluspol 14.2 am ersten Ende und einen Minuspol 14.3 am zweiten Ende auf. Der Pluspol 14.2 ist als eine Erhebung einer Stirnfläche der Batteriezelle 14 an dem ersten Ende ausgebildet.One battery cell each 14 has a plus pole 14.2 at the first end and a negative pole 14.3 at the second end. The positive pole 14.2 is as a survey of an end face of the battery cell 14 formed at the first end.

Der Pluspol 14.2 ist mit der ersten Kontaktierungsplatte 12 und der Minuspol 14.3 ist mit der zweiten Kontaktierungsplatte 13 jeweils direkt verbunden (siehe 1).The positive pole 14.2 is with the first contacting plate 12 and the negative pole 14.3 is with the second contacting plate 13 each directly connected (see 1 ).

Das Zellgehäuse 14.1 ist mit dem Minuspol 14.3 verbunden und ist elektrisch leitend, wobei es in einem nicht in dem Batteriemodul 10 montierten Zustand der Batteriezellen 14 gegenüber der Pluspol 14.2 elektrisch isoliert ist; dadurch ist die grundsätzliche Funktionsfähigkeit der Batterie gewährleistet.The cell case 14.1 is with the negative pole 14.3 connected and is electrically conductive, wherein it is not in the battery module 10 assembled state of the battery cells 14 opposite the positive pole 14.2 is electrically isolated; This ensures the basic functionality of the battery.

Zwischen einander zugewandten, insbesondere von linienförmigen oder streifenförmigen Kontaktbereichen begrenzten, Bereichen äußerer Umfangsflächen 18.3 (siehe auch 4c) benachbarter, sich berührender Batteriezellen 14 ist jeweils ein Wärmeabführkanal 18 gebildet. Die entsprechenden Kontaktbereiche begrenzen und dichten jeweils einen Wärmeabführkanal 18 ab. Falls ein Kontaktbereich undicht ist, dann fließt ein in einem Wärmeabführkanal 18 zirkulierendes Kühlmedium in einen benachbarten Wärmeabführkanal 18 ein. Das Kühlmedium ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Kühlflüssigkeit.Between regions facing each other, in particular bordered by linear or strip-shaped contact regions, areas of outer circumferential surfaces 18.3 (see also 4c) adjacent, touching battery cells 14 each is a heat dissipation channel 18 educated. The corresponding contact areas limit and seal each heat removal channel 18 from. If a contact area is leaking, then flows in a Wärmeabführkanal 18 circulating cooling medium into an adjacent heat removal channel 18 one. The cooling medium is a cooling liquid in the present embodiment.

Die erste und/oder zweite Kontaktierungsplatte 12, 13 weist Öffnungen auf, durch welche jeweils das Kühlmedium mittels des Zirkulationssystems den jeweiligen Wärmeabführkanälen 18 zuführbar oder aus diesen abführbar ist.The first and / or second contacting plate 12 . 13 has openings through which each of the cooling medium by means of the circulation system the respective heat removal ducts 18 can be supplied or discharged from these.

In dem in dem Batteriemodul 10 montierten Zustand der Batteriezelle 14 ist das Zellgehäuse 14.1 gegenüber der ersten Kontaktierungsplatte 12 und damit vorteilhafterweise auch gegenüber dem Pluspol 14.2 elektrisch isoliert, wodurch Pluspol 14.2 und Minuspol 14.3 einer jeweiligen Batteriezelle 14 in einem in dem Batteriemodul 10 montierten Zustand der Batteriezelle 14 voneinander elektrisch isoliert sind. Durch die Isolation der ersten Kontaktierungsplatte 12 gegenüber dem Zellgehäuse 14.1 ist auch der Minuspol 14.3 der Batteriezelle 14 gegenüber der ersten Kontaktierungsplatte 12 elektrisch isoliert.In the battery module 10 assembled state of the battery cell 14 is the cell case 14.1 opposite the first contacting plate 12 and thus advantageously also opposite the positive pole 14.2 electrically isolated, creating positive pole 14.2 and negative pole 14.3 a respective battery cell 14 in one in the battery module 10 assembled state of the battery cell 14 are electrically isolated from each other. By the isolation of the first contacting plate 12 opposite the cell case 14.1 is also the negative pole 14.3 the battery cell 14 opposite the first contacting plate 12 electrically isolated.

2a zeigt in einer perspektivischen Darstellung eine Mehrzahl nebeneinander angeordneter Batteriezellen 14 eines Batteriemoduls 10. Die Batteriezellen 14 sind derart angeordnet, dass (siehe auch 4c)

  • i) eine äußere Umfangsfläche 18.3 jeweils einer, von benachbarten Batteriezellen 14 vollständig umgebenen, Batteriezelle 14.5 äußere Umfangsflächen von mindestens vier benachbarten Batteriezellen 14 berührt, und
  • ii) eine äußere Umfangsfläche 18.3 jeweils einer, von benachbarten Batteriezellen 14 unvollständig umgebenen, Batteriezelle 14.6 äußere Umfangsflächen von mindestens zwei benachbarten Batteriezellen 14 berührt.
2a shows a perspective view of a plurality of juxtaposed battery cells 14 a battery module 10 , The battery cells 14 are arranged such that (see also 4c)
  • i) an outer circumferential surface 18.3 one each, from adjacent battery cells 14 completely surrounded, battery cell 14.5 outer peripheral surfaces of at least four adjacent battery cells 14 touched, and
  • ii) an outer peripheral surface 18.3 one each, from adjacent battery cells 14 incompletely surrounded, battery cell 14.6 outer peripheral surfaces of at least two adjacent battery cells 14 touched.

Eine von benachbarten Batteriezellen 14 (Nachbarzellen) vollständig umgebene Batteriezelle 14.5 ist inmitten von Nachbarzellen eingebettet, wobei sich in einem 360° Umfeld um die Batteriezelle 14.5 herum Nachbarzellen befinden.One of neighboring battery cells 14 (Neighboring cells) completely surrounded battery cell 14.5 is embedded in the middle of neighboring cells, whereby in a 360 ° environment around the battery cell 14.5 around neighboring cells are located.

Eine äußere Umfangsfläche 18.3 jeweils einer in 2a gezeigten, von benachbarten Batteriezellen 14 vollständig umgebenen Batteriezelle 14.5, berührt äußere Umfangsflächen 18.3 von sechs benachbarten Batteriezellen 14.An outer peripheral surface 18.3 one in each case 2a shown, from adjacent battery cells 14 completely surrounded battery cell 14.5 , touches outer peripheral surfaces 18.3 of six neighboring battery cells 14 ,

Eine von benachbarten Batteriezellen 14 (Nachbarzellen) unvollständig umgebene Batteriezelle 14.6 befindet sich in einem Randbereich des Batteriezellenraums, wobei lediglich in einem Umfeld von weniger als 360° um die Batteriezelle 14.6 herum Nachbarzellen angeordnet sind.One of neighboring battery cells 14 (Neighbor cells) incompletely surrounded battery cell 14.6 is located in an edge region of the battery cell space, wherein only in an environment of less than 360 ° to the battery cell 14.6 around neighboring cells are arranged.

Eine äußere Umfangsfläche 18.3 jeweils einer in 2a gezeigten, von benachbarten Batteriezellen 14 unvollständig umgebenen Batteriezelle 14.6, berührt äußere Umfangsflächen 18.3 von drei benachbarten Batteriezellen 14.An outer peripheral surface 18.3 one in each case 2a shown, from adjacent battery cells 14 incompletely surrounded battery cell 14.6 , touches outer peripheral surfaces 18.3 of three adjacent battery cells 14 ,

Zwischen einander zugewandten, von linienförmigen oder streifenförmigen Kontaktbereichen begrenzten Bereichen äußerer Umfangsflächen benachbarter, sich berührender Batteriezellen 14, ist jeweils ein in 2a gezeigter Wärmeabführkanal 18 gebildet. Die entsprechenden Kontaktbereiche begrenzen und dichten ab jeweils einen Wärmeabführkanal 18.Between adjacent, bounded by linear or strip-shaped contact areas areas outer peripheral surfaces of adjacent, touching battery cells 14 , each one is in 2a shown heat dissipation 18 educated. The corresponding contact areas limit and seal each heat removal channel 18 ,

3 zeigt eine erste Kontaktierungsplatte 12 in einer perspektivischen Darstellung. Zur Realisierung einer formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung zwischen dem Pluspol 14.2 einer Batteriezelle 14 und der ersten Kontaktierungsplatte 12 weist die erste Kontaktierungsplatte 12 Öffnungen 12.1 auf, an Schnittpunkten von Längsachsen jeweiliger Batteriezellen 14 mit der ersten Kontaktierungsplatte 12. Ergänzend dazu ragt der Pluspol 14.2 jeweils einer Batteriezelle 14 in jeweils eine Öffnung 12.1 der ersten Kontaktierungsplatte 12 in die axiale Richtung gehäuseabgewandt hinein, wodurch der Pluspol 14.2 mit der ersten Kontaktierungsplatte 12 kraftschlüssig und direkt verbunden ist. Ergänzend zu oder anstelle einer formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung ist der Pluspol 14.2 jeweils einer Batteriezelle 14 mit der ersten Kontaktierungsplatte 12 über eine untrennbare Verbindung verbunden, vorzugsweise mittels Laserschweißen. 3 shows a first contacting plate 12 in a perspective view. To realize a positive and / or non-positive connection between the positive pole 14.2 a battery cell 14 and the first contacting plate 12 has the first contacting plate 12 openings 12.1 on, at intersections of longitudinal axes of respective battery cells 14 with the first contacting plate 12 , In addition to this, the positive pole stands out 14.2 each of a battery cell 14 in each case an opening 12.1 the first contacting plate 12 facing away from the housing in the axial direction, whereby the positive pole 14.2 with the first contacting plate 12 non-positively and directly connected. In addition to or instead of a positive and / or non-positive connection is the positive pole 14.2 each of a battery cell 14 with the first contacting plate 12 connected via an inseparable connection, preferably by means of laser welding.

Gemäß 1 und 3 weist die erste Kontaktierungsplatte Öffnungen 12.2 auf, durch welche jeweils das Kühlmedium mittels eines (nicht gezeigten) Zirkulationssystems dem jeweiligen Wärmeabführkanal 18 zuführbar oder aus diesen abführbar ist. According to 1 and 3 the first contacting plate has openings 12.2 on, through which in each case the cooling medium by means of a (not shown) circulation system the respective heat dissipation 18 can be supplied or discharged from these.

4a zeigt einen Batteriemodulstapel 11. Dieser umfasst mehrere axial aufeinander gestapelte, erfindungsgemäße Batteriemodule 10. Die erste Kontaktierungsplatte 12 eines jeweiligen Batteriemoduls 10 ist mit der zweiten Kontaktierungsplatte 13 eines darüber liegenden Batteriemoduls 10 elektrisch verbunden. Dadurch sind die aufeinander gestapelten Batteriemodule 10 eines Batteriestapels elektrisch in Serie geschaltet. 4a shows a battery module stack 11 , This comprises a plurality of battery modules according to the invention stacked axially one on top of the other 10 , The first contacting plate 12 a respective battery module 10 is with the second contacting plate 13 an overlying battery module 10 electrically connected. As a result, the stacked battery modules 10 a battery stack electrically connected in series.

4b zeigt einen Schnitt durch einen Batteriemodulstapel 11, zur Visualisierung eines Fluidstroms 18.1 des Kühlmediums, wobei die Fluidströme 18.1 als Pfeile eingezeichnet sind. Ergänzend dazu zeigt 5 eine Prinzipdarstellung eines Fluidstroms des Kühlmediums durch einen Batteriemodulstapel. Jeweils ein Pfeil symbolisiert eine Vielzahl von Fluidströmen 18.1 durch jeweilige Wärmeabführkanäle 18. Der mittlere Pfeil nach oben stellt Fluidströme 18.1 durch die mittlere, erste Kammer 20.1 dar, die zwei seitlichen Pfeile nach unten stellen Fluidströme 18.1 durch die seitlichen, zweiten Kammern 20.2 dar. Der mittlere Fluidstrom wird im oberen Bereich des Batteriemodulstapels 11 umgelenkt und in die Wärmeabführkanäle 18 der seitlichen zweiten Kammern 20.2 eingeleitet. 4b shows a section through a battery module stack 11 , for the visualization of a fluid flow 18.1 the cooling medium, wherein the fluid streams 18.1 are drawn as arrows. In addition to this shows 5 a schematic representation of a fluid flow of the cooling medium through a battery module stack. Each arrow symbolizes a variety of fluid flows 18.1 through respective heat removal channels 18 , The middle arrow points up fluid flows 18.1 through the middle, first chamber 20.1 The two lateral arrows point down fluid flows 18.1 through the side, second chambers 20.2 The mean fluid flow is at the top of the battery module stack 11 deflected and into the heat dissipation channels 18 the lateral second chambers 20.2 initiated.

Die geschilderten Fluidströme sind Teil eines Zirkulationssystems, das zudem einen Wärmetauscher und eine Pumpe umfasst, wobei das vom (nicht gezeigten) Wärmetauscher abgekühlte Kühlmedium von der (nicht gezeigten) Pumpe in Form des nach oben gerichteten Fluidstroms gepumpt wird. Die nach unten geführten, aufgewärmten Fluidströme werden dem Wärmetauscher zugeführt und anschließend durch die Pumpe wieder nach oben in die mittlere Kammer 20.1 geleitet. Das Zirkulationssystem stellt damit einen geschlossenen Kühlkreislauf dar.The described fluid flows are part of a circulation system, which also comprises a heat exchanger and a pump, wherein the cooling medium cooled by the heat exchanger (not shown) is pumped by the pump (not shown) in the form of the upwardly directed fluid flow. The downwardly guided, heated fluid streams are fed to the heat exchanger and then through the pump back up into the middle chamber 20.1 directed. The circulation system thus represents a closed cooling circuit.

4c zeigt einen Schnitt durch einen Wärmeabführkanal 18 mit darin eingebrachtem Füllmaterial 18.2. Vorliegend ist das Füllmaterial eine axiale Stange aus Kunststoff. Das Füllmaterial bewirkt

  • - eine Reduktion des Strömungsquerschnitts in dem Wärmeabführkanal, was eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmediums in dem Wärmeabführkanal und eine damit einhergehende Verbesserung der Kühleffizienz zur Folge hat, und
  • - eine Reduktion der Menge des benötigten, zirkulierenden Kühlmediums, was eine Material-und Kostenersparnis zur Folge hat.
4c shows a section through a Wärmeabführkanal 18 with filler introduced therein 18.2 , In the present case, the filling material is an axial rod made of plastic. The filler causes
  • a reduction of the flow cross section in the heat removal channel, which results in an increase in the flow rate of the cooling medium in the heat removal channel and a concomitant improvement in the cooling efficiency, and
  • a reduction in the amount of circulating cooling medium required, resulting in material and cost savings.

7 zeigt schockdämpfende Isolationsringe 10.1, in einer perspektivischen Darstellung, separat von dem Batteriemodulstapel 11. Die Isolationsringe sind dazu ausgebildet, den Batteriemodulstapel 11 umfassend einzuschließen, die Kontaktierungsplatten 12, 13 gegenüber einem Batteriegehäuse (nicht gezeigt) elektrisch zu isolieren und einen Bewegungsspielraum für Batteriekomponenten gegenüber dem Batteriegehäuse zu reduzieren oder zu verhindern. 7 shows shock-absorbing insulation rings 10.1 in a perspective view, separate from the battery module stack 11 , The isolation rings are adapted to the battery module stack 11 to comprehensively include the contacting plates 12 . 13 electrically insulated from a battery case (not shown) and to reduce or prevent movement of battery components with respect to the battery case.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Batteriemodulbattery module
10.110.1
schockdämpfender Isolationsring zwischen Batteriemodul und Batteriegehäuse bzw. Gesamtgehäuseshock-absorbing insulation ring between battery module and battery case or overall housing
1111
BatteriemodulstapelBattery module stack
1212
erste Kontaktierungsplattefirst contacting plate
12.112.1
Öffnung der ersten Kontaktierungsplatte für einen Batteriezellen-PluspolOpening of the first contact plate for a battery cell plus pole
12.212.2
Öffnung der ersten Kontaktierungsplatte für einen WärmeabführkanalOpening the first contacting plate for a heat dissipation
1313
zweite Kontaktierungsplattesecond contacting plate
1414
Batteriezellebattery cell
14.114.1
Zellgehäusecell case
14.214.2
Pluspol einer BatteriezellePositive pole of a battery cell
14.314.3
Minuspol einer BatteriezelleNegative pole of a battery cell
14.514.5
von benachbarten Batteriezellen vollständig umgebene BatteriezelleBattery cell completely surrounded by adjacent battery cells
14.614.6
von benachbarten Batteriezellen unvollständig umgebene BatteriezelleBattery cell incompletely surrounded by adjacent battery cells
1616
Isolationselement, angeordnet zwischen einer Batteriezelle und der ersten KontaktierungsplatteInsulation element, disposed between a battery cell and the first contacting plate
16.116.1
Öffnung des Isolationselements für einen Batteriezellen-PluspolOpening of the insulation element for a battery cell plus pole
16.216.2
Öffnung des Isolationselements für einen WärmeabführkanalOpening of the insulation element for a heat removal channel
1818
WärmeabführkanalWärmeabführkanal
18.118.1
Fluidstromfluid flow
18.218.2
Füllmaterial, axiale Stange in einem WärmeabführkanalFill material, axial rod in a heat removal channel
18.318.3
Wand des Wärmeabführkanals, äußere Batteriezellen-UmfangsflächeWall of the heat dissipation channel, outer battery cell peripheral surface
2020
Wand einer KammerWall of a chamber
20.120.1
erste Kammerfirst chamber
20.220.2
zweite Kammersecond chamber

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102015013377 A1 [0003]DE 102015013377 A1 [0003]

Claims (10)

Batteriemodul (10) für ein Kraftfahrzeug umfassend: - zwei, zueinander parallel oder annähernd parallel angeordnete, Kontaktierungsplatten umfassend eine erste und eine zweite Kontaktierungsplatte (12, 13), - mindestens zwei, nebeneinander und zwischen den beiden Kontaktierungsplatten (12, 13) angeordnete, Kammern umfassend mindestens eine erste Kammer (20.1) und mindestens eine zweite Kammer (20.2), - eine Mehrzahl von Batteriezellen (14), die nebeneinander zwischen den beiden Kontaktierungsplatten (12, 13) und in den jeweiligen Kammern (20.1, 20.2) angeordnet sind, und - ein Zirkulationssystem mittels welchem ein Kühlmedium der ersten Kammer (20) zuführbar ist, aus dieser abführbar und der zweiten Kammer (20) zuführbar ist, und aus dieser abführbar ist, wobei - jeweils eine Batteriezelle (14) eine Längsachse und zwei axial gegenüberliegende Enden aufweist, - die Enden jeweils einer Batteriezelle (14) mit den Kontaktierungsplatten (12, 13) verbunden sind, - jeweils ein Wärmeabführkanal (18) gebildet ist zwischen einander zugewandten Bereichen äußerer Umfangsflächen benachbarter Batteriezellen (14), und - die erste und/oder die zweite Kontaktierungsplatte (12, 13) Öffnungen aufweist, durch welche jeweils das Kühlmedium mittels des Zirkulationssystems den jeweiligen Wärmeabführkanälen (18) zuführbar oder aus diesen abführbar ist.Battery module (10) for a motor vehicle comprising: two contacting plates arranged parallel to one another or approximately parallel, comprising a first and a second contacting plate (12, 13), - At least two, adjacent to each other and between the two contacting plates (12, 13) arranged, chambers comprising at least a first chamber (20.1) and at least one second chamber (20.2), - A plurality of battery cells (14), which are arranged side by side between the two contacting plates (12, 13) and in the respective chambers (20.1, 20.2), and - A circulation system by means of which a cooling medium of the first chamber (20) can be supplied, is discharged from the latter and the second chamber (20) can be fed, and is discharged from this, wherein each one battery cell (14) has a longitudinal axis and two axially opposite ends, the ends of each one battery cell (14) are connected to the contacting plates (12, 13), - In each case a Wärmeabführkanal (18) is formed between facing regions of outer peripheral surfaces of adjacent battery cells (14), and - The first and / or the second contacting plate (12, 13) has openings through which each of the cooling medium by means of the circulation system the respective heat removal ducts (18) can be supplied or discharged from these. Batteriemodul (10) nach Anspruch 1, umfassend mindestens eines der folgenden Merkmale: - die erste und die zweite Kontaktierungsplatte (12, 13) sind jeweils bereichsweise oder durchgehend elektrisch leitend, wodurch Batteriezellen (14) bereichsweise oder durchgehend parallel geschaltet sind; - jeweils eine Kammer (20) umfasst eine Wand, die in der Kammer (20) angeordnete Batteriezellen (14) lateral umlaufend und einschließend umschließt und vorzugsweise hergestellt ist aus einem thermisch leitenden und insbesondere elektrisch isolierenden Material, gegebenenfalls aus Kunststoff.Battery module (10) after Claim 1 comprising at least one of the following features: - the first and the second contacting plate (12, 13) are respectively partially or continuously electrically conductive, whereby battery cells (14) are connected in regions or continuously in parallel; - Each one chamber (20) comprises a wall which in the chamber (20) arranged battery cells (14) laterally encircling and enclosing and is preferably made of a thermally conductive and in particular electrically insulating material, optionally made of plastic. Batteriemodul (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder 2, umfassend mindestens eines der folgenden Merkmale: - der jeweilige Wärmeabführkanal (18) ist von einem Kühlmedium, vorzugsweise einer Kühlflüssigkeit oder möglicherweise Luft durchströmbar, zum Kühlen anliegender Batteriezellen (14); - das Zirkulationssystem weist Anschlüsse auf mittels welchen das Kühlmedium, vorzugsweise Kühlflüssigkeit, einer Kammer (20) zuführbar und/oder aus dieser abführbar ist, und vorzugsweise die Anschlüsse oberhalb der ersten oder unterhalb der zweiten Kontaktierungsplatte (13) angeordnet sind; - die Anschlüsse umfassen einen Zulauf oder mehrere, vorzugsweise mindestens zwei, fünf oder zehn, Zuläufe, zum Zuführen der Kühlflüssigkeit in jeweils eine Kammer; - die Anschlüsse umfassen einen Ablauf oder mehrere, vorzugsweise mindestens zwei, fünf oder zehn, Abläufe, zum Abführen des Kühlmediums von jeweils einer Kammer; - in jeweils einem Wärmeabführkanal (18) ist ein Füllmaterial einbringbar oder eingebracht, mittels welchem ein Strömungsquerschnitt des Wärmeabführkanals (18) verringert werden kann, wodurch eine Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmediums erhöht werden kann.Battery module (10) after at least one of Claims 1 or 2 comprising at least one of the following features: - the respective heat removal channel (18) is traversed by a cooling medium, preferably a cooling liquid or possibly air, for cooling adjoining battery cells (14); - The circulation system has connections by means of which the cooling medium, preferably cooling liquid, a chamber (20) can be fed and / or discharged therefrom, and preferably the terminals above the first or below the second contacting plate (13) are arranged; - The connections comprise one or more, preferably at least two, five or ten, feeds, for supplying the cooling liquid in each case a chamber; - The connections comprise one or more, preferably at least two, five or ten, drains, for discharging the cooling medium from each chamber; - In each case a heat removal channel (18), a filler material can be introduced or introduced, by means of which a flow cross-section of the Wärmeabführkanals (18) can be reduced, whereby a flow rate of the cooling medium can be increased. Batteriemodul (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend mindestens eines der folgenden Merkmale: - die Batteriezellen (14) sind derart angeordnet, dass die äußere Umfangsfläche jeweils einer, von benachbarten Batteriezellen (14) vollständig umgebenen, Batteriezelle (14.5) berührt äußere Umfangsflächen von mindestens drei oder vier, vorzugsweise von sechs, benachbarten Batteriezellen (14); - die Batteriezellen (14) sind derart angeordnet, dass die äußere Umfangsfläche jeweils einer, von benachbarten Batteriezellen unvollständig umgebenen, Batteriezelle berührt äußere Umfangsflächen von mindestens zwei, drei oder vier benachbarten Batteriezellen.Battery module (10) according to at least one of the preceding claims, comprising at least one of the following features: - The battery cells (14) are arranged such that the outer peripheral surface of each one of adjacent battery cells (14) completely surrounded, battery cell (14.5) touches outer peripheral surfaces of at least three or four, preferably six, adjacent battery cells (14); - The battery cells (14) are arranged such that the outer peripheral surface of each one of adjacent battery cells incompletely surrounded, battery cell touches outer peripheral surfaces of at least two, three or four adjacent battery cells. Batteriemodul (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - die äußere Umfangsfläche einer Batteriezelle (14) die Umfangsfläche einer benachbarten Batteriezelle (14) in einem linienförmigen oder streifenförmigen Kontaktbereich berührt.Battery module (10) according to at least one of the preceding claims, wherein - The outer peripheral surface of a battery cell (14) contacts the peripheral surface of an adjacent battery cell (14) in a line-shaped or strip-shaped contact region. Batteriemodul (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend mindestens eines der folgenden Merkmale: - jeweils eine Batteriezelle weist einen Pluspol am ersten Ende, einen Minuspol am zweiten Ende und ein Zellgehäuse (14.1) auf, wobei der Pluspol mit der ersten Kontaktierungsplatte und der Minuspol mit der zweiten Kontaktierungsplatte jeweils direkt verbunden sind; - der Pluspol (14.2) ist mit der ersten Kontaktierungsplatte (12) und der Minuspol (14.3) ist mit der zweiten Kontaktierungsplatte (13) jeweils direkt verbunden.Battery module (10) according to at least one of the preceding claims, comprising at least one of the following features: - Each one battery cell has a positive pole at the first end, a negative terminal at the second end and a cell housing (14.1), wherein the positive pole with the first contacting plate and the negative pole with the second contacting plate are each directly connected; - The positive pole (14.2) is connected to the first contacting plate (12) and the negative pole (14.3) is directly connected to the second contacting plate (13). Batteriemodul (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - das Zellgehäuse (14.1) gegenüber der ersten Kontaktierungsplatte (12) elektrisch isoliert ist.Battery module (10) according to at least one of the preceding claims, wherein - The cell housing (14.1) opposite the first contacting plate (12) is electrically insulated. Batteriemodul (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend mindestens eines der folgenden Merkmale: - der, vorzugsweise als eine Erhebung einer Stirnfläche der Batteriezelle (14) an dem ersten Ende ausgebildete, Pluspol (14.2) jeweils einer Batteriezelle (14) ist mit der ersten Kontaktierungsplatte (12) untrennbar verbunden, insbesondere mittels Laserschweißen; - der Minuspol (14.3) jeweils einer Batteriezelle (14) ist mit der zweiten Kontaktierungsplatte (13) untrennbar verbunden, vorzugsweise mittels Laserschweißen.Battery module (10) according to at least one of the preceding claims, comprising at least one of the following features: - the, preferably as a survey of an end face of the battery cell (14) formed at the first end, plus pole (14.2) each of a battery cell (14) is inseparably connected to the first contacting plate (12), in particular by means of laser welding; - The negative pole (14.3) in each case a battery cell (14) is inseparably connected to the second contacting plate (13), preferably by means of laser welding. Batteriemodulstapel für ein Kraftfahrzeug umfassend mehrere axial aufeinander gestapelte Batteriemodule (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vorzugsweise die Batteriemodule (10) elektrisch in Serie geschaltet sind.Battery module stack for a motor vehicle comprising a plurality of axially stacked battery modules (10) according to at least one of the preceding claims, wherein preferably the battery modules (10) are electrically connected in series. Kraftfahrzeug mit einem Batteriemodulstapel nach dem vorhergehenden Anspruch.Motor vehicle with a battery module stack according to the preceding claim.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024125997A1 (en) * 2022-12-14 2024-06-20 Robert Bosch Gmbh Energy storage unit for an electrical consumer

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010013021A1 (en) * 2010-03-26 2011-09-29 Daimler Ag Cell group i.e. rechargeable battery pack, for battery to provide electrical power to electric drive motor of e.g. hybrid car, has cell poles formed at head and bottom of single cells, respectively, where cells are surrounded by sheathing
DE102011101022A1 (en) * 2011-05-10 2012-11-15 Volkswagen Aktiengesellschaft Battery pack mounted in motor vehicle e.g. electric vehicle, has device for electrical contact with positive terminal or device for electrical contact with negative pole, which is integrated in bottom side of housing
DE102014206646A1 (en) * 2014-04-07 2015-10-08 Robert Bosch Gmbh Energy storage unit, in particular battery module, and energy storage system with a plurality of energy storage units
DE102015013377A1 (en) 2015-10-18 2017-04-20 Kreisel Electric GmbH Temperature control device for a battery system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010013021A1 (en) * 2010-03-26 2011-09-29 Daimler Ag Cell group i.e. rechargeable battery pack, for battery to provide electrical power to electric drive motor of e.g. hybrid car, has cell poles formed at head and bottom of single cells, respectively, where cells are surrounded by sheathing
DE102011101022A1 (en) * 2011-05-10 2012-11-15 Volkswagen Aktiengesellschaft Battery pack mounted in motor vehicle e.g. electric vehicle, has device for electrical contact with positive terminal or device for electrical contact with negative pole, which is integrated in bottom side of housing
DE102014206646A1 (en) * 2014-04-07 2015-10-08 Robert Bosch Gmbh Energy storage unit, in particular battery module, and energy storage system with a plurality of energy storage units
DE102015013377A1 (en) 2015-10-18 2017-04-20 Kreisel Electric GmbH Temperature control device for a battery system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024125997A1 (en) * 2022-12-14 2024-06-20 Robert Bosch Gmbh Energy storage unit for an electrical consumer

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