DE102018118562A1 - BATTERY MODULE AND MANUFACTURING METHOD - Google Patents

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Alexander Hahn
Wolfgang Söder
Christian Gruber
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Lisa Draexlmaier GmbH
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Lisa Draexlmaier GmbH
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriemodul (100, 200, 300, 400) zur Bereitstellung elektrischer Energie, mit einer ersten Anzahl von Energiespeicherzellen (102, 103, 104, 105, 106, 202, 203, 204, 205, 206, 302, 303, 304, 305, 306, 402, 403, 404, 405, 406), einer zweiten Anzahl von kontaktlosen Temperatursensoren (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408), und einem Gehäuse (101, 201, 301, 401), wobei die Energiespeicherzellen (102, 103, 104, 105, 106, 202, 203, 204, 205, 206, 302, 303, 304, 305, 306, 402, 403, 404, 405, 406) in dem Gehäuse (101, 201, 301, 401) angeordnet sind und wobei die Temperatursensoren (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) in dem Gehäuse (101, 201, 301, 401) angeordnet sind und wobei mindestens einer der Temperatursensoren (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) ausgebildet ist, die Temperatur mindestens einer der Energiespeicherzellen (102, 103, 104, 105, 106, 202, 203, 204, 205, 206, 302, 303, 304, 305, 306, 402, 403, 404, 405, 406) zu erfassen. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein entsprechendes Herstellverfahren.The invention relates to a battery module (100, 200, 300, 400) for providing electrical energy, with a first number of energy storage cells (102, 103, 104, 105, 106, 202, 203, 204, 205, 206, 302, 303 , 304, 305, 306, 402, 403, 404, 405, 406), a second number of contactless temperature sensors (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408), and a housing ( 101, 201, 301, 401), the energy storage cells (102, 103, 104, 105, 106, 202, 203, 204, 205, 206, 302, 303, 304, 305, 306, 402, 403, 404, 405 , 406) are arranged in the housing (101, 201, 301, 401) and the temperature sensors (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) in the housing (101, 201, 301, 401) and at least one of the temperature sensors (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) is formed, the temperature of at least one of the energy storage cells (102, 103, 104, 105 , 106, 202, 203, 204, 205, 206, 302, 303, 304, 305, 306, 402, 403 , 404, 405, 406). The present invention further relates to a corresponding manufacturing method.

Description

Technisches GebietTechnical field

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriemodul und ein Herstellverfahren für ein erfindungsgemäßes Batteriemodul.The present invention relates to a battery module and a manufacturing method for a battery module according to the invention.

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden hauptsächlich in Verbindung mit Batteriemodulen für Elektrofahrzeuge erläutert. Es versteht sich aber, dass die vorliegende Erfindung auch in Batteriemodulen für andere Anwendungen eingesetzt werden kann.The present invention is explained below mainly in connection with battery modules for electric vehicles. However, it goes without saying that the present invention can also be used in battery modules for other applications.

In modernen Fahrzeugen werden insbesondere zur Reduktion des Kraftstoffverbrauchs verstärkt Elektromotoren als Antriebsmotoren eingesetzt. Zur Versorgung der Elektromotoren mit elektrischer Energie können z.B. Batterien oder Brennstoffzellen genutzt werden.In modern vehicles, electric motors are increasingly used as drive motors, in particular to reduce fuel consumption. To supply the electric motors with electrical energy, e.g. Batteries or fuel cells can be used.

Insbesondere bei Batterien für Elektrofahrzeuge ist eine Überwachung der korrekten Funktion der Batterie nötig, um bei Fehlern in der Batterie z.B. einen Batteriebrand zu verhindern. Folglich werden in Batterien für Elektrofahrzeuge eine Vielzahl von Sensoren, z.B. Spannungssensoren, Stromsensoren und Temperatursensoren zur Überwachung genutzt.In the case of batteries for electric vehicles in particular, monitoring of the correct functioning of the battery is necessary in order, for example, in the event of errors in the battery. to prevent a battery fire. Consequently, a variety of sensors, e.g. Voltage sensors, current sensors and temperature sensors used for monitoring.

Temperatursensoren werden üblicherweise an derjenigen Position in der Batterie angebracht, deren Temperatur überwacht werden soll, also z.B. an einer Batteriezelle. Eine Messeinrichtung ist über Kabel mit den Temperatursensoren gekoppelt und wertet deren Signal aus.Temperature sensors are usually attached to the position in the battery whose temperature is to be monitored, e.g. on a battery cell. A measuring device is coupled to the temperature sensors via cable and evaluates their signal.

Dieser Aufbau ist sehr komplex und erhöht den Montageaufwand für eine solche Batterie.This structure is very complex and increases the assembly effort for such a battery.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Einsatz konstruktiv möglichst einfacher Mittel die Komplexität einer Fahrzeugbatterie zu reduzieren.It is therefore an object of the invention to reduce the complexity of a vehicle battery using means that are structurally as simple as possible.

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben. Insbesondere können die unabhängigen Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein.The object is solved by the subject matter of the independent claims. Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims, the description and the accompanying figures. In particular, the independent claims of one category of claims can also be developed analogously to the dependent claims of another category of claims.

Ein erfindungsgemäßes Batteriemodul zur Bereitstellung elektrischer Energie weist eine erste Anzahl, also eine oder mehrere, von Energiespeicherzellen, eine zweite Anzahl, also ebenfalls eine oder mehrere, von kontaktlosen Temperatursensoren und ein Gehäuse auf, wobei die Energiespeicherzellen in dem Gehäuse angeordnet sind und wobei die Temperatursensoren in dem Gehäuse angeordnet sind und wobei mindestens einer der Temperatursensoren ausgebildet ist, die Temperatur mindestens einer der Energiespeicherzellen zu erfassen.A battery module according to the invention for providing electrical energy has a first number, ie one or more, of energy storage cells, a second number, also likewise one or more, of contactless temperature sensors and a housing, the energy storage cells being arranged in the housing and the temperature sensors are arranged in the housing and at least one of the temperature sensors is designed to detect the temperature of at least one of the energy storage cells.

Ein erfindungsgemäßes Herstellverfahren für ein Batteriemodul weist die folgenden Schritte auf: Bereitstellen eines Gehäuses für das Batteriemodul, Anordnen einer ersten Anzahl von Energiespeicherzellen in dem Gehäuse, und Anordnen einer zweiten Anzahl von kontaktlosen Temperatursensoren in dem Gehäuse, wobei mindestens einer der Temperatursensoren derart angeordnet wird, dass er die Temperatur mindestens einer der Energiespeicherzellen erfasst.A manufacturing method according to the invention for a battery module has the following steps: providing a housing for the battery module, arranging a first number of energy storage cells in the housing, and arranging a second number of contactless temperature sensors in the housing, at least one of the temperature sensors being arranged in this way, that it detects the temperature of at least one of the energy storage cells.

Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass Temperatursensoren in Batterien, welche an der Stelle angebracht werden müssen, an welcher die Temperatur erfasst werden soll, sehr aufwändig in der Handhabung sind. Solche herkömmlichen Temperatursensoren können z.B. direkt auf Batteriezellen aufgeklebt werden. Zur Erfassung der jeweiligen Temperatur müssen diese Temperatursensoren mit Hilfe von Kabeln mit einer Auswerteeinrichtung gekoppelt werden. Folglich gestaltet sich die Montage und die Verkabelung der Elektronik in einer solchen Batterie sehr aufwändig.The present invention is based on the finding that temperature sensors in batteries, which have to be attached at the point at which the temperature is to be recorded, are very complex to handle. Such conventional temperature sensors can e.g. can be glued directly onto battery cells. To record the respective temperature, these temperature sensors must be coupled to an evaluation device with the aid of cables. Consequently, the assembly and wiring of the electronics in such a battery is very complex.

Die vorliegende Erfindung dagegen stellt eine Möglichkeit bereit, die Temperaturen in Batteriemodulen kontaktlos zu überwachen, sodass die einzelnen Temperatursensoren an Positionen angebracht werden können, die eine dedizierte Verkabelung vereinfachen oder sogar überflüssig machen.The present invention, on the other hand, provides a possibility of contactlessly monitoring the temperatures in battery modules, so that the individual temperature sensors can be attached at positions that simplify or even make dedicated wiring unnecessary.

Dazu werden in dem Gehäuse des Batteriemoduls die einzelnen Energiespeicherzellen und die Temperatursensoren angeordnet. Die kontaktlose Erfassung der Temperatur der einzelnen Energiespeicherzellen kann somit von unterschiedlichen Positionen innerhalb des Gehäuses erfolgen, welche nicht den Positionen entsprechen müssen, an welchen die Temperaturen erfasst werden sollen.For this purpose, the individual energy storage cells and the temperature sensors are arranged in the housing of the battery module. The contactless detection of the temperature of the individual energy storage cells can thus take place from different positions within the housing, which do not have to correspond to the positions at which the temperatures are to be recorded.

Bei kontaktlosen Temperatursensoren ist lediglich eine freie Sichtlinie zwischen dem Temperatursensor und der Stelle nötig, an welcher die Temperatur erfasst werden soll. Folglich können die Positionen der Temperatursensoren sehr variabel innerhalb des Gehäuses gewählt werden und der Verkabelungsaufwand für die Sensoren entsprechend reduziert werden.With contactless temperature sensors, all that is required is a clear line of sight between the temperature sensor and the point at which the temperature is to be recorded. As a result, the positions of the temperature sensors can be selected very variably within the housing and the wiring effort for the sensors can be reduced accordingly.

Bei kontaktloser Temperaturmessung ist ferner eine potentialfreie Messung gewährleistet, wodurch die elektrische Integrität des Systems nicht beeinflusst wird.With contactless temperature measurement, a potential-free measurement is also guaranteed, which does not affect the electrical integrity of the system.

Schließlich bedarf es beim Einsatz kontaktloser Temperatursensoren keiner thermischen Kontaktierung zwischen dem Temperatursensor und dem zu vermessenden Element, z.B. durch Wärmeleitpaste oder dergleichen.Finally, when contactless temperature sensors are used, there is no need for thermal contacting between the temperature sensor and the element to be measured, e.g. by thermal paste or the like.

Weitere Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.Further embodiments and further developments result from the subclaims and from the description with reference to the figures.

In einer Ausführungsform kann das Batteriemodul eine Trägerplatine aufweisen, wobei mindestens einer der Temperatursensoren auf der Trägerplatine angeordnet ist.In one embodiment, the battery module can have a carrier board, at least one of the temperature sensors being arranged on the carrier board.

Die Trägerplatine kann z.B. dazu dienen, die einzelnen Energiespeicherzellen elektrisch zu kontaktieren. Ferner können auf der Trägerplatine auch Überwachungselemente und Sensoren angebracht sein, z.B. Stromsensoren, Spannungssensoren oder dergleichen.The carrier board can e.g. serve to make electrical contact with the individual energy storage cells. Furthermore, monitoring elements and sensors can also be attached to the carrier board, e.g. Current sensors, voltage sensors or the like.

Es versteht sich, dass die Temperatursensoren auf beiden Seiten der Trägerplatine angeordnet werden können. Ferner können die Temperatursensoren auch derart auf der Trägerplatine angeordnet werden, dass sie die Temperatur von Elementen einer möglichen Überwachungs- und/oder Steuerungseinrichtung auf der Trägerplatine überwachen können.It goes without saying that the temperature sensors can be arranged on both sides of the carrier board. Furthermore, the temperature sensors can also be arranged on the carrier board such that they can monitor the temperature of elements of a possible monitoring and / or control device on the carrier board.

Werden einige oder alle Temperatursensoren auf der Trägerplatine angeordnet, können die Temperatursensoren direkt über Leiterbahnen auf der Trägerplatine elektrisch kontaktiert werden.If some or all of the temperature sensors are arranged on the carrier board, the temperature sensors can be electrically contacted directly via conductor tracks on the carrier board.

Durch die Anordnung der Temperatursensoren auf der Trägerplatine entfällt eine dedizierte Verkabelung zu den einzelnen Temperatursensoren.The arrangement of the temperature sensors on the carrier board eliminates the need for dedicated cabling to the individual temperature sensors.

In einer weiteren Ausführungsform kann auf der Trägerplatine eine Steuereinrichtung angeordnet sein, welche ausgebildet ist, das Batteriemodul zu steuern.In a further embodiment, a control device which is designed to control the battery module can be arranged on the carrier board.

Unter einem Steuern des Batteriemoduls ist z.B. zu verstehen, dass einzelne Komponenten des Batteriemoduls überwacht und/oder gesteuert werden. Beispielsweise können Schütze auf der Trägerplatine angeordnet sein. Bei Überschreiten einer Grenztemperatur in dem Batteriemodul können die Schütze z.B. geöffnet werden. Ferner können weitere Schaltelemente zum Verschalten und Kontaktieren der einzelnen Energiespeicherzellen vorhanden sein. Die Steuereinrichtung kann folglich z.B. auch eine Kühleinrichtung aktivieren (z.B. einen Lüfter einschalten).Under control of the battery module, e.g. understand that individual components of the battery module are monitored and / or controlled. For example, contactors can be arranged on the carrier board. If a limit temperature is exceeded in the battery module, the contactors can e.g. be opened. Furthermore, there may be further switching elements for interconnecting and contacting the individual energy storage cells. The controller can thus e.g. also activate a cooling device (e.g. switch on a fan).

Es versteht sich, dass die Steuereinrichtung auch eine Kommunikationsschnittstelle, z.B. eine CAN-Schnittstelle aufweisen kann, über welche die Steuereinrichtung Anforderungen bzw. Steuerbefehle z.B. aus einem Fahrzeugnetzwerk empfangen oder absetzen kann. Entsprechend der Anforderung kann die Steuereinrichtung z.B. auch die Leistung des Batteriemoduls steuern.It is understood that the control device also has a communication interface, e.g. can have a CAN interface via which the control device requests or control commands e.g. can receive or drop from a vehicle network. According to the requirement, the control device can e.g. also control the performance of the battery module.

Die Steuereinrichtung kann z.B. auch Elemente, wie Spannungswandler, Stromsensoren und dergleichen aufweisen, deren Temperatur überwacht werden kann.The control device can e.g. also have elements such as voltage converters, current sensors and the like, the temperature of which can be monitored.

In noch einer Ausführungsform kann das Batteriemodul eine Anzahl von Batteriepaketen aufweisen, welche jeweils eine Gruppe der Energiespeicherzellen und eine Batteriepaketträgerplatine aufweisen, wobei mindestens einer der Temperatursensoren auf der Batteriepaketträgerplatine angeordnet ist.In another embodiment, the battery module can have a number of battery packs, each of which has a group of energy storage cells and a battery pack carrier board, at least one of the temperature sensors being arranged on the battery pack carrier board.

Das Batteriemodul kann aus einer Mehrzahl von Batteriepaketen aufgebaut sein, die z.B. als Baugruppen in dem Batteriemodul angeordnet sein können. Es versteht sich, dass jedes der Batteriepakete eine eigene Batteriepaketträgerplatine aufweisen kann, auf welcher Temperatursensoren angeordnet sein können. Es versteht sich, dass auf den Batteriepaketträgerplatinen ebenfalls Überwachungs- und/oder Steuereinrichtungen angeordnet sein können. Wie auch bei der oben erwähnten Trägerplatine können bei den Batteriepaketträgerplatinen die lokalen Überwachungs- und Steuerungseinrichtungen ebenfalls durch auf den Batteriepaketträgerplatinen angeordnete Temperatursensoren überwacht werden.The battery module can be constructed from a plurality of battery packs, which e.g. can be arranged as assemblies in the battery module. It goes without saying that each of the battery packs can have its own battery pack carrier board, on which temperature sensors can be arranged. It goes without saying that monitoring and / or control devices can also be arranged on the battery pack carrier boards. As with the carrier board mentioned above, the local monitoring and control devices in the battery pack carrier boards can likewise be monitored by temperature sensors arranged on the battery pack carrier boards.

Ferner kann z.B. auf der oben erwähnten Trägerplatine des Batteriemoduls eine übergeordnete Überwachungs- und Steuerungseinrichtung angeordnet sein, welche mit lokalen Überwachungs- und Steuerungseinrichtungen der Batteriepakete kommuniziert. Eine solche übergeordnete Überwachungs- und Steuerungseinrichtung kann z.B. auch BMS oder Batterie Management System genannt werden. Beispielsweise können die lokalen Überwachungs- und Steuerungseinrichtungen mit einem solchen BMS über einen Datenbus, z.B. einen CAN-Bus verbunden werden.Furthermore, e.g. A superordinate monitoring and control device can be arranged on the above-mentioned carrier board of the battery module, which communicates with local monitoring and control devices of the battery packs. Such a superordinate monitoring and control device can e.g. also called BMS or battery management system. For example, the local monitoring and control devices can be equipped with such a BMS via a data bus, e.g. a CAN bus can be connected.

Es versteht sich, dass die Funktionen der o.g. Steuereinrichtung und der hier erläuterten lokalen Überwachungs- und Steuerungseinrichtungen auch anders aufgeteilt sein können, als hier beschrieben. Beispielsweise können alle Überwachungsfunktion zentral in der Steuereinrichtung durchgeführt werden.It is understood that the functions of the above Control device and the local monitoring and control devices explained here can also be divided differently than described here. For example, all monitoring functions can be carried out centrally in the control device.

In einer weiteren Ausführungsform können die Temperatursensoren als Infrarottemperatursensoren (auch IR-Temperatursensoren) ausgeführt sein. In a further embodiment, the temperature sensors can be designed as infrared temperature sensors (also IR temperature sensors).

IR-Temperatursensoren sind Sensoren, welche sehr einfach in der Handhabung und Auswertung sind und welche z.B. direkt auf die Trägerplatinen aufgelötet werden können. Mit Hilfe von IR-Temperatursensoren können folglich Temperaturen sehr einfach und effizient erfasst werden.IR temperature sensors are sensors which are very easy to use and evaluate and which e.g. can be soldered directly onto the carrier boards. With the help of IR temperature sensors, temperatures can be measured very easily and efficiently.

In noch einer Ausführungsform kann für mindestens einen der Temperatursensoren eine Optik vorgesehen sein, welche den Erfassungsbereich des jeweiligen Temperatursensors auf einen vorgegebenen Bereich einstellt.In another embodiment, an optical system can be provided for at least one of the temperature sensors, which adjusts the detection range of the respective temperature sensor to a predetermined range.

Durch die geeignete Wahl der Optik für einen Temperatursensor kann dessen Erfassungsbereich optimal für die jeweilige Anwendung eingestellt werden.Through the appropriate choice of optics for a temperature sensor, its detection range can be optimally adjusted for the respective application.

Beispielsweise können Temperatursensoren über einer Gruppe von Energiespeicherzellen angeordnet sein. Durch eine geeignete Optik können nun die Erfassungsbereiche der einzelnen Temperatursensoren derart eingestellt werden, dass diese jeweils eine vorgegebene Anzahl von Energiespeicherzellen überwachen. Beispielsweise kann jeder Temperatursensor lediglich eine einzige Energiespeicherzelle überwachen.For example, temperature sensors can be arranged over a group of energy storage cells. Using suitable optics, the detection ranges of the individual temperature sensors can now be set such that they each monitor a predetermined number of energy storage cells. For example, each temperature sensor can monitor only a single energy storage cell.

In einer weiteren Ausführungsform können die Infrarottemperatursensoren IR-Array-Sensoren aufweisen.In a further embodiment, the infrared temperature sensors can have IR array sensors.

IR-Array-Sensoren sind Temperatursensoren, welche die Temperatur im Messfeld ortsaufgelöst gleichzeitig erfassen können. Dabei kann das Array vektorförmig, also eindimensional, oder matrixförmig, also zweidimensional, aufgebaut sein.IR array sensors are temperature sensors that can simultaneously measure the temperature in the measuring field in a spatially resolved manner. The array can be constructed in vector form, that is to say one-dimensionally, or in matrix form, that is to say two-dimensionally.

Mit einem solchen IR-Array-Sensor können also z.B. gleichzeitig mehrere nebeneinander liegende Energiespeicherzellen einzeln überwacht werden, ohne dass lediglich ein Maximal- oder Mittelwert der Temperaturen aller Energiespeicherzellen erfasst würde. Die Optik eines solchen IR-Array-Sensors kann z.B. derart ausgebildet sein, dass jeder Messpunkt eines vektorförmigen IR-Array-Sensors die Temperatur genau einer Energiespeicherzelle erfasst.With such an IR array sensor, e.g. At the same time, several energy storage cells lying next to one another are individually monitored, without merely recording a maximum or average value of the temperatures of all energy storage cells. The optics of such an IR array sensor can e.g. be designed such that each measuring point of a vector-shaped IR array sensor detects the temperature of exactly one energy storage cell.

Ferner können z.B. mit einem einzelnen IR-Array-Sensor mehrere Bauteile auf der Trägerplatine oder den Batteriepaketträgerplatinen überwacht werden. Weiterhin ist es möglich Temperaturmaxima (Hotspots) auf einem Bauteil (oder einer Zelle) zu detektieren, was zu einer besseren sicherheitsgerichteten Überwachung führt.Furthermore, e.g. multiple components on the carrier board or the battery pack carrier boards can be monitored with a single IR array sensor. Furthermore, it is possible to detect temperature maxima (hotspots) on a component (or a cell), which leads to better safety-related monitoring.

In noch einer Ausführungsform können den Temperatursensoren zugwandte Oberflächen, deren Temperaturen erfasst werden, mit einer Oberflächenbeschichtung versehen sein, welche in dem für die Temperatursensoren relevanten Bereich des infraroten Spektrums einen vorgegebenen Emissionsgrad, insbesondere von mehr als 0,8, bevorzugt von mehr als 0,9 oder von 1 aufweist.In another embodiment, surfaces facing the temperature sensors, the temperatures of which are recorded, can be provided with a surface coating which has a predetermined emissivity in the region of the infrared spectrum relevant to the temperature sensors, in particular of more than 0.8, preferably of more than 0, 9 or of 1.

Zur exakten Erfassung der Temperatur mittels Infrarottemperatursensoren ist ein Emissionsgrad von 1 ideal geeignet. Je nach Oberflächenbeschaffenheit des Elements in dem Batteriemodul, dessen Temperatur überwacht werden soll, kann dieser aber von 1 stark abweichen.An emissivity of 1 is ideally suited for exact temperature measurement using infrared temperature sensors. Depending on the surface condition of the element in the battery module, the temperature of which is to be monitored, however, this can deviate greatly from 1.

Durch die Oberflächenbeschichtung kann folglich die Temperaturerfassung vereinfacht bzw. verbessert werden.The surface coating can consequently simplify or improve the temperature detection.

Bei großen Unterschieden im Emissionsgrad der einzelnen Oberflächen kann z.B. auch eine Kalibrierung der einzelnen Temperatursensoren nötig sein. Durch die Oberflächenbeschichtung kann eine solche Kalibrierung aber entfallen.If there are large differences in the emissivity of the individual surfaces, e.g. calibration of the individual temperature sensors may also be necessary. However, such a calibration can be omitted due to the surface coating.

In einer weiteren Ausführungsform kann mindestens einer der Temperatursensoren ausgebildet sein, die Temperatur eines passiven Bauteils des Batteriemoduls zu überwachen.In a further embodiment, at least one of the temperature sensors can be designed to monitor the temperature of a passive component of the battery module.

Passive Bauteile können z.B. Stromschienen, Verschraubungen, insbesondere an den Stromschienen, oder dergleichen sein. Als passive Bauteile können insbesondere auch stromführende Bauteile des Batteriemoduls angesehen werden.Passive components can e.g. Busbars, screw connections, in particular on the busbars, or the like. Current-carrying components of the battery module can also be regarded as passive components.

Insbesondere Stromschienen können z.B. überwacht werden, um zu erkennen, wenn sich z.B. eine Koppelstelle wie eine Verschraubung löst und durch den erhöhten Übergangswiderstand dort die Temperatur steigt.In particular, busbars can e.g. monitored to detect when e.g. looses a coupling point like a screw connection and the temperature rises there due to the increased contact resistance.

Figurenlistelist of figures

Nachfolgend werden vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen:

  • 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Batteriemoduls gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Batteriemoduls gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 3 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Batteriemoduls gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 4 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Batteriemoduls gemäß der vorliegenden Erfindung; und
  • 5 ein Ablaufdiagram eines Ausführungsbeispiels eines Herstellverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
Advantageous exemplary embodiments of the invention are explained below with reference to the accompanying figures. Show it:
  • 1 a block diagram of an embodiment of a battery module according to the present invention;
  • 2 a block diagram of another embodiment of a battery module according to the present invention;
  • 3 a block diagram of another embodiment of a battery module according to the present invention;
  • 4 a block diagram of another embodiment of a battery module according to the present invention; and
  • 5 a flowchart of an embodiment of a manufacturing method according to the present invention.

Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen.The figures are merely schematic representations and serve only to explain the invention. The same or equivalent elements are provided with the same reference numerals throughout.

Detaillierte BeschreibungDetailed description

1 zeigt ein Blockschaltbild eines Batteriemoduls 100. Das Batteriemodul 100 weist ein Gehäuse 101 auf. In dem Gehäuse 101 ist eine Anzahl von Energiespeicherzellen 102, 103, 104, 105, 106 angeordnet, von denen in 1 fünf dargestellt sind. Es versteht sich, dass je nach Anforderungen jede beliebige Anzahl von Energiespeicherzellen in dem Batteriemodul 100 eingesetzt werden kann. Ferner sind in dem Gehäuse 101 zwei Temperatursensoren 107, 108 über den Energiespeicherzellen 102, 103, 104, 105, 106 angeordnet. 1 shows a block diagram of a battery module 100 , The battery module 100 has a housing 101 on. In the case 101 is a number of energy storage cells 102 . 103 . 104 . 105 . 106 arranged, of which in 1 five are shown. It goes without saying that, depending on the requirements, any number of energy storage cells in the battery module 100 can be used. Furthermore, are in the housing 101 two temperature sensors 107 . 108 above the energy storage cells 102 . 103 . 104 . 105 . 106 arranged.

Die Temperatursensoren 107, 108 sind als IR-Temperatursensoren 107, 108 ausgebildet und dienen dazu, die Temperatur der Energiespeicherzellen 102, 103, 104, 105, 106 zu erfassen. Durch die Verwendung von IR-Temperatursensoren 107, 108 kann auf einen direkten Kontakt zwischen den IR-Temperatursensoren 107, 108 und den jeweiligen Energiespeicherzellen 102, 103, 104, 105, 106 verzichtet werden. Es wird lediglich eine Sichtlinie zwischen den IR-Temperatursensoren 107, 108 und den Energiespeicherzellen 102, 103, 104, 105, 106 benötigt. Es versteht sich, dass - obwohl nicht separat dargestellt - eine Optik für die IR-Temperatursensoren 107, 108 bereitgestellt werden kann, welche den Erfassungsbereich der IR-Temperatursensoren 107, 108 entsprechend einstellt, sodass die gewünschte Temperatur erfasst wird.The temperature sensors 107 . 108 are as IR temperature sensors 107 . 108 trained and serve the temperature of the energy storage cells 102 . 103 . 104 . 105 . 106 capture. By using IR temperature sensors 107 . 108 can result in direct contact between the IR temperature sensors 107 . 108 and the respective energy storage cells 102 . 103 . 104 . 105 . 106 to be dispensed with. There will only be a line of sight between the IR temperature sensors 107 . 108 and the energy storage cells 102 . 103 . 104 . 105 . 106 needed. It goes without saying that - although not shown separately - optics for the IR temperature sensors 107 . 108 can be provided, which covers the detection range of the IR temperature sensors 107 . 108 set accordingly so that the desired temperature is recorded.

Es versteht sich, dass zusätzlich zu den dargestellten Elementen weitere Elemente, wie z.B. eine Auswerteschaltung bzw. -Logik für die IR-Temperatursensoren 107, 108 und/oder eine Abschalteinrichtung vorgesehen werden kann.It goes without saying that in addition to the elements shown, further elements, such as, for example, an evaluation circuit or logic for the IR temperature sensors 107 . 108 and / or a shutdown device can be provided.

2 zeigt ein Blockschaltbild eines Batteriemoduls 200. Das Batteriemodul 200 basiert auf dem Batteriemodul 100. Folglich weist das Batteriemodul 200 ebenfalls ein Gehäuse 201 auf, in welchem Energiespeicherzellen 202, 203, 204, 205, 206 angeordnet sind. In dem Batteriemodul 200 sind ebenfalls zwei Temperatursensoren 207, 208 über den Energiespeicherzellen 202, 203, 204, 205, 206 angeordnet. Zusätzlich weist das Batteriemodul 200 eine Trägerplatine 210 auf, auf der eine Steuereinrichtung 211 und ein weiterer Temperatursensor 212 angeordnet sind. 2 shows a block diagram of a battery module 200 , The battery module 200 is based on the battery module 100 , As a result, the battery module 200 also a housing 201 on what energy storage cells 202 . 203 . 204 . 205 . 206 are arranged. In the battery module 200 are also two temperature sensors 207 . 208 above the energy storage cells 202 . 203 . 204 . 205 . 206 arranged. In addition, the battery module 200 a carrier board 210 on which a control device 211 and another temperature sensor 212 are arranged.

Die Steuereinrichtung 211 dient der Überwachung und Steuerung des Batteriemoduls 200. Folglich kann die Steuereinrichtung 211 z.B. die Temperatursensoren 207, 208, 212 auswerten und z.B. eine Abschaltung des Batteriemoduls 200 veranlassen, wenn die Temperaturen über einem vorgegebenen Grenzwert liegen. Ferner kann die Steuereinrichtung 211 z.B. eine Leistungssteuerung, ein Loadbalancing und dergleichen durchführen. Es versteht sich, dass die Steuereinrichtung 211 dazu unterschiedliche - nicht separat dargestellte - Elemente aufweisen kann, z.B. Strom-/Spannungssensoren, Spannungswandler, Schütze, Relais und dergleichen.The control device 211 is used to monitor and control the battery module 200 , Consequently, the control device 211 eg the temperature sensors 207 . 208 . 212 evaluate and, for example, a shutdown of the battery module 200 initiate if the temperatures are above a specified limit. Furthermore, the control device 211 eg perform power control, load balancing and the like. It is understood that the control device 211 can also have different elements (not shown separately), for example current / voltage sensors, voltage converters, contactors, relays and the like.

Die Trägerplatine 210 kann z.B. auch die elektrische Kontaktierung der einzelnen Energiespeicherzellen 202, 203, 204, 205, 206 vornehmen. Dazu können entsprechende Leiterbahnen und Kontaktflächen oder Kontaktelemente vorgesehen werden.The carrier board 210 can, for example, also make electrical contact with the individual energy storage cells 202 . 203 . 204 . 205 . 206 make. Corresponding conductor tracks and contact areas or contact elements can be provided for this purpose.

Durch die Trägerplatine 210 wird der Aufbau bzw. die Produktion des Batteriemoduls 200 deutlich vereinfacht. Nach der Positionierung der Energiespeicherzellen 202, 203, 204, 205, 206 in dem Gehäuse 201 kann die Trägerplatine 210 mit den Temperatursensoren 207, 208, 212 in das Gehäuse 201 eingesetzt werden, ohne dass eine separate Verkabelung der Energiespeicherzellen 202, 203, 204, 205, 206 oder der Temperatursensoren 207, 208, 212 nötig wäre.Through the carrier board 210 the construction or production of the battery module 200 significantly simplified. After positioning the energy storage cells 202 . 203 . 204 . 205 . 206 in the housing 201 can the carrier board 210 with the temperature sensors 207 . 208 . 212 in the housing 201 can be used without separate wiring of the energy storage cells 202 . 203 . 204 . 205 . 206 or the temperature sensors 207 . 208 . 212 would be necessary.

3 zeigt ein Blockschaltbild eines Batteriemoduls 300. Das Batteriemodul 300 basiert auf dem Batteriemodul 200. Folglich weist das Batteriemodul 300 ebenfalls ein Gehäuse 301 auf, in welchem Energiespeicherzellen 302, 303, 304, 305, 306 angeordnet sind. In dem Batteriemodul 300 sind ebenfalls zwei Temperatursensoren 307, 308 über den Energiespeicherzellen 302, 303, 304, 305, 306 angeordnet und das Batteriemodul 300 weist eine Trägerplatine 310 auf, auf der eine Steuereinrichtung 311 und der Temperatursensor 312 angeordnet sind. 3 shows a block diagram of a battery module 300 , The battery module 300 is based on the battery module 200 , As a result, the battery module 300 also a housing 301 on what energy storage cells 302 . 303 . 304 . 305 . 306 are arranged. In the battery module 300 are also two temperature sensors 307 . 308 above the energy storage cells 302 . 303 . 304 . 305 . 306 arranged and the battery module 300 has a carrier board 310 on which a control device 311 and the temperature sensor 312 are arranged.

Im Unterschied zu dem Batteriemodul 200 sind bei dem Batteriemodul 300 die einzelnen Energiespeicherzellen 302, 303, 304, 305, 306 gruppenweise in Batteriepaketen 315, 316 angeordnet. Jedes der Batteriepakete 315, 316 weist eine Batteriepaketträgerplatine 313, 314 auf, welche den entsprechenden Temperatursensor 307, 308 trägt. Die Batteriepakete 315, 316 bilden folglich Baugruppen, welche beim Aufbau des Batteriemoduls 300 einfach in dem Gehäuse 301 installiert werden können.In contrast to the battery module 200 are with the battery module 300 the individual energy storage cells 302 . 303 . 304 . 305 . 306 in groups in battery packs 315 . 316 arranged. Each of the battery packs 315 . 316 has a battery pack carrier board 313 . 314 on which the corresponding temperature sensor 307 . 308 wearing. The battery packs 315 . 316 consequently form assemblies which when building the battery module 300 simply in the housing 301 can be installed.

Es versteht sich, dass die Batteriepaketträgerplatinen 313, 314 auch aktive Elemente, wie z.B. Steuereinrichtungen, Strom-/Spannungssensoren und elektrische Verbindungen zu der Trägerplatine 310 oder dergleichen aufweisen können.It is understood that the battery pack carrier boards 313 . 314 also active elements such as control devices, current / voltage sensors and electrical connections to the carrier board 310 or the like.

4 zeigt ein Blockschaltbild eines Batteriemoduls 400. Das Batteriemodul 400 basiert auf dem Batteriemodul 100. Folglich weist das Batteriemodul 400 ein Gehäuse 401 auf, in welchem Energiespeicherzellen 402, 403, 404, 405, 406 angeordnet sind. In dem Batteriemodul 400 sind ebenfalls zwei Temperatursensoren 407, 408 über den Energiespeicherzellen 402, 403, 404, 405, 406 angeordnet. 4 shows a block diagram of a battery module 400 , The battery module 400 is based on the battery module 100 , As a result, the battery module 400 a housing 401 on what energy storage cells 402 . 403 . 404 . 405 . 406 are arranged. In the battery module 400 are also two temperature sensors 407 . 408 above the energy storage cells 402 . 403 . 404 . 405 . 406 arranged.

Bei den Temperatursensoren 407, 408 des Batteriemoduls 400 handelt es sich allerdings nicht um einfache IR-Temperatursensoren. Vielmehr sind die Temperatursensoren 407, 408 als IR-Array-Sensoren 407, 408 ausgebildet. Die IR-Array-Sensoren 407, 408 sind Temperatursensoren 407, 408, die Temperaturen für unterschiedliche Punkte erfassen können. Dabei ist es möglich, dass die IR-Array-Sensoren 407, 408 vektorartig ausgebildet sind, also die Temperaturen unterschiedlicher Punkte in einer Zeile erfassen. Es versteht sich, dass die IR-Array-Sensoren 407, 408 auch matrixartig ausgebildet sein können. Solche matrixartigen IR-Array-Sensoren 407, 408 können Temperaturen in Zeilen und Spalten erfassen. Die kann z.B. zur Überwachung unterschiedlicher Elemente einer Steuereinrichtung genutzt werden.With the temperature sensors 407 . 408 of the battery module 400 however, these are not simple IR temperature sensors. Rather, the temperature sensors 407 . 408 as IR array sensors 407 . 408 educated. The IR array sensors 407 . 408 are temperature sensors 407 . 408 that can capture temperatures for different points. It is possible that the IR array sensors 407 . 408 are vector-like, that is, they record the temperatures of different points in one line. It is understood that the IR array sensors 407 . 408 can also be formed like a matrix. Such matrix-like IR array sensors 407 . 408 can record temperatures in rows and columns. This can be used, for example, to monitor different elements of a control device.

Die IR-Array-Sensoren 407, 408 sind derart angeordnet, dass jeder der IR-Array-Sensoren 407, 408 die Temperatur exakt einer der Energiespeicherzellen 402, 403, 404, 405, 406 erfasst.The IR array sensors 407 . 408 are arranged so that each of the IR array sensors 407 . 408 the temperature of exactly one of the energy storage cells 402 . 403 . 404 . 405 . 406 detected.

Zur verbesserten Erfassung der Temperaturerfassung können die Oberflächen der Bauteile, deren Temperaturen erfasst werden sollen, mit einer Oberflächenbeschichtung 418 versehen werden (der Übersichtlichkeit halber nur bei Energiespeicherzelle 402 mit einem Bezugszeichen versehen). Die Oberflächenbeschichtung 418 hat in dem für die Temperatursensoren 407, 408 relevanten Bereich des infraroten Spektrums einen vorgegebenen Emissionsgrad. Dieser kann z.B. mehr als 0,8, bevorzugt von mehr als 0,9 oder von 1 sein.To improve the detection of the temperature, the surfaces of the components whose temperatures are to be recorded can be coated with a surface 418 be provided (for the sake of clarity, only for energy storage cells 402 provided with a reference number). The surface coating 418 has in that for the temperature sensors 407 . 408 relevant range of the infrared spectrum a predetermined emissivity. This can be, for example, more than 0.8, preferably more than 0.9 or 1.

Es versteht sich, dass die Merkmale der oben erläuterten Ausführungsbeispiele frei miteinander kombiniert werden können. Beispielsweise kann die Oberflächenbeschichtung 418 in allen Ausführungsformen, und nicht nur für die Energiespeicherzellen, genutzt werden. Gleiches gilt für die IR-Array-Sensoren 407, 408.It goes without saying that the features of the exemplary embodiments explained above can be freely combined with one another. For example, the surface coating 418 in all embodiments, and not only for the energy storage cells. The same applies to the IR array sensors 407 . 408 ,

Zum leichteren Verständnis werden in der folgenden Beschreibung die Bezugszeichen zu den 1-4 als Referenz beibehalten.For ease of understanding, the reference numerals to the 1-4 retained for reference.

5 zeigt ein Ablaufdiagram eines Ausführungsbeispiels eines Herstellverfahrens für ein Batteriemodul 100, 200, 300, 400 gemäß der vorliegenden Erfindung. 5 shows a flowchart of an embodiment of a manufacturing method for a battery module 100 . 200 . 300 . 400 according to the present invention.

In einem ersten Schritt S1 des Bereitstellens wird ein Gehäuse 101, 201, 301, 401 für das Batteriemodul 100, 200, 300, 400 bereitgestellt. In einem zweiten Schritt S2 des Anordnens wird eine erste Anzahl von Energiespeicherzellen 102, 103, 104, 105, 106, 202, 203, 204, 205, 206, 302, 303, 304, 305, 306, 402, 403, 404, 405, 406 in dem Gehäuse 101, 201, 301, 401 angeordnet. In einem dritten Schritt S3 des Anordnens wird eine zweite Anzahl von kontaktlosen Temperatursensoren 107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408 in dem Gehäuse 101, 201, 301, 401 angeordnet. In dem dritten Schritt S3 des Anordnens wird mindestens einer der Temperatursensoren 107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408 derart angeordnet, dass er die Temperatur mindestens einer der Energiespeicherzellen 102, 103, 104, 105, 106, 202, 203, 204, 205, 206, 302, 303, 304, 305, 306, 402, 403, 404, 405, 406 erfasst.In a first step S1 providing a case 101 . 201 . 301 . 401 for the battery module 100 . 200 . 300 . 400 provided. In a second step S2 arranging a first number of energy storage cells 102 . 103 . 104 . 105 . 106 . 202 . 203 . 204 . 205 . 206 . 302 . 303 . 304 . 305 . 306 . 402 . 403 . 404 . 405 . 406 in the housing 101 . 201 . 301 . 401 arranged. In a third step S3 arranging a second number of contactless temperature sensors 107 . 108 . 207 . 208 . 212 . 307 . 308 . 312 . 407 . 408 in the housing 101 . 201 . 301 . 401 arranged. In the third step S3 arranging at least one of the temperature sensors 107 . 108 . 207 . 208 . 212 . 307 . 308 . 312 . 407 . 408 arranged such that it detects the temperature of at least one of the energy storage cells 102 . 103 . 104 . 105 . 106 . 202 . 203 . 204 . 205 . 206 . 302 . 303 . 304 . 305 . 306 . 402 . 403 . 404 . 405 . 406 detected.

Das Herstellverfahren kann ferner das Anordnen einer Trägerplatine 210, 310 in dem Gehäuse 101, 201, 301, 401 aufweisen. Dabei kann mindestens einer der Temperatursensoren 107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408 auf der Trägerplatine 210, 310 angeordnet werden. Es versteht sich, dass auch alle Temperatursensoren 107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408 auf der Trägerplatine 210, 310 angeordnet werden können.The manufacturing process can also include arranging a carrier board 210 . 310 in the housing 101 . 201 . 301 . 401 exhibit. At least one of the temperature sensors can be used 107 . 108 . 207 . 208 . 212 . 307 . 308 . 312 . 407 . 408 on the carrier board 210 . 310 to be ordered. It goes without saying that all temperature sensors 107 . 108 . 207 . 208 . 212 . 307 . 308 . 312 . 407 . 408 on the carrier board 210 . 310 can be arranged.

Auf der Trägerplatine 210, 310 kann ferner eine Steuereinrichtung 211, 311 angeordnet werden, welche das Batteriemodul 100, 200, 300, 400 steuert. Folglich kann mindestens einer der Temperatursensoren 107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408 auf der Trägerplatine 210, 310 derart angeordnet werden, dass er die Temperatur der Steuereinrichtung 211, 311 bzw. einzelner Komponenten der Steuereinrichtung 211, 311 erfasst.On the carrier board 210 . 310 can also be a control device 211 . 311 be arranged, which the battery module 100 . 200 . 300 . 400 controls. Consequently, at least one of the temperature sensors 107 . 108 . 207 . 208 . 212 . 307 . 308 . 312 . 407 . 408 on the carrier board 210 . 310 be arranged such that it is the temperature of the control device 211 . 311 or individual components of the control device 211 . 311 detected.

Um die Produktion des Batteriemoduls 100, 200, 300, 400 zu vereinfachen, können die Energiespeicherzellen 102, 103, 104, 105, 106, 202, 203, 204, 205, 206, 302, 303, 304, 305, 306, 402, 403, 404, 405, 406 in Gruppen in einer Anzahl von Batteriepaketen 315, 316 angeordnet werden. Jedes der Batteriepakete 315, 316 stellt also ein Bauteil bzw. ein Subelement des Batteriemoduls 100, 200, 300, 400 dar. In den Batteriepaketen 315, 316 kann jeweils eine Batteriepaketträgerplatine 313, 314 angeordnet werden. Auf diesen Batteriepaketträgerplatinen 313, 314 kann wiederum mindestens einer der Temperatursensoren 107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408 angeordnet werden, z.B. um die Temperatur der Energiespeicherzellen 102, 103, 104, 105, 106, 202, 203, 204, 205, 206, 302, 303, 304, 305, 306, 402, 403, 404, 405, 406 des jeweiligen Batteriepakets 315, 316 zu erfassen.To the production of the battery module 100 . 200 . 300 . 400 can simplify the energy storage cells 102 . 103 . 104 . 105 . 106 . 202 . 203 . 204 . 205 . 206 . 302 . 303 . 304 . 305 . 306 . 402 . 403 . 404 . 405 . 406 in groups in a number of battery packs 315 . 316 to be ordered. Each of the battery packs 315 . 316 thus represents a component or a sub-element of the battery module 100 . 200 . 300 . 400 in the battery packs 315 . 316 can each have a battery pack carrier board 313 . 314 to be ordered. On these battery pack carrier boards 313 . 314 can turn at least one of the temperature sensors 107 . 108 . 207 . 208 . 212 . 307 . 308 . 312 . 407 . 408 can be arranged, for example, around the temperature of the energy storage cells 102 . 103 . 104 . 105 . 106 . 202 . 203 . 204 . 205 . 206 . 302 . 303 . 304 . 305 . 306 . 402 . 403 . 404 . 405 . 406 of the respective battery pack 315 . 316 capture.

Die Temperatursensoren 107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408 können z.B. Infrarottemperatursensoren 107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408 aufweisen. Für einen oder mehrere der Temperatursensoren 107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408 kann ferner eine Optik vorgesehen werden, welche den Erfassungsbereich des jeweiligen Temperatursensors 107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408 auf einen vorgegebenen Bereich einstellt. Ferner können als Infrarottemperatursensoren 107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408 auch sogenannte IR-Array-Sensoren 407, 408 genutzt werden.The temperature sensors 107 . 108 . 207 . 208 . 212 . 307 . 308 . 312 . 407 . 408 can, for example, infrared temperature sensors 107 . 108 . 207 . 208 . 212 . 307 . 308 . 312 . 407 . 408 exhibit. For one or more of the temperature sensors 107 . 108 . 207 . 208 . 212 . 307 . 308 . 312 . 407 . 408 an optical system can also be provided which covers the detection range of the respective temperature sensor 107 . 108 . 207 . 208 . 212 . 307 . 308 . 312 . 407 . 408 set to a predetermined range. Can also be used as infrared temperature sensors 107 . 108 . 207 . 208 . 212 . 307 . 308 . 312 . 407 . 408 also so-called IR array sensors 407 . 408 be used.

Um die Temperaturerfassung zu verbessern, können den Temperatursensoren 107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408 zugwandte Oberflächen, deren Temperaturen erfasst werden, mit einer Oberflächenbeschichtung 418 versehen werden, welche in dem für die Temperatursensoren 107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408 relevanten Bereich des infraroten Spektrums einen vorgegebenen Emissionsgrad, insbesondere von mehr als 0,8, bevorzugt von mehr als 0,9 oder von 1 aufweist.To improve temperature detection, the temperature sensors 107 . 108 . 207 . 208 . 212 . 307 . 308 . 312 . 407 . 408 tensile-facing surfaces, the temperatures of which are recorded, with a surface coating 418 be provided, which in the for the temperature sensors 107 . 108 . 207 . 208 . 212 . 307 . 308 . 312 . 407 . 408 relevant range of the infrared spectrum has a predetermined emissivity, in particular of more than 0.8, preferably of more than 0.9 or of 1.

Es versteht sich, dass die Temperatursensoren 107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408 nicht nur die Temperaturen der Energiespeicherzellen 102, 103, 104, 105, 106, 202, 203, 204, 205, 206, 302, 303, 304, 305, 306, 402, 403, 404, 405, 406 überwachen können. Beispielsweise kann mindestens einer der Temperatursensoren 107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408 angeordnet werden, die Temperatur eines passiven Bauteils des Batteriemoduls 100, 200, 300, 400, z.B. einer Schraubverbindung einer Stromschiene, zu überwachen.It is understood that the temperature sensors 107 . 108 . 207 . 208 . 212 . 307 . 308 . 312 . 407 . 408 not just the temperatures of the energy storage cells 102 . 103 . 104 . 105 . 106 . 202 . 203 . 204 . 205 . 206 . 302 . 303 . 304 . 305 . 306 . 402 . 403 . 404 . 405 . 406 can monitor. For example, at least one of the temperature sensors 107 . 108 . 207 . 208 . 212 . 307 . 308 . 312 . 407 . 408 are arranged, the temperature of a passive component of the battery module 100 . 200 . 300 . 400 , eg a screw connection of a busbar.

Da es sich bei der vorhergehend detailliert beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren um Ausführungsbeispiele handelt, können sie in üblicher Weise vom Fachmann in einem weiten Umfang modifiziert werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind die mechanischen Anordnungen und die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander lediglich beispielhaft.Since the devices and methods described in detail above are exemplary embodiments, they can be modified in a conventional manner to a large extent by the person skilled in the art without departing from the scope of the invention. In particular, the mechanical arrangements and the size relationships of the individual elements to one another are only examples.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100, 200, 300, 400100, 200, 300, 400
Batteriemodulbattery module
101, 201, 301, 401101, 201, 301, 401
Gehäusecasing
102, 103, 104, 105, 106102, 103, 104, 105, 106
EnergiespeicherzelleEnergy storage cell
202, 203, 204, 205, 206202, 203, 204, 205, 206
EnergiespeicherzelleEnergy storage cell
302, 303, 304, 305, 306302, 303, 304, 305, 306
EnergiespeicherzelleEnergy storage cell
402, 403, 404, 405, 406402, 403, 404, 405, 406
EnergiespeicherzelleEnergy storage cell
107, 108, 207, 208, 212107, 108, 207, 208, 212
Temperatursensortemperature sensor
307, 308, 312, 407, 408307, 308, 312, 407, 408
Temperatursensortemperature sensor
210, 310210, 310
Trägerplatinecarrier board
211, 311211, 311
Steuereinrichtungcontrol device
313, 314313, 314
BatteriepaketträgerplatineBattery pack carrier board
315, 316315, 316
Batteriepaketbattery pack
418418
Oberflächenbeschichtungsurface coating

Claims (15)

Batteriemodul (100, 200, 300, 400) zur Bereitstellung elektrischer Energie, mit einer ersten Anzahl von Energiespeicherzellen (102, 103, 104, 105, 106, 202, 203, 204, 205, 206, 302, 303, 304, 305, 306, 402, 403, 404, 405, 406), einer zweiten Anzahl von kontaktlosen Temperatursensoren (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408), und einem Gehäuse (101, 201, 301, 401), wobei die Energiespeicherzellen (102, 103, 104, 105, 106, 202, 203, 204, 205, 206, 302, 303, 304, 305, 306, 402, 403, 404, 405, 406) in dem Gehäuse (101, 201, 301, 401) angeordnet sind und wobei die Temperatursensoren (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) in dem Gehäuse (101, 201, 301, 401) angeordnet sind und wobei mindestens einer der Temperatursensoren (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) ausgebildet ist, die Temperatur mindestens einer der Energiespeicherzellen (102, 103, 104, 105, 106, 202, 203, 204, 205, 206, 302, 303, 304, 305, 306, 402, 403, 404, 405, 406) zu erfassen.Battery module (100, 200, 300, 400) for providing electrical energy, with a first number of energy storage cells (102, 103, 104, 105, 106, 202, 203, 204, 205, 206, 302, 303, 304, 305, 306, 402, 403, 404, 405, 406), a second number of contactless temperature sensors (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408), and a housing (101, 201, 301, 401), the energy storage cells (102, 103, 104, 105, 106, 202, 203, 204, 205, 206, 302, 303, 304, 305, 306, 402, 403, 404, 405, 406) are arranged in the housing (101, 201, 301, 401) and the temperature sensors (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) are arranged in the housing (101 , 201, 301, 401) and at least one of the temperature sensors (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) is formed, the temperature of at least one of the energy storage cells (102, 103, 104, 105, 106, 202, 203, 204, 205, 206, 302, 303, 304, 305, 306, 402, 403, 404, 405, 406). Batteriemodul (100, 200, 300, 400) nach Anspruch 1, mit einer Trägerplatine (210, 310), wobei mindestens einer der Temperatursensoren (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) auf der Trägerplatine (210, 310) angeordnet ist.Battery module (100, 200, 300, 400) after Claim 1 , with a carrier board (210, 310), at least one of the temperature sensors (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) being arranged on the carrier board (210, 310). Batteriemodul (100, 200, 300, 400) nach Anspruch 2, wobei auf der Trägerplatine (210, 310) eine Steuereinrichtung (211, 311) angeordnet ist, welche ausgebildet ist, das Batteriemodul (100, 200, 300, 400) zu steuern.Battery module (100, 200, 300, 400) after Claim 2 , A control device (211, 311), which is designed to control the battery module (100, 200, 300, 400), is arranged on the carrier board (210, 310). Batteriemodul (100, 200, 300, 400) nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einer Anzahl von Batteriepaketen (315, 316), welche jeweils eine Gruppe der Energiespeicherzellen (102, 103, 104, 105, 106, 202, 203, 204, 205, 206, 302, 303, 304, 305, 306, 402, 403, 404, 405, 406) und eine Batteriepaketträgerplatine (313, 314) aufweisen, wobei mindestens einer der Temperatursensoren (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) auf der Batteriepaketträgerplatine (313, 314) angeordnet ist.Battery module (100, 200, 300, 400) according to one of the preceding claims, with a number of battery packs (315, 316), each of which is a group of energy storage cells (102, 103, 104, 105, 106, 202, 203, 204, 205, 206, 302, 303, 304, 305, 306, 402, 403, 404, 405, 406) and a battery pack carrier board (313, 314), at least one of the temperature sensors (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) is arranged on the battery pack carrier board (313, 314). Batteriemodul (100, 200, 300, 400) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Temperatursensoren (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) als Infrarottemperatursensoren (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) ausgebildet sind.Battery module (100, 200, 300, 400) according to one of the preceding claims, wherein the temperature sensors (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) as infrared temperature sensors (107, 108, 207, 208 , 212, 307, 308, 312, 407, 408) are formed. Batteriemodul (100, 200, 300, 400) nach Anspruch 5, wobei für mindestens einen der Temperatursensoren (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) eine Optik vorgesehen ist, welche den Erfassungsbereich des jeweiligen Temperatursensors (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) auf einen vorgegebenen Bereich einstellt.Battery module (100, 200, 300, 400) after Claim 5 , wherein at least one of the temperature sensors (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) is provided with an optical system which covers the detection range of the respective temperature sensor (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) to a predetermined range. Batteriemodul (100, 200, 300, 400) nach einem der vorherigen Ansprüche 5 und 6, wobei die Infrarottemperatursensoren (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) als IR-Array-Sensoren (407, 408) ausgebildet sind.Battery module (100, 200, 300, 400) according to one of the previous ones Claims 5 and 6 , wherein the infrared temperature sensors (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) are designed as IR array sensors (407, 408). Batteriemodul (100, 200, 300, 400) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei den Temperatursensoren (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) zugwandte Oberflächen, deren Temperaturen erfasst werden, mit einer Oberflächenbeschichtung (418) versehen sind, welche in dem für die Temperatursensoren (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) relevanten Bereich des infraroten Spektrums einen vorgegebenen Emissionsgrad, insbesondere von mehr als 0,8, bevorzugt von mehr als 0,9 oder von 1 aufweist.Battery module (100, 200, 300, 400) according to one of the preceding claims, wherein the temperature sensors (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) facing surfaces, the temperatures of which are detected, with a Surface coating (418) are provided which, in the region of the infrared spectrum relevant for the temperature sensors (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408), have a predetermined emissivity, in particular of more than 0.8 , preferably of more than 0.9 or of 1. Batteriemodul (100, 200, 300, 400) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei mindestens einer der Temperatursensoren (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) ausgebildet ist, die Temperatur eines passiven Bauteils des Batteriemoduls (100, 200, 300, 400) zu überwachen.Battery module (100, 200, 300, 400) according to one of the preceding claims, wherein at least one of the temperature sensors (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) is formed, the temperature of a passive component of the battery module (100, 200, 300, 400). Herstellverfahren für ein Batteriemodul (100, 200, 300, 400), aufweisend die Schritte: Bereitstellen (S1) eines Gehäuses (101, 201, 301, 401) für das Batteriemodul (100, 200, 300, 400), Anordnen (S2) einer ersten Anzahl von Energiespeicherzellen (102, 103, 104, 105, 106, 202, 203, 204, 205, 206, 302, 303, 304, 305, 306, 402, 403, 404, 405, 406) in dem Gehäuse (101, 201, 301, 401), und Anordnen (S3) einer zweiten Anzahl von kontaktlosen Temperatursensoren (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) in dem Gehäuse (101, 201, 301, 401), wobei mindestens einer der Temperatursensoren (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) derart angeordnet wird, dass er die Temperatur mindestens einer der Energiespeicherzellen (102, 103, 104, 105, 106, 202, 203, 204, 205, 206, 302, 303, 304, 305, 306, 402, 403, 404, 405, 406) erfasst.Manufacturing process for a battery module (100, 200, 300, 400), comprising the steps: Providing (S1) a housing (101, 201, 301, 401) for the battery module (100, 200, 300, 400), Arranging (S2) a first number of energy storage cells (102, 103, 104, 105, 106, 202, 203, 204, 205, 206, 302, 303, 304, 305, 306, 402, 403, 404, 405, 406) in the housing (101, 201, 301, 401), and Arranging (S3) a second number of contactless temperature sensors (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) in the housing (101, 201, 301, 401), wherein at least one of the temperature sensors (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) is arranged such that it detects the temperature of at least one of the energy storage cells (102, 103, 104, 105, 106, 202 , 203, 204, 205, 206, 302, 303, 304, 305, 306, 402, 403, 404, 405, 406). Herstellverfahren nach Anspruch 10, aufweisend das Anordnen einer Trägerplatine (210, 310) in dem Gehäuse (101, 201, 301, 401), wobei mindestens einer der Temperatursensoren (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) auf der Trägerplatine (210, 310) angeordnet wird, und wobei insbesondere eine Steuereinrichtung (211, 311) auf der Trägerplatine (210, 310) angeordnet wird, welche das Batteriemodul (100, 200, 300, 400) steuert.Manufacturing process according to Claim 10 comprising arranging a carrier board (210, 310) in the housing (101, 201, 301, 401), at least one of the temperature sensors (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) is arranged on the carrier board (210, 310), and in particular a control device (211, 311) is arranged on the carrier board (210, 310) which controls the battery module (100, 200, 300, 400). Herstellverfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 10 und 11, wobei die Energiespeicherzellen (102, 103, 104, 105, 106, 202, 203, 204, 205, 206, 302, 303, 304, 305, 306, 402, 403, 404, 405, 406) in Gruppen in einer Anzahl von Batteriepaketen (315, 316) angeordnet werden, in welchen jeweils eine Batteriepaketträgerplatine (313, 314) angeordnet wird und wobei jeweils mindestens einer der Temperatursensoren (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) auf jeder der Batteriepaketträgerplatinen (313, 314) angeordnet ist.Manufacturing process according to one of the previous Claims 10 and 11 , wherein the energy storage cells (102, 103, 104, 105, 106, 202, 203, 204, 205, 206, 302, 303, 304, 305, 306, 402, 403, 404, 405, 406) in groups in a number battery packs (315, 316) are arranged, in each of which a battery pack carrier board (313, 314) is arranged and at least one of the temperature sensors (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) is arranged on each of the battery pack carrier boards (313, 314). Herstellverfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 10 bis 12, wobei die Temperatursensoren (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) Infrarottemperatursensoren (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) aufweisen, und wobei insbesondere für mindestens einen der Temperatursensoren (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) eine Optik vorgesehen wird, welche den Erfassungsbereich des jeweiligen Temperatursensors (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) auf einen vorgegebenen Bereich einstellt, und/oder wobei die Infrarottemperatursensoren (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) insbesondere IR-Array-Sensoren (407, 408) aufweisen.Manufacturing process according to one of the previous Claims 10 to 12 , wherein the temperature sensors (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) comprise infrared temperature sensors (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408), and In particular, at least one of the temperature sensors (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) is provided with an optical system which covers the detection range of the respective temperature sensor (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) to a predetermined range, and / or wherein the infrared temperature sensors (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) in particular IR array sensors ( 407, 408). Herstellverfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 10 bis 13, wobei den Temperatursensoren (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) zugwandte Oberflächen, deren Temperaturen erfasst werden, mit einer Oberflächenbeschichtung (418) versehen werden, welche in dem für die Temperatursensoren (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) relevanten Bereich des infraroten Spektrums einen vorgegebenen Emissionsgrad, insbesondere von mehr als 0,8, bevorzugt von mehr als 0,9 oder von 1 aufweist.Manufacturing process according to one of the previous Claims 10 to 13 , whereby the surfaces facing the temperature sensors (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408), the temperatures of which are recorded, are provided with a surface coating (418) which is suitable for the temperature sensors (107 , 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) relevant region of the infrared spectrum has a predetermined emissivity, in particular of more than 0.8, preferably of more than 0.9 or of 1. Herstellverfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei mindestens einer der Temperatursensoren (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) angeordnet wird, die Temperatur eines passiven Bauteils des Batteriemoduls (100, 200, 300, 400) zu überwachen.Manufacturing method according to one of the preceding claims, wherein at least one of the temperature sensors (107, 108, 207, 208, 212, 307, 308, 312, 407, 408) is arranged, the temperature of a passive component of the battery module (100, 200, 300, 400) to monitor.
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