DE102018133391A1 - Batteriemodul und Herstellungsverfahren desselben - Google Patents

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Dong Hun Lim
Seung Hoon JU
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Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt ein Batteriemodul bereit, das Folgendes umfasst: eine Batteriegruppe, die durch Stapeln einer Vielzahl von Batteriezellen gebildet wird, von denen jede Elektrodenlaschen umfasst; ein Kühlgehäuse umfassend eine Kühlplatte, die entsprechend zu einer Seite der Seiten der Batteriegruppe angeordnet ist, in der die Elektrodenlaschen nicht verlängert sind, und Seitenplatten, die auf beiden Seiten der Batteriegruppe senkrecht zu der einen Seite der Seiten angeordnet sind, um so die Batteriegruppe aufzunehmen; eine Abdeckplatte, die auf der anderen Seite der Batteriegruppe angeordnet ist; und einen vorderen Abdeckteil und einen hinteren Abdeckteil, die auf beiden Seiten an der äußeren Vorderseite und Rückseite der Batteriegruppe in einer Richtung angeordnet sind, in der die Elektrodenlaschen verlängert sind.

Description

  • [HINTERGRUND DER ERFINDUNG]
  • Bereich der Erfindung
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf ein Batteriemodul und ein Herstellungsverfahren desselben.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Entwicklung einer wiederaufladbaren Sekundärbatterie, die aufgeladen und entladen werden kann, wurde in Übereinstimmung mit der Entwicklung modernster Bereiche wie einer Digitalkamera, einem Mobiltelefon, einem Laptop, einem Hybridfahrzeug und dergleichen intensiv betrieben. Beispiele für die Sekundärbatterie umfassen eine Nickel-Cadmium-Batterie, eine Nickel-Metallhydrid-Batterie, eine Nickel-Wasserstoff-Batterie und eine Lithium-Sekundärbatterie. Darunter ist die Lithium-Sekundärbatterie, welche eine Betriebsspannung von 3,6 V oder mehr aufweist, die als Energieversorgung einer tragbaren elektronischen Vorrichtung verwendet wird, oder die für ein leistungsstarkes Hybridfahrzeug durch Anschluss einer Vielzahl von Lithium-Sekundärbatterien in Reihe geschaltet ist, um so für ein leistungsstarkes Hybridfahrzeug verwendet zu werden. Da die Lithium-Sekundärbatterie eine dreimal höhere Betriebsspannung aufweist als die Nickel-Cadmium-Batterie oder die Nickel-Metallhydrid-Batterie und hinsichtlich der Energiedichteeigenschaften pro Gewichtseinheit besser geeignet ist als die Nickel-Cadmium-Batterie oder die Nickel-Metallhydrid-Batterie, wurde der Einsatz der Lithium-Sekundärbatterie schnell erhöht.
  • Da ein herkömmliches Batteriemodul ferner ein separates Befestigungselement zum Stapeln und Fixieren einer Vielzahl von Batteriezellen und separate Kühlkörper wie Kühlrippen und eine Kühlplatte zum Kühlen der Batteriezellen benötigt, wird dadurch ein Volumen des Batteriemoduls erhöht. Da die jeweiligen Seiten des Batteriemodulgehäuses separat als separate Komponente vorbereitet und dann miteinander gekoppelt werden, ist ein Herstellungsprozess des Batteriemoduls aufwendig, ebenso sind Zeit und Kosten erhöht.
  • Zum Beispiel offenbart die koreanische Patentanmeldung Nr. 10-1560217 ein Batteriemodul mit verbesserter Kühleffizienz, das Kühlelemente umfasst, die auf mindestens einer Oberfläche eines Stapel von Batteriezellen montiert sind, und ein elektrisch isolierendes thermisch leitfähiges Element, das zwischen dem Stapel von Batteriezellen und dem Kühlelement vorgesehen ist, wobei es jedoch die oben beschriebenen Probleme nicht gelöst hat.
  • [ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG]
  • Es ist ein Gegenstand der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, ein Batteriemodul bereitzustellen, das in der Lage ist, ein Volumen zu maximieren, indem es die Raumnutzung weitgehend erhöht und die Energiedichte maximiert, und ein Herstellungsverfahren desselben.
  • Darüber hinaus ist ein anderer Gegenstand der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung eines Batteriemoduls, in dem Festigkeit und Steifigkeit verstärkt sind, um die Montagefähigkeit zu verbessern, und ein Herstellungsverfahren desselben.
  • Darüber hinaus ist ein anderer Gegenstand der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung eines Batteriemoduls, bei dem eine Seite eines Kühlgehäuses geöffnet wird, um mühelos ein Fixier-/Wärmeübertragungsharz aufzubringen und während der Herstellung eine Batteriegruppe einzusetzen, und ein Herstellungsverfahren desselben.
  • Ferner ist ein anderer Gegenstand der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung eines Batteriemoduls, das in der Lage ist, eine Auftragsmenge eines Fixier-/Wärmeübertragungsharzes zu minimieren, und ein Herstellungsverfahren desselben.
  • Ferner ist ein anderer Gegenstand der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung eines Batteriemoduls, in dem ein Oberflächenkontakt zwischen einer Batteriegruppe und einem Kühlgehäuse durch ein elastisches Polster auf einer Oberseite der Batteriegruppe maximiert wird, und ein Herstellungsverfahren desselben.
  • Ferner ist ein anderer Gegenstand der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, ein Batteriemodul bereitzustellen, in dem ein Fixier-/Wärmeübertragungsharz zwischen einer Batteriegruppe und einem Kühlgehäuse dünn verteilt ist, um eine Kontaktfläche dazwischen zu vergrößern und somit die Wärmeübertragungseffizienz der Batteriegruppe und des Kühlgehäuses zu maximieren, und ein Herstellungsverfahren desselben.
  • Ferner ist ein anderer Gegenstand der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung eines Batteriemoduls, das einen Adhäsionsabschnitt umfasst, in dem eine Batteriezelle nicht versiegelt ist, so dass die Kühleffizienz des Batteriemoduls durch Adhäsion zwischen dem Adhäsionsabschnitt und einer Kühlplatte verbessert wird, und ein Herstellungsverfahren desselben.
  • Ferner ist ein anderer Gegenstand der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, ein Batteriemodul bereitzustellen, in dem eine Kühlplatte Vorsprünge mit einer Form umfasst, die den Adhäsionsabschnitten von Batteriezellen entspricht, so dass die Kontaktflächen zwischen der Kühlplatte und den Batteriezellen vergrößert werden, und ein Herstellungsverfahren desselben.
  • Ferner ist ein anderer Gegenstand der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung eines Batteriemoduls, das in der Lage ist, ein Problem zu verhindern, bei dem Batteriezellen und eine Kühlplatte aufgrund einer Toleranz in einer Breite zwischen den Batteriezellen in Stapelrichtung nicht in Oberflächenkontakt miteinander kommen, und ein Herstellungsverfahren desselben.
  • Ferner ist ein anderer Gegenstand der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung eines Batteriemoduls, das in der Lage ist, Sammelschienenbaugruppen mühelos zu platzieren und zu montieren, und ein Herstellungsverfahren desselben.
  • Ferner ist ein anderer Gegenstand der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung eines Batteriemoduls, in dem Verlängerungsabschnitte, die aus der Batteriezelle herausragen, in Aussparungen aufgenommen werden, die in einer Kühlplatte ausgebildet sind, so dass eine Vielzahl von Batteriezellen in einem übereinander gestapelten Zustand gehalten werden kann, und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
  • Ferner ist ein anderer Gegenstand der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung eines Batteriemoduls, in dem eine Kühlplatte Aufnahmenuten zur Erhöhung der Verarbeitbarkeit während der Herstellung im Vergleich zu den Aussparungen umfassen kann, und ein Herstellungsverfahren desselben.
  • Ferner ist ein anderer Gegenstand der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung eines Batteriemoduls, das verhindern kann, dass ein Laserstrahl bei einem Prozess der Kopplung eines Kühlgehäuses mit vorderen und hinteren Abdeckteilen oder einer Abdeckplatte in die Batteriezellen eindringt, und ein Herstellungsverfahren desselben.
  • Darüber hinaus ist ein anderer Gegenstand der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung eines Batteriemoduls, in dem ein Kühlgehäuse einteilig durch einen Extrusionsprozess geformt wird, so dass Herstellungszeit und -kosten stark reduziert werden können, und ein Herstellungsverfahren desselben.
  • Um die oben genannten Gegenstände gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung zu erreichen, ist ein Batteriemodul vorgesehen, umfassend: eine Batteriegruppe, die durch Stapeln einer Vielzahl von Batteriezellen gebildet wird, von denen jede Elektrodenlaschen umfasst; ein Kühlgehäuse umfassend eine Kühlplatte, die entsprechend einer Seite der Seiten der Batteriegruppe angeordnet ist, in der die Elektrodenlaschen nicht verlängert sind, und Seitenplatten, die auf beiden Seiten der Batteriegruppe senkrecht zu der einen Seite der Seiten angeordnet sind, um die Batteriegruppe aufzunehmen; eine Abdeckplatte, die auf der anderen Seite der Batteriegruppe angeordnet ist; und einen vorderen Abdeckteil und einen hinteren Abdeckteil, die auf beiden Seiten an der äußersten Vorderseite und Rückseite der Batteriegruppe in einer Richtung angeordnet sind, in der die Elektrodenlaschen verlängert sind.
  • Das Batteriemodul kann ferner ein Wärmeübertragungselement umfassen, wobei das Wärmeübertragungselement in einer Dünnschichtform zwischen der Kühlplatte und der Batteriegruppe angeordnet ist.
  • Das Wärmeübertragungselement ist in einem leeren Raum zwischen der Kühlplatte und der Vielzahl von Batteriezellen untergebracht.
  • Jede der Vielzahl von Batteriezellen kann einen Dichtungsabschnitt und einen Adhäsionsabschnitt umfassen, die an ihren äußeren Rändern durch eine Hülle gebildet sind, wobei der Dichtungsabschnitt auf drei Seiten zwischen vier Seiten des Umfangs der Batteriezelle gebildet ist, und der Adhäsionsabschnitt auf der anderen Seite der Batteriezelle gebildet ist, und die Kühlplatte eng mit dem Adhäsionsabschnitt der Vielzahl von gestapelten Batteriezellen durch das Wärmeübertragungselement in Kontakt kommt.
  • Die Kühlplatte kann eine Vielzahl von Vorsprüngen aufweisen, die darauf ausgebildet sind, und jeder der Vorsprünge ist über den Adhäsionssabschnitt benachbarter Batteriezellen angeordnet.
  • Jeder der Vorsprünge kann eine gekrümmte Oberfläche aufweisen, die einer Form eines Bereichs des Adhäsionsabschnitts entspricht.
  • Ein Bereich des Dichtungsabschnitts neben dem Adhäsionsabschnitt kann einen Verlängerungsabschnitt aufweisen, der sich in einer Richtung senkrecht zum Adhäsionsabschnitt erstreckt.
  • Die Kühlplatte kann eine Vielzahl von darin ausgebildeten Aussparungen zur Aufnahme des Verlängerungsabschnitts aufweisen.
  • Die Vielzahl von Aussparungen können in der Kühlplatte an Positionen gebildet werden, die den Verlängerungsabschnitten entsprechen.
  • Die Kühlplatte kann eine Vielzahl von darin ausgebildeten Aufnahmenuten aufweisen, um die Verlängerungsabschnitte jeweils einer oder mehrerer benachbarter Batteriezellen der Vielzahl von gestapelten Batteriezellen aufzunehmen.
  • Das Kühlgehäuse kann einteilig ausgebildet sein.
  • Die Elektrodenlaschen können von beiden Seiten der Batteriegruppe verlängert werden, und das Batteriemodul kann ferner umfassen: Sammelschienenanordnungen, die jeweils mit den Elektrodenlaschen auf beiden Seiten verbunden sind, um die Vielzahl von Batteriezellen elektrisch miteinander zu verbinden, und eine Sensormodulanordnung, die sich auf der anderen Seite der Batteriegruppe befindet.
  • Das Batteriemodul kann ferner umfassen: eine Sensorplatine, die auf einer Seite der Sammelschienenanordnungen auf beiden Seiten angeordnet ist, um eine Spannung der Vielzahl von Batteriezellen zu erfassen, wobei die Sensor-Modulanordnung die verbleibende der Sammelschienenanordnungen elektrisch mit der Sensorplatine verbindet.
  • Die Sensormodulanordnung kann ferner ein elastisches Polster umfassen, um die Batteriegruppe gegen die Kühlplatte zu drücken.
  • Die Batteriegruppe kann elastische Elemente umfassen, die zwischen mindestens zwei Bündeln der Vielzahl von Batteriezellen angeordnet sind.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Batteriemoduls vorgesehen, umfassend: Stapeln einer Vielzahl von Batteriezellen, von denen jede Elektrodenlaschen umfasst; Montieren der gestapelten Vielzahl von Batteriezellen in einem Kühlgehäuse umfassend eine Kühlplatte, die entsprechend zu einer Seite von Seiten der Vielzahl von Batteriezellen angeordnet ist, in denen die Elektrodenlaschen nicht verlängert sind, Anordnen eines vorderen Abdeckteils und eines hinteren Abdeckteils an den äußeren beiden Seiten der Vielzahl von Batteriezellen, bei denen die Elektrodenlaschen verlängert sind; und Anordnen einer Abdeckplatte auf der anderen Seite der Vielzahl von Batteriezellen.
  • Die Vielzahl von Batteriezellen kann angeordnet werden, nachdem ein Wärmeübertragungselement auf die Kühlplatte aufgebracht wurde.
  • Wenn die Vielzahl von Batteriezellen auf der Kühlplatte angeordnet ist, kann das Wärmeübertragungselement dünn verteilt sein.
  • Das Verfahren kann ferner umfassen: Verbinden von Sammelschienenbaugruppen mit den Elektrodenlaschen, um die Vielzahl von Batteriezellen elektrisch miteinander zu verbinden, wenn die Vielzahl von Batteriezellen angeordnet ist.
  • Die Sammelschienenanordnungen können mit beiden Seiten der Batteriegruppe verbunden sein, in der die Elektrodenlaschen verlängert sind, und nach dem Verbinden der Sammelschienenanordnungen kann eine Sensorplatine zum Erfassen einer Spannung der Vielzahl von Batteriezellen mit einer der Sammelschienenanordnungen auf beiden Seiten verbunden sein.
  • Das Verfahren kann ferner umfassen: Anordnen einer Sensormodulanordnung, die die verbleibende Sammelschienenanordnung auf beiden Seiten und die Sensorplatine auf der anderen Seite der Vielzahl von Batteriezellen elektrisch verbindet nach dem Verbinden der Sensorplatine.
  • Das Verfahren kann ferner Folgendes umfassen: Anordnung des vorderen Abdeckteils, des hinteren Abdeckteils und der Abdeckplatte und die Kopplung der vorderen und hinteren Abdeckteile und der Abdeckplatte mit dem Kühlgehäuse nachdem die Sensormodulanordnung angeordnet wurde.
  • Gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann ein Volumen des Batteriemoduls durch eine wesentlich höhere Raumausnutzung maximiert werden und die Energiedichte kann maximiert werden.
  • Darüber hinaus können gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Festigkeit und Steifigkeit des Batteriemoduls verstärkt und die Montagefähigkeit verbessert werden.
  • Ferner wird gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine Seite des Kühlgehäuses geöffnet, so dass es einfach ist, ein Fixier-/Wärmeübertragungsharz aufzutragen und die Batteriegruppe während der Herstellung einzusetzen.
  • Ferner kann gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine Auftragsmenge des Fixier-/Wärmeübertragungsharzes minimiert werden.
  • Ferner kann gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein Oberflächenkontakt zwischen der Batteriegruppe und dem Kühlgehäuse durch das elastische Polster, das auf einer Oberseite der Batteriegruppe vorgesehen ist, maximiert werden.
  • Ferner wird gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung das Fixier-/Wärmeübertragungsharz zwischen der Batteriegruppe und dem Kühlgehäuse dünn verteilt, um eine Kontaktfläche dazwischen zu vergrößern und damit die Wärmeübertragungseffizienz der Batteriegruppe und des Kühlgehäuses zu maximieren.
  • Ferner umfasst das Batteriemodul gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung den Adhäsionsabschnitt, in dem die Batteriezelle nicht versiegelt ist, so dass die Kühlleistung des Batteriemoduls durch die Adhäsion zwischen dem Adhäsionsabschnitt und der Kühlplatte verbessert werden kann.
  • Ferner umfasst die Kühlplatte gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Vorsprünge mit einer Form, die den Adhäsionsabschnitten der Batteriezelle entspricht, so dass eine Kontaktfläche zwischen der Kühlplatte und der Batteriezelle vergrößert werden kann und die Kühlleistung des Batteriemoduls verbessert werden kann.
  • Ferner ist es gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung möglich, ein Problem zu vermeiden, bei dem die Batteriezellen und die Kühlplatte nicht in Oberflächenkontakt miteinander kommen, da eine Toleranz in einer Breite zwischen den Batteriezellen in einer Stapelrichtung besteht.
  • Ferner können die Sammelschienenanordnungen gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung einfach angeordnet und montiert werden.
  • Ferner werden gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Verlängerungsabschnitte, die aus der Batteriezelle nach außen ragen, in den Aussparungen, die in der Kühlplatte ausgebildet sind, aufgenommen, so dass eine Vielzahl von Batteriezellen in einem miteinander gestapelten Zustand gehalten werden können.
  • Da die Kühlplatte die Aufnahmenuten umfasst, ist es ferner entsprechend den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung möglich, die Verarbeitbarkeit während der Herstellung im Vergleich zu den Aussparungen zu erhöhen.
  • Ferner ist es gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung möglich, das Eindringen eines Laserstrahls in die Batteriezelle zu verhindern, indem das Kühlgehäuse mit dem vorderen und hinteren Abdeckteil oder der Abdeckplatte gekoppelt wird.
  • Darüber hinaus können die Herstellungszeit und -kosten erheblich reduziert werden, da das Kühlgehäuse durch einen Extrusionsprozess einteilig geformt wird entsprechend den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • Figurenliste
  • Die vorgenannten und andere Gegenstände, Merkmale und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Abbildungen besser ersichtlich, wobei:
    • 1 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die ein Batteriemodul gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 2 ist eine perspektivische Ansicht, die das Batteriemodul entsprechend der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Batteriezelle gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt;
    • 4 ist eine Vorderansicht und eine teilweise vergrößerte Ansicht derselben, die einen Zustand veranschaulicht, in dem eine Batteriegruppe gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Kühlgehäuse angeordnet ist;
    • 5 ist eine Querschnittsansicht und eine teilweise vergrößerte Ansicht derselben, die eine innere Struktur des Batteriemoduls und den Zustand zeigt, in dem die Batteriegruppe gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Kühlgehäuse angeordnet ist;
    • 6A ist eine Querschnittsansicht und eine teilweise vergrößerte Ansicht derselben, die eine Form einer Kühlplatte mit Vorsprüngen, die gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darauf ausgebildet sind, darstellt, und 6B ist eine Querschnittsansicht und eine teilweise vergrößerte Ansicht derselben, die eine Form eines Kühlgehäuses darstellt, in dem der Vorsprung nicht ausgebildet ist;
    • 7A ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine Sensormodulanordnung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, und 7B ist eine perspektivische Ansicht, die die montierte Sensormodulanordnung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
    • 8 ist eine Querschnittsansicht und eine teilweise vergrößerte Ansicht derselben, die die innere Struktur und einen oberen Teil des Batteriemoduls gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
    • 9 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Verbindungsbeziehung zwischen einer Sensorplatine, der Sensormodulanordnung und den Sammelschienenanordnungen des Batteriemoduls gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt sowie teilweise vergrößerte Vorder- und Rückansichten der Abschnitte A und B;
    • 10 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Kopplungsstruktur zwischen dem Kühlgehäuse und der Abdeckplatte gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt und eine Kopplungsstruktur zwischen dem Kühlgehäuse und einem vorderen Abdeckteil und teilweise vergrößerte Querschnittsansichten der Abschnitte C und D;
    • 11 ist eine perspektivische Ansicht und eine teilweise vergrößerte Ansicht derselben, die ein zweites Beispiel eines Kühlgehäuses des Batteriemoduls gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 12 ist eine partielle Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Batteriegruppe auf einem ersten Bereich des in 11 dargestellten Kühlgehäuses angeordnet ist;
    • 13 ist eine perspektivische Ansicht und eine teilweise vergrößerte Ansicht derselben, die ein drittes Beispiel eines Kühlgehäuses des Batteriemoduls entsprechend der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 14 ist eine partielle Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Batteriegruppe auf einem ersten Bereich des in 13 dargestellten Kühlgehäuses angeordnet ist;
    • 15 ist eine perspektivische Ansicht und eine teilweise vergrößerte Ansicht derselben, die ein viertes Beispiel eines Kühlgehäuses des Batteriemoduls gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 16 ist eine Teilquerschnittansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem die Batteriegruppe auf einem ersten Bereich des in 15 dargestellten Kühlgehäuses angeordnet ist;
    • 17A bis 17C sind Ansichten, die einen Zustand zeigen, in dem die Batteriegruppe gemäß einer weiteren Ausführungsform im Kühlgehäuse angeordnet ist;
    • 18 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Verfahren gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, bei dem eine Sensormodulanordnung an einem oberen Abschnitt der Batteriegruppe befestigt wird, an der eine Sammelschienenanordnung angeschlossen ist;
    • 19 ist eine perspektivische Ansicht und eine Vorderansicht, die einen Zustand zeigen, in dem die Sammelschienenanordnung und das Kühlgehäuse gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung befestigt sind; und
    • 20 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Verfahren zur Befestigung der Sensorplatine an der Sammelschienenanordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • [DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG]
  • Im Folgenden werden die spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Dies sind jedoch nur illustrative Beispiele und die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt.
  • In den Beschreibungen der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden allgemein bekannte Techniken, die den Sinn der vorliegenden Erfindung unklar machen könnten, nicht im Detail beschrieben. In Bezug auf die Abbildungen bezeichnen gleichartige Referenzzeichen gleiche oder entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten. Darüber hinaus werden die hierin verwendeten Begriffe unter Berücksichtigung der Funktionen der vorliegenden Offenbarung definiert und können entsprechend der Gewohnheiten oder Absichten der Nutzer oder Betreiber geändert werden. Daher sollte die Definition der Begriffe gemäß der hierin dargelegten Gesamtdarstellung erfolgen.
  • Es ist zu verstehen, dass der technische Geist und der Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung durch die beigefügten Ansprüche definiert sind und die folgenden Ausführungsformen dienen nur der effizienten Beschreibung der vorliegenden Erfindung an Personen mit allgemeinen Kenntnissen auf dem technischen Gebiet, auf das sich die vorliegende Erfindung bezieht.
  • 1 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die ein Batteriemodul 1 entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt und 2 ist eine perspektivische Ansicht, die das Batteriemodul 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Unter Bezugnahme auf die 1 und 2, umfasst das Batteriemodul 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung: eine Batteriegruppe 10, die durch Stapeln einer Vielzahl von Batteriezellen 11 gebildet wird; ein Kühlgehäuse 20, das konfiguriert ist, um die Batteriegruppe 10 aufzunehmen und aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit zum Kühlen der Batteriegruppe 10 hergestellt ist; eine Sensormodulanordnung 50, die auf einer Oberseite der Batteriegruppe 10 angeordnet ist, um Sammelschienenanordnungen 60a und 60b, die auf beiden Seiten (vorne und hinten des Batteriemoduls 1) der Batteriegruppe 10 in ihrer Längsrichtung angeordnet sind und eine Sensorplatine 70, die auf einer Seite (vorne oder hinten des Batteriemoduls 1) angeordnet ist, miteinander zu verbinden; eine Deckplatte 40, die auf einer Oberseite der Sensormodulanordnung 50 angeordnet ist; die Sammelschienenanordnungen 60a und 60b, die an der Vorder- und Rückseite der Batteriegruppe 10 angeordnet sind (beide Seiten der Batteriegruppe 10 in einer Richtung, in der die Elektrodenlaschen 12 verlängert sind) und mit einer Vielzahl von Elektrodenlaschen 12 verbunden sind, um die Vielzahl von Batteriezellen 11 elektrisch miteinander zu verbinden; die Sensorplatine 70, die mit einer Außenseite einer beliebigen Sammelschienenanordnung 60a der Sammelschienenanordnungen 60a und 60b verbunden ist, um Spannungen der Vielzahl von Batteriezellen 11 zu erfassen; und die vorderen und hinteren Abdeckteile 30a und 30b, die am äußeren vorderen und hinteren Ende der Batteriegruppe 10 angeordnet sind, um die Batteriegruppe 10 zu schützen und zu fixieren, wenn das Kühlgehäuse 20 und die Abdeckplatte 40 miteinander gekoppelt werden.
  • Wie vorstehend beschrieben sind im Batteriemodul 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung alle sechs Außenflächen der Batteriegruppe 10 durch das Kühlgehäuse 20, den vorderen und hinteren Abdeckteilen 30a und 30b sowie der Abdeckplatte 40 versiegelt. Daher kann das Batteriemodul vor äußeren Einflüssen oder Fremdkörpern geschützt und seine Festigkeit und Steifigkeit verstärkt werden, so dass die Montagefähigkeit verbessert werden kann.
  • Gleichzeitig kann das Kühlgehäuse 20 so geformt werden, dass es drei Seiten von Seiten umschließt, von denen die Elektrodenlasche 12 der Batteriegruppe 10 nicht gezogen wird.
  • Insbesondere umfasst das Kühlgehäuse 20: eine Kühlplatte 20a, die eine Unterseite der Batteriegruppe 10 umgibt (d.h. eine Seite beider Seiten der Batteriegruppe 10 in einer Richtung senkrecht zu einer Richtung, in der die Vielzahl von Batteriezellen 11 gestapelt sind); und Seitenplatten 20b, die beide Seiten (d.h. außerhalb der jeweiligen an beiden Enden befindlichen Batteriezellen 11) der Batteriegruppe 10 in der Richtung umgeben, in der die Vielzahl von Batteriezellen 11 gestapelt sind.
  • Insbesondere kann die oben beschriebene Kühlplatte 20a auf einer Seite (vorzugsweise auf einer Unterseite in der Zeichnung) der verbleibenden Seiten der Umfangsflächen der Batteriegruppe 10 in Ebenen senkrecht zur Richtung, in der die Batteriezellen 11 gestapelt sind, mit Ausnahme der Seiten, in denen sich die Elektrodenlaschen 12 befinden, angeordnet sein, und das oben beschriebene Paar Seitenplatten 20b kann auf beiden Seiten der Batteriegruppe 10 in der Richtung, in welcher die Batteriezellen 11 gestapelt sind, angeordnet sein.
  • Im Folgenden wird das oben beschriebene Kühlgehäuse 20 als die Unterseite und beide Seiten der Batteriegruppe 10 umgebend beschrieben, ist aber nicht darauf beschränkt, und das Kühlgehäuse 20 kann die Oberseite und beide Seiten der Batteriegruppe 10 umgeben. Wie vorstehend beschrieben, ist das Kühlgehäuse 20 in einer Struktur ausgebildet, die drei Oberflächen der Batteriegruppe 10 umgibt, um so die darin untergebrachte Batteriegruppe 10 zu tragen und zu schützen.
  • Da das Kühlgehäuse 20 aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit besteht, kann es zudem die gleiche Funktion erfüllen wie ein herkömmlicher Kühlkörper. Wie vorstehend beschrieben kann die Batteriegruppe 10 durch das Kühlgehäuse 20 gekühlt werden, das die drei Oberflächen der Batteriegruppe 10 umgibt. Da ein zusätzliches Element wie ein Kühlkörper oder Kühlrippen nicht erforderlich ist, kann ein Volumen des Batteriemoduls 1 minimiert werden, um die Energiedichte des Batteriemoduls 1 zu verbessern.
  • Gleichzeitig können sich die Seitenplatten 20b von beiden Seiten der Kühlplatte 20a bis zur Batteriegruppe 10 Seite vertikal erstrecken und die Seitenplatten 20b und die Kühlplatte 20a können durch einen Extrusionsprozess oder dergleichen einteilig geformt sein. Damit kann das Kühlgehäuse 20 in einer integrierten U-Form ausgebildet werden.
  • Ferner können die Seitenplatten 20b und die Kühlplatte 20a aus dem gleichen Material hergestellt sein, vorzugsweise beispielsweise aus Aluminium (AL). Diese Platten sind jedoch nicht darauf beschränkt aus dem gleichen Material hergestellt zu werden, sondern können aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Zum Beispiel kann die Kühlplatte 20a aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit hergestellt sein, um die in der Batteriegruppe 10 erzeugte Wärme abzuführen, während die Seitenplatten 20b aus einem Material mit Isolationseigenschaften hergestellt sein können, um eine Temperaturabweichung zwischen der Vielzahl von Batteriezellen 11 zu minimieren.
  • 3 ist eine perspektivische Ansicht, die die Batteriezelle 11 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt.
  • Unter Bezugnahme auf 3 umfasst die Batteriezelle 11 eine Hülle 15, die eine Elektrodenanordnung (nicht dargestellt) aufnimmt, aus der die Elektrodenlaschen 12a und 12b gezogen werden. Die Hülle 15 umfasst einen Adhäsionsabschnitt 153, der an mindestens einer Seite der Seiten der Elektrodenanordnung angebracht ist und einen Dichtungsabschnitt 151, der durch Anhaften der Hülle 15 an anderen Seiten als der Seite des Adhäsionsabschnitts 153 gebildet ist. Der Dichtungsabschnitt 151 kann Verlängerungsteile 152 umfassen, die sich mit einer vorbestimmten Länge L1 in einer Richtung senkrecht zum Adhäsionsabschnitt 153 in den an den Adhäsionsabschnitt 153 angrenzenden Abschnitten erstrecken.
  • Insbesondere kann der Dichtungsabschnitt 151 gebildet werden, indem die Hülle 15 entlang des äußeren Umfangs der Elektrodenanordnung anhaftet. Der Dichtungsabschnitt 151 wird durch Ankleben der Hülle 15 gebildet und kann entlang vier Umfangsoberflächen der Elektrodenanordnung in einer Dickenrichtung derselben ausgebildet sein. Zu diesem Zeitpunkt können die Elektrodenlaschen 12a und 12b an beiden Enden der Elektrodenanordnung an eine Außenseite des Dichtungsabschnitts 151 gezogen werden.
  • Hierbei kann das Volumen des Batteriemoduls 1 um eine Länge vergrößert werden, in der der Dichtungsabschnitt 151 ausgebildet ist. Daher wird in der Batteriezelle 11 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Dichtungsabschnitt 151 entlang drei Umfängen der Elektrodenanordnung in deren Dickenrichtung und nicht entlang aller vier Umfänge gebildet und die Hülle 15 ist so ausgebildet, dass sie an der Elektrodenanordnung auf mindestens einer Oberfläche haftet, so dass das Volumen des Batteriemoduls 1 reduziert werden kann.
  • Die Hülle 15 kann auf mindestens einer Seite der Elektrodenanordnung angebracht sein. Hierin wird ein Abschnitt, in dem die Hülle 15 an der Elektrodenanordnung haftet, unter Bezugnahme auf den Adhäsionsabschnitt 153 beschrieben. Der Adhäsionsabschnitt 153 kann durch Anhaften der Hülle an der Elektrodenanordnung gebildet werden.
  • Gleichzeitig ist der Adhäsionsabschnitt nicht auf den vorstehend beschriebenen Adhäsionsabschnitt 153 beschränkt, in dem die Hülle 15 vollständig an der Elektrodenanordnung haftet und kann eine Seite von Seiten bezeichnen, in der die Elektrodenlaschen 12a und 12b der Batteriezelle 11 nicht verlängert sind, mit Ausnahme des Dichtungsabschnitts 151, der durch das Anhaften der Hülle 15 gebildet ist. Zu diesem Zeitpunkt kann ein Elektrolyt oder dergleichen, der in der Hülle 15 enthalten ist, zwischen dem Adhäsionsabschnitt 153 und der Elektrodenanordnung vorhanden sein.
  • Darüber hinaus kann der Dichtungsabschnitt 151 mindestens einen Verlängerungsabschnitt 152 umfassen, der sich angrenzend an die Elektrodenlaschen 12a und 12b erstreckt. Dabei kann der Verlängerungsabschnitt 152 an einem Abschnitt angrenzend an den Adhäsionsabschnitt 153 mit einer vorbestimmten Länge L1 in der Richtung senkrecht zum Adhäsionsabschnitt 153 verlängert werden.
  • Dementsprechend kann ein Raum zwischen dem Verlängerungsabschnitt 152 und dem Adhäsionsabschnitt 153 durch die verlängerte Länge des Verlängerungsabschnitts 152 gebildet werden. Dabei kann der Verlängerungsabschnitt 152 eine Länge L von mehreren Millimetern aufweisen. Die beiden Verlängerungsabschnitte 152 können in die gleiche Richtung verlängert und in eine Richtung senkrecht zu der Richtung verlängert werden, in der die Elektrodenlaschen 12 verlängert sind. Ferner kann der Verlängerungsabschnitt 152 von einer Seite (Adhäsionsabschnitt 153) verlängert werden, in der die Elektrodenlaschen 12a und 12b der Elektrodenanordnung (nicht dargestellt) nicht ausgebildet sind.
  • Da der Adhäsionsabschnitt 153 auf einer Seite der Batteriezelle 11 gebildet ist, kann darüber hinaus die Kühleffizienz der Batteriezelle 11 verbessert werden. Der Adhäsionsabschnitt 153 kann mit der Kühlplatte 20a des Kühlgehäuses 20 in Kontakt kommen, die in der Lage ist, die Batteriezellen 11 zu kühlen. Zum Beispiel werden die Vielzahl von Batteriezellen 11 Seite an Seite gestapelt, so dass der Adhäsionsabschnitt 153 auf einer unteren Seite angeordnet ist und die Kühlplatte 20a, die die Batteriegruppe 10 kühlen kann, auf der unteren Seite der Batteriegruppe 10 angeordnet ist, um mit dem Adhäsionsabschnitt 153 der Vielzahl von Batteriezellen 11 in Kontakt zu kommen.
  • Weiterhin wird die Kühlplatte 20a des Kühlgehäuses 20 an den Adhäsionsabschnitt 153 angeheftet und die Verlängerungsabschnitte 152 werden von beiden Enden des Adhäsionsabschnitts 153 in der Richtung senkrecht zum Adhäsionsabschnitt 153 verlängert. Dabei können die Verlängerungsabschnitte 152 dazu dienen, eine Anordnung der Batteriegruppe 10 in Bezug auf das Kühlgehäuse 20 aufrechtzuerhalten.
  • 4 ist eine Vorderansicht und eine teilweise vergrößerte Ansicht derselben, die einen Zustand zeigt, in dem die Batteriegruppe 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Kühlgehäuse 20 angeordnet ist, 5 ist eine Querschnittsansicht und eine teilweise vergrößerte Ansicht derselben, die eine innere Struktur des Batteriemoduls 1 und den Zustand, in dem die Batteriegruppe 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Kühlgehäuse angeordnet ist, zeigt, 6A ist eine Querschnittsansicht und eine teilweise vergrößerte Ansicht derselben, die eine Form der Kühlplatte 20a mit Vorsprüngen 22 zeigt, die gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darauf ausgebildet sind und 6B ist eine Querschnittsansicht und eine teilweise vergrößerte Ansicht derselben, die eine Form eines Kühlgehäuses 20' darstellt, in dem der Vorsprung 22 nicht ausgebildet ist.
  • Unter Bezugnahme auf 4 bis 6 werden die Vielzahl von Batteriezellen 11 Seite an Seite gestapelt und die Vielzahl von gestapelten Batteriezellen 11 auf der Kühlplatte 20a platziert, so dass die Vielzahl von Batteriezellen 11 durch das Kühlgehäuse 20 gekühlt werden können.
  • Gleichzeitig kann die Kühlplatte 20a gekrümmte Oberflächen aufweisen, die gemäß einer Form der Adhäsionsabschnitte 153 der Vielzahl von Batteriezellen 11 ausgebildet sind.
  • Insbesondere kann die Kühlplatte 20a des Kühlgehäuses 20 eine Vielzahl von Vorsprüngen 22 aufweisen, die so ausgebildet sind, dass sie eine gekrümmte Oberfläche aufweisen, die der Form eines Abschnitts des Adhäsionsabschnitts 153 entsprechen, so dass sie mit dem Adhäsionsabschnitt 153 der Batteriezelle 11 über dessen breiteste Oberfläche in Kontakt kommen. Zu diesem Zeitpunkt kann jeder der vorstehend beschriebenen Vielzahl von Vorsprüngen 22 zwischen den Adhäsionsabschnitten 153, die in zwei benachbarten Batteriezellen 11 ausgebildet sind, angeordnet und entsprechend der teilweise gekrümmten Form der beiden Adhäsionsteile 153 ausgebildet sein, wodurch eine Kontaktfläche zwischen den Adhäsionsteilen 153 und der Kühlplatte 20a maximiert werden kann.
  • Darüber hinaus kann die Kühlplatte 20a eine Vielzahl von Aussparungen 25 aufweisen, die in einer Nutform ausgebildet sind, um die Verlängerungsabschnitte 152 der Batteriezelle 11 aufzunehmen. Die Aussparung 25 kann ein Leerraum sein, der in der Kühlplatte 20a in einem vorbestimmten Intervall gebildet wird. Die Aussparungen 25 können in der Kühlplatte 20a in einer Richtung parallel zu einer Richtung gebildet werden, in der die Batteriezellen 11 angeordnet sind. Die Verlängerungsabschnitte 152, die von den Batteriezellen 11 nach außen ragen, werden in den Aussparungen 25 aufgenommen, so dass der gestapelte Zustand der Batteriezellen 11 beibehalten werden kann (die erste Ausführungsform des Kühlgehäuses 20).
  • Darüber hinaus kann die Batteriegruppe 10 die Vielzahl von durch Stapeln gebildeten Batteriezellen 11 umfassen und ferner elastische Elemente 13 umfassen, die zwischen Bündeln der vorbestimmten Anzahl der Batteriezellen 11 aus der Vielzahl von Batteriezellen 11 angeordnet sind. Zu diesem Zeitpunkt kann das elastische Element 13 die Batteriezellen 11 vor dem Anschwellen schützen und verhindern, dass ein externer Stoß und eine Vibration auf die Batteriezellen 11 übertragen werden. Es ist jedoch nicht auf die Ausführung beschränkt, bei der das elastische Element 13 zwischen den Bündeln der vorgegebenen Anzahl der Batteriezellen 11 angeordnet ist, zum Beispiel sind die elastischen Elemente 13 zwischen zwei Bündeln der Batteriezellen 11 und zwischen vier Bündeln der Batteriezellen 11 angeordnet, wie in 5 gezeigt.
  • Darüber hinaus kann ein Wärmeübertragungselement 21, wie beispielsweise ein Lückenfüller oder ein wärmeleitfähiges Adhäsiv zwischen der Batteriegruppe 10 und der Kühlplatte 20a angewendet werden, um eine Kontaktstärke zwischen der Batteriegruppe 10 und der Kühlplatte 20a zu erhöhen. Insbesondere wird das Wärmeübertragungselement 21, wie beispielsweise ein wärmeleitfähiges Adhäsiv mit Wärmeleitfähigkeit zwischen der Batteriegruppe 10 und der Kühlplatte 20a in einem dünnverteilten Zustand aufgebracht, wodurch die Kontaktfläche zwischen der Batteriegruppe 10 und der Kühlplatte 20a maximiert wird. Da der Raum zwischen der Batteriegruppe 10 und der Kühlplatte 20a minimiert wird, kann zudem die Wärmeübertragungseffizienz bei der Kühlung der Batteriegruppe 10 des Kühlgehäuses 20 erhöht werden.
  • Gleichzeitig wird nach dem Aufbringen des Wärmeübertragungselements 21 auf die Kühlplatte 20a gemäß der Struktur des U-förmigen Kühlgehäuses 20 die Batteriegruppe 10 auf das Wärmeübertragungselement 21 aufgebracht. In diesem Fall kann das Wärmeübertragungselement 21 in einer Minimalmenge aufgebracht werden, dann kann das Wärmeübertragungselement 21 dünn verteilt werden, was im Folgenden näher beschrieben wird.
  • Tabelle 1 zeigt nachfolgend unterdessen Daten über Simulationsergebnisse bezüglich Temperaturen wie einer, einer minimalen Temperatur (°C) in der Batteriezelle, einer Differenz zwischen der maximalen Temperatur (°C) und der minimalen Temperatur (°C) und einem maximalen thermischen Widerstand (K/W) im Batteriemodul in einem Fall, in dem die Vorsprünge 22 auf der Kühlplatte 20a des Kühlgehäuses 20a ausgebildet sind, wie in 6A (linke Seite) dargestellt, und in einem Fall, in dem der Vorsprung 22 nicht am Kühlgehäuse 20' ausgebildet ist, wie in 6B (rechte Seite) dargestellt.
  • Zu diesem Zeitpunkt kann die oben beschriebene Simulation unter Bedingungen einer Anfangsströmungsrate von 1 LPM Kühlwasser, das in einen Kühlkörper etc. außerhalb des Batteriemoduls 1 fließt, einer Anfangstemperatur von 15°C und einem Strom von 80 A der Batteriezelle 11 durchgeführt werden. [Tabelle 1]
    Kühlgehäuse 20 mit darin ausgebildeten Vorsprüngen Kühlgehäuse 20 ohne darin ausgebildeten Vorsprüngen
    maximale Temperatur in der Batteriezelle 35,7°C 38,5°C
    minimale Temperatur in der Batteriezelle 27,2°C 29,1°C
    Differenz zwischen der maximalen und der minimalen Temperatur 8,5°C 9,4°C
    maximaler thermischer Widerstand 1,8 K/W 2,2 K/W
  • Im Falle des Batteriemoduls 1 mit den vorstehend beschriebenen am Kühlgehäuse 20 ausgebildeten Vorsprüngen 22 ist die Temperatur im Batteriemodul 1 aufgrund einer höheren Kühleffizienz niedriger als in dem Fall, in dem der Vorsprung 22 nicht ausgebildet ist, wodurch der thermische Widerstand gesenkt werden kann.
  • 7A ist eine perspektivische Explosionsansicht, die die Sensormodulanordnung 50 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt und 7B ist eine perspektivische Ansicht, die die zusammengesetzte Sensormodulanordnung 50 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, 8 ist eine Querschnittsansicht und eine teilweise vergrößerte Ansicht derselben, die die innere Struktur und einen oberen Abschnitt des Batteriemoduls 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt und 9 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Verbindungsbeziehung zwischen der Sensorplatine 70, der Sensormodulanordnung 50 und den Sammelschienenanordnungen 60a und 60b des Batteriemoduls 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und teilweise vergrößerte perspektivische Vorder- und Rückansichten der Abschnitte A und B darstellt.
  • Unter Bezugnahme auf 7 bis 9 kann die Sensormodulanordnung 50 ein plattenförmiges Sensormodulelement 51 und ein elastisches Polster 52 mit einer Größe entsprechend des Sensormodulelements 51 umfassen. Zu diesem Zeitpunkt hat das elastische Polster 52 eine Druckreaktionskraft, um die Batteriegruppe 10 von der Oberseite der Batteriegruppe 10 nach unten zu drücken, um die Batteriegruppe 10 enger mit der Kühlplatte in Kontakt zu bringen und der Oberflächenkontakt zwischen der Batteriegruppe 10 und der Kühlplatte 20a maximiert wird, so dass die Effizienz der Wärmeübertragung beim Kühlen der Batteriegruppe 10 des Kühlgehäuses 20 erhöht werden kann.
  • Das Sensormodulelement 51 kann mindestens ein Spannungssensorverbindungselement 511 umfassen, das auf einer Seite mit der Sammelschienenanordnung 60b verbunden ist, d.h. auf der Seite, auf der die Sensorplatine 70 nicht angeordnet ist (die Rückseite des Batteriemoduls 1 in der Zeichnung) und mit der Sensorplatine 70 auf der anderen Seite derselben verbunden ist. Insbesondere kann das Spannungssensorverbindungselement 511 ein erstes Verbindungselement 511a, das mit der hinteren Sammelschienenanordnung 60b verbunden ist, ein zweites Verbindungselement 511b, das mit der Sensorplatine 70 auf der Vorderseite der Batteriegruppe 10 verbunden ist und einen Anschlussdraht 511c zum Verbinden des ersten Verbindungselements 511a mit dem zweiten Verbindungselement 511b umfassen.
  • Darüber hinaus kann mindestens ein Abschnitt der Sensorplatine 70 in elektrischem Kontakt mit mindestens einem Abschnitt der vorderen Sammelschienenanordnung 60a stehen, die elektrisch damit verbunden werden soll und kann über das erste Verbindungselement 511a mit der hinteren Sammelschienenanordnung 60b elektrisch verbunden sein. Dadurch kann ein Spannungssignal der Batteriegruppe 10, das von der hinteren Sammelschienenanordnung 60b erfasst wird, über das Spannungssensorverbindungselement 511 (Abschnitt B in 9) an die Sensorplatine 70 übertragen werden und die mit der vorderen Sammelschienenanordnung 60a verbundene Sensorplatine 70 kann eine Spannung der Batteriegruppe 10 messen, um den Spannungszustand derselben zu überprüfen (Abschnitt A in 9).
  • Gleichzeitig kann die in 9 dargestellte Sensorplatine 70 beispielsweise eine Leiterplatte (PCB) umfassen. Hierin sind als Beispiel die Form der Sensorplatine 70 und eine Verbindungsposition mit der Sammelschienenanordnung 60a dargestellt, aber nicht darauf beschränkt, und es wird für den Fachmann ersichtlich sein, dass sie in Abhängigkeit vom Schaltungsaufbau und der Form der Sammelschienenanordnung 60a geändert werden können.
  • Ferner kann das Spannungssensorverbindungselement 511 zwischen dem Sensormodulelement 51 und dem elastischen Pad 52 angeordnet und befestigt werden. Das Sensormodulelement 51 und das elastische Polster 52 sind aus einem Isoliermaterial gefertigt, so dass die Möglichkeit einer elektrischen Verbindung zwischen dem Anschlussdraht 511c und der Batteriegruppe 10 blockiert werden kann.
  • Gleichzeitig werden das erste Verbindungselement 511a, das zweite Verbindungselement 511b und der Anschlussdraht 511c des Sensormodul-Elements 51 lediglich als Beispiel dargestellt und sind nicht darauf beschränkt. Jedes Verfahren kann verwendet werden, solange es ein Spannungssignal auf der einen Seite der Batteriegruppe 10 hinreichend an die Sensorplatine 70 auf der anderen Seite übertragen kann, zum Beispiel ein Spannungssignal der Batteriegruppe 10, das von der hinteren Sammelschienenanordnung 60b erfasst wird, an die vordere Sensorplatine 70 über eine flexible Leiterplatte zu übertragen.
  • Des Weiteren werden die Sensormodulanordnung 50 und die Abdeckplatte 40 hierin als separates Bauteil beschrieben, sind aber nicht darauf beschränkt. Die Sensormodulanordnung 50 und die Abdeckplatte 40 können als eine Komponente konfiguriert werden um sowohl die Verbindungsfunktion zwischen der Sensorplatine 70 und der Sammelschienenanordnung 60b und die Schutzfunktion des Batteriemoduls 1 durchzuführen.
  • 10 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Kopplungsstruktur zwischen dem Kühlgehäuse 20 und der Abdeckplatte 40 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt und eine Kopplungsstruktur zwischen dem Kühlgehäuse 20 und einem vorderen Abdeckteil 30a und teilweise vergrößerten Querschnittsansichten der Abschnitte C und D.
  • Unter Bezugnahme auf 10 kann die Seitenplatte 20b des Kühlgehäuses 20 Stufenabschnitte 23 umfassen, die an jeder Ecke derselben ausgebildet sind, die jeweils mit den vorderen und hinteren Abdeckungsabschnitten 30a und 30b und der Abdeckplatte 40 gekoppelt sind.
  • Ferner kann jedes der vorderen und hinteren Abdeckungsteile 30a und 30b und die Abdeckplatte 40 vertikale Abschnitte 31 und 41 umfassen, die an jeder Ecke derselben durch Verlängerung in rechten Winkeln derselben ausgebildet sind.
  • Insbesondere kann die Seitenplatte 20b des Kühlgehäuses 20 die Stufenabschnitte 23 umfassen, die in einer Stufenform an jeder ihrer Ecken mit den vorderen und hinteren Abdeckteilen 30a und 30b gekoppelt sind und an ihrer Ecke mit der Abdeckplatte 40 gekoppelt sind.
  • Ferner kann jedes der vorderen und hinteren Abdeckteile 30a und 30b und die Abdeckplatte 40 die vertikalen Abschnitte 31 und 41 umfassen, die an jeder ihrer Ecken ausgebildet sind und mit der Seitenplatte 20b des Kühlgehäuses 20 verbunden sind, indem sie sich rechtwinklig erstrecken, um den Stufenabschnitten 23 zu entsprechen.
  • Dabei können die vertikalen Abschnitte 31 und 41 so angeordnet sein, dass sie mit den Außenseiten der Stufenabschnitte 23 in Kontakt stehen und das Kühlgehäuse 20 (d.h. die Seitenplatte 20b) und jedes der vorderen und hinteren Abdeckteile 30a und 30b und das Kühlgehäuse 20 (d.h. die Seitenplatte 20b) und die Abdeckplatte 40 durch Schweißen oder dergleichen verbunden und miteinander gekoppelt sein können.
  • Wie vorstehend beschrieben können die vertikalen Abschnitte 31 und 41 außerhalb der Stufenabschnitte 23 angeordnet sein.
  • Selbst wenn die Batteriezellen 11 unter Verwendung des Batteriemoduls 1 erweitert werden, ist es daher möglich zu verhindern, dass das Batteriemodul 1 durch eine Zugkraft gebrochen wird, die in eine Richtung ausgeübt wird, in der die Vielzahl von Batteriezellen 11 gestapelt sind.
  • Insbesondere befinden sich die Stufenabschnitte 23 innerhalb der vertikalen Abschnitte 31 und 41, um so eng mit den vertikalen Abschnitten 31 und 41 in einer Richtung senkrecht zu einer Richtung in Berührung zu kommen, in der die oben beschriebene Zugkraft auftritt. Daher können die Stufenabschnitte 23 durch die vertikalen Abschnitte 31 und 41 gestützt werden, selbst wenn die Batteriezellen 11 erweitert sind und die Wahrscheinlichkeit eines Bruchs des Batteriemoduls 1 kann verringert werden.
  • Darüber hinaus können die oben beschriebenen Teile durch Laserstrahlschweißen miteinander verbunden werden. Dabei kann ein von einem Laser L ausgestrahlter Strahl, der auf einen Verbindungsabschnitt gestrahlt wird, durch die Stufenteile 23 daran gehindert werden auf die Batteriegruppe 10 im Inneren des Kühlgehäuses 20 gestrahlt zu werden. Insbesondere das Kühlgehäuse 20 und jedes der vorderen und hinteren Abdeckteile 30a und 30b und das Kühlgehäuse 20 und die Abdeckplatte 40 können jeweils an den Enden der vertikalen Abschnitte 31 und 41 miteinander verbunden sein. Wie vorstehend beschrieben können die Stufenabschnitte 23 verhindern, dass der vom Laser L emittierte Laserstrahl in das Kühlgehäuse 20 eindringt und die Batteriegruppe 10 im Kühlgehäuse 20 erreicht, da die Stufenabschnitte 23 innerhalb der vertikalen Abschnitte 31 und 41 angeordnet sind, wodurch die Stabilität während der Herstellung des Batteriemoduls 1 verbessert wird.
  • 11 ist eine perspektivische Ansicht und eine teilweise vergrößerte Ansicht derselben, die ein zweites Beispiel eines Kühlgehäuses 20x des Batteriemoduls 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt und 12 ist eine partielle Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Batteriegruppe 10 auf einem ersten Bereich des in 11 dargestellten Kühlgehäuses 20x angeordnet ist.
  • Unter Bezugnahme auf 11 und 12 kann eine Kühlplatte 20ax, auf der die Batteriegruppe 10 angeordnet ist, einen ersten darin ausgebildeten Bereich 20ax1 umfassen, auf dem die Adhäsionsabschnitte 153 der Vielzahl von Batteriezellen 11 angeordnet sind und zweite Bereiche 20ax2 auf beiden Seiten, auf denen die in dem Dichtungsabschnitt 151 ausgebildeten Verlängerungsabschnitte 152 auf Seiten, von denen aus die Elektrodenlaschen 12 verlängert sind, angeordnet sind. Der zweite Bereich 20ax2, der erste Bereich 20ax1 und der zweite Bereich 20ax2 können somit aufeinanderfolgend auf der Kühlplatte 20ax angeordnet werden, basierend auf der Richtung, aus der die Elektrodenlaschen 12 gezogen werden. Darüber hinaus können die vorderen und hinteren Sammelschienen 60a und 60b auf dem zweiten Bereich 20ax2 platziert werden.
  • Insbesondere kann das Kühlgehäuse 20x in einem Fall des zweiten Beispiels des Kühlgehäuses 20x die Kühlplatte 20ax und Seitenplatten 20 umfassen, die an beiden Enden der Kühlplatte 20ax in der Richtung ausgebildet sind, in der die Batteriezellen 11 gestapelt sind. In diesem Fall kann die Kühlplatte 20ax eine Vielzahl von daran ausgebildeten Vorsprüngen 22x aufweisen, die mit den Vorsprüngen 22 der ersten Ausführungsform des vorstehend beschriebenen Kühlgehäuses 20 übereinstimmen. Somit kann die Vielzahl von Vorsprüngen 22x auf der Kühlplatte 20ax über den ersten Bereich 20ax1 und die zweiten Bereiche 20ax2 gebildet werden.
  • Dabei kann jeder der zweiten Bereiche 20ax2, auf denen die Vielzahl von Verlängerungsabschnitten 152 der Batteriegruppe 10 angeordnet ist, eine Vielzahl von Aussparungen 25x aufweisen, die in einer Nutform ausgebildet sind, um jeweils die Verlängerungsabschnitte 152 aufzunehmen. Die von den Batteriezellen 11 nach außen ragenden Verlängerungsabschnitte 152 werden somit in den Aussparungen 25x aufgenommen, so dass die Vielzahl von Batteriezellen 11 in einem gegenseitig gestapelten Zustand gehalten werden können.
  • Wie vorstehend beschrieben kann beim Entfernen von Abschnitten des ersten Bereichs 20ax1 zum Bilden der Aussparungen 25 die Kontaktfläche zwischen der Kühlplatte 20ax und den Adhäsionsabschnitten 153 vergrößert werden und die Gesamtkontaktfläche zwischen der Unterseite der Batteriegruppe 10 und der Kühlplatte 20ax erhöht werden und die Kühleffizienz des Batteriemoduls 1 weiter erhöht werden.
  • 13 ist eine perspektivische Ansicht und eine teilweise vergrößerte Ansicht derselben, die ein drittes Beispiel eines Kühlgehäuses 20y des Batteriemoduls 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt und 14 ist eine partielle Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Batteriegruppe 10 auf einem ersten in 13 gezeigten Bereich des Kühlgehäuses 20y angeordnet ist.
  • Unter Bezugnahme auf 13 und 14 kann im Falle des dritten Beispiels des Kühlgehäuses 20y das Kühlgehäuse 20y eine Kühlplatte 20ay und Seitenplatten 20by umfassen. Dabei kann die oben beschriebene Kühlplatte 20ay einen ersten darauf ausgebildeten Bereich 20ay1 aufweisen, um flach zu sein, ohne dass ein Abschnitt teilweise vorsteht oder geschnitten wird, auf dem die Adhäsionsabschnitte 153 der Batteriegruppe 10 angeordnet sind. Dadurch kann ein solches Problem verhindert werden, dass die Batteriezellen 11 auf den Vorsprüngen 22 der Kühlplatte 20a montiert sind und die Batteriezellen 11 und die Kühlplatte 20a aufgrund einer Toleranz in einer Breite der Stapelrichtung der Batteriezellen 11, die bei einem Prozess der Herstellung der Batteriezellen 11 auftreten kann, nicht in Oberflächenkontakt miteinander kommen.
  • Darüber hinaus kann die gleiche Struktur wie die vorstehend beschriebenen Vorsprünge 22 nicht in dem zweiten Bereich 20ay2 gebildet sein, auf dem die Verlängerungsabschnitte 152 und die vorderen und hinteren Sammelschienenanordnungen 60a und 60b angeordnet sind. Dadurch werden die Platzierungsflächen für die vorstehend beschriebenen Sammelschienenbaugruppen 60a und 60b vergrößert, so dass die Sammelschienenbaugruppen 60a und 60b einfach platziert und montiert werden können.
  • Dabei kann jeder der zweiten Bereiche 20ay2, in denen die Vielzahl von Verlängerungsabschnitten 152 der Batteriegruppe 10 angeordnet ist, eine Vielzahl von Aussparungen 25y aufweisen, die in einer Nutform ausgebildet sind, um jeden der Vielzahl von Verlängerungsabschnitten 152 aufzunehmen. Somit werden die von der Batteriezelle 11 nach außen ragenden Verlängerungsabschnitte 152 in den Aussparungen 25y aufgenommen, so dass die Vielzahl von Batteriezellen 11 im Stapelzustand stabil gehalten werden kann.
  • 15 ist eine perspektivische Ansicht und eine teilweise vergrößerte Ansicht derselben, die ein viertes Beispiel eines Kühlgehäuses 20z des Batteriemoduls 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt und 16 ist eine partielle Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Batteriegruppe 10 auf einem ersten Bereich des in 15 dargestellten Kühlgehäuses 20z angeordnet ist.
  • Unter Bezugnahme auf 15 und 16 kann das Kühlgehäuse 20z in einem Fall des vierten Beispiels des Kühlgehäuses 20z eine Kühlplatte 20az und Seitenplatten 20bz umfassen. Die oben beschriebene Kühlplatte 20az kann nun einen ersten darauf ausgebildeten Bereich 20az1 aufweisen, der flach ist, ohne dass ein Abschnitt teilweise vorsteht oder geschnitten wird, auf dem die Batteriegruppe 10 angeordnet ist.
  • Ferner kann die Kühlplatte 20az einen zweiten Bereich 20az2 mit einer Vielzahl von darin ausgeschnittenen Aufnahmenuten 25z zur Aufnahme von jeweils einem oder mehreren Verlängerungsabschnitten 152 umfassen, auf denen die Vielzahl von Verlängerungsabschnitten 152 der Batteriegruppe 10 angeordnet ist.
  • Insbesondere wird im Falle der vorstehend beschriebenen Aussparungen 25, 25x und 25y jeder der Verlängerungsabschnitte 152 der Batteriezelle 11 darin aufgenommen, während andererseits im Falle der in der Kühlplatte 20az des Kühlgehäuses 20z ausgebildeten Aufnahmenuten 25z ein oder mehrere in den Batteriezellen 11 gebildete Verlängerungsabschnitte 152 gleichzeitig aufgenommen werden können.
  • Insbesondere kann die vorstehend beschriebene Aufnahmenut 25z eine Breite aufweisen, die der Richtung entspricht, in der die Batteriezellen 11 gestapelt sind, die in einer Größe ausgebildet ist, die in der Lage ist, mindestens einen Verlängerungsabschnitt 152 aufzunehmen, der in mindestens einer benachbarten Batteriezelle 11 der gestapelten Vielzahl von Batteriezellen 11 ausgebildet ist.
  • Darüber hinaus können die vorstehend beschriebenen Aufnahmenuten 25z zwischen Positionen gebildet werden, in denen die elastischen Elemente 13 der Batteriegruppe 10 auf der Kühlplatte 20az angeordnet sind und der Verlängerungsabschnitt 152 von mindestens einer Batteriezelle 11, die zwischen zwei benachbarten elastischen Elementen 13 angeordnet ist, in einer Aufnahmenut 25z aufgenommen werden kann.
  • Dadurch kann im Vergleich zu den Aussparungen 25, 25x und 25y, die entsprechend jeder der Vielzahl von Batteriezellen 11 gebildet werden sollten, die Verarbeitbarkeit der Aufnahmenut 25z während der Herstellung erhöht werden.
  • Obwohl die in 15 gezeigten Aufnahmenuten 25z zwar als in der Lage dargestellt sind zwei oder vier Verlängerungsabschnitte 152 der benachbarten Batteriezellen 11 aufzunehmen, sind sie jedoch nur als Beispiel dargestellt und die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt.
  • Unterdessen sind die Details der oben beschriebenen Seitenplatten 20bx, 20by und 20bz die gleichen wie die der Seitenplatten 20b des Kühlgehäuses 20 und die Details der oben beschriebenen Vorsprünge 22x und der Aussparungen 25x und 25yy sind die gleichen wie die der Vorsprünge 22 und der Aussparungen 25 des Kühlgehäuses 20 und werden daher nicht im Detail beschrieben.
  • Darüber hinaus sind die Definitionen der oben beschriebenen ersten und zweiten Bereiche 20ay1 und 20ay2 und der ersten und zweiten Bereiche 20az1 und 20az2 die gleichen wie die der ersten und zweiten Bereiche 20ax1 und 20ax2 des zweiten Beispiels des Kühlgehäuses 20x und werden daher nicht im Detail beschrieben.
  • Darüber hinaus kann das Wärmeübertragungselement 21 gleichmäßig auf den ersten Bereich 20ax1, 20ay1 und 20az1 der Kühlplatte 20ax, 20ay und 20az aufgebracht werden. Ferner kann, da die Batteriegruppe 10 auf der Kühlplatte 20ax, 20ay und 20az angeordnet ist, ein Leerraum zwischen der Kühlplatte 20ax, 20ay und 20az und der Vielzahl von Batteriezellen 11 mit dem Wärmeübertragungselement 21 gefüllt werden.
  • 17 zeigt Ansichten, die einen Zustand darstellen, in dem die Batteriegruppe 10 im Kühlgehäuse 20 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung montiert ist. Insbesondere ist 17A eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem eine Kühlplatte 20a mit einem Wärmeübertragungselement 21 angewendet wird und 17B ist eine perspektivische Explosionsansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem die Batteriegruppe 10 mit einer Vielzahl von darin gestapelten Batteriezellen 11 in dem Kühlgehäuse 20 montiert ist, das mit dem Wärmeübertragungselement 21 angewendet wird und 17C ist eine Frontansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Batteriegruppe 10 auf der Kühlplatte 20a angeordnet ist, die mit dem Wärmeübertragungselement 21 angewendet wird, von einer Seite gesehen, in der die Elektrodenlaschen 12 der Batteriegruppe 10 verlängert sind.
  • Unter erneuter Bezugnahme auf 17 und 5 kann die Batteriegruppe 10 durch Stapeln einer Vielzahl von Batteriezellen 11 gebildet werden und die elastischen Elemente 13 können zwischen Bündeln der vorbestimmten Anzahl der Batteriezellen 11 aus der Vielzahl von Batteriezellen 11 angeordnet sein. Dabei kann die Vielzahl von Batteriezellen 11 durch ein Adhäsiv (nicht dargestellt) wie ein doppelseitiges Klebeband oder dergleichen aneinander befestigt werden und die elastischen Elemente 13 können auch an den Batteriezellen 11 auf beiden Seiten derselben mit ihrer eigenen Adhäsionskraft befestigt werden. Diese Konfiguration ist jedoch nur ein Beispiel für die Festlegung des Adhäsionszustandes zwischen der Vielzahl von Batteriezellen 11, ist aber nicht darauf beschränkt und jedes Verfahren kann verwendet werden, solange es eine Vielzahl von Batteriezellen 11 aneinander haften kann, um so die Form der gestapelten Batteriegruppe 10 ausreichend zu erhalten.
  • Weiterhin kann das Wärmeübertragungselement 21, wie beispielsweise ein Lückenfüller oder ein wärmeleitfähiges Adhäsiv auf mindestens einen Teil des Kühlgehäuses 20 aufgebracht werden, dessen eine Seite geöffnet ist. Insbesondere kann das Wärmeübertragungselement 21 auf die Kühlplatte 20a des Kühlgehäuses 20 aufgebracht werden und durch Düsen 21' oder dergleichen angewendet werden, die in einem bestimmten Abschnitt eingesetzt werden und eine Aufbringungsmenge vom Adhäsiv steuern. Da die Oberseite des Kühlgehäuses 20 geöffnet ist, kann der Applikationszustand im Applikationsprozess visuell bestätigt werden, so dass es möglich ist, die Applikationsmenge des Wärmeübertragungselements 21 und eines Applikationsbereichs des Wärmeübertragungselements 21 leicht zu steuern. Da das Wärmeübertragungselement 21 nur auf einen erforderlichen Abschnitt aufgebracht werden kann, kann dadurch der Einsatz des Wärmeübertragungselements 21 minimiert werden.
  • Gleichzeitig kann beim Aufbringen des Wärmeübertragungselements 21 ein Adhäsiv, wie etwa eine Bindung, weiter auf das Kühlgehäuse 20 aufgebracht werden, um eine Adhäsionsfestigkeit mit der Batteriegruppe 10 zu erhöhen, aber nicht darauf beschränkt ist.
  • Wie vorstehend beschrieben, wird nach vollständiger Aufbringung des Wärmeübertragungselements 21 die Batteriegruppe 10 auf der Kühlplatte 20a des Kühlgehäuses 20 angeordnet und die Batteriegruppe 10 und die Kühlplatte 20a kommen eng miteinander in Kontakt. Daher kann das Wärmeübertragungselement 21 in einem dünnverteilten Zustand zwischen der Batteriegruppe 10 und der Kühlplatte 20a angebracht werden und das Wärmeübertragungselement 21 mit einer ausreichenden Adhäsionskraft und Wärmeleitfähigkeit kann unter Verwendung einer Mindestmenge des Wärmeübertragungselements 21 angewendet werden.
  • In der Zwischenzeit kann das Wärmeübertragungselement 21 angeheftet und in einem dünnverteilten Zustand mit einer reduzierten Dicke wie vorstehend beschrieben angeordnet werden. Vorzugsweise kann das Wärmeübertragungselement 21 mit einer Dicke von 0 bis 1 mm oder weniger ausgebildet werden. Insbesondere kann das Wärmeübertragungselement 21 unterschiedliche Dicken aufweisen, abhängig von einer Toleranz der Größe der Batteriezellen 11 zwischen den Herstellungsprozessen der Batteriezellen 11 und kann so ausgebildet sein, dass es für jede Position der zu verbindenden Batteriezellen 11 unterschiedliche Dicken aufweist. Darüber hinaus kann das Wärmeübertragungselement 21 so ausgebildet sein, dass es eine Dicke aufweist, die sehr nahe bei Null (0) liegt und mindestens ein Teil der Kühlplatte 20a kann je nach den Umständen direkt mit der Batteriezelle 11 in Kontakt kommen.
  • Nachdem die Batteriegruppe 10 auf der Kühlplatte 20a angeordnet wurde, können die Sammelschienenanordnungen 60a und 60b mit der Vielzahl von Elektrodenlaschen 12 der Batteriegruppe 10 verbunden werden. Insbesondere kann jede der Vielzahl von Elektrodenlaschen 12 der Batteriegruppe 10 in jeden der Vielzahl von Schlitzen 61, die in den Sammelschienenanordnungen 60a und 60b ausgebildet sind, eingesetzt und befestigt werden und die Elektrodenlaschen 12 und Sammelschienenanordnungen 60a und 60b können durch Laserstrahlschweißen elektrisch miteinander verbunden sein. Die vordere Elektrodenlasche 12 der in 1 dargestellten Batteriegruppe 10 kann also in den Schlitz 61 der damit zu verbindenden vorderen Sammelschienenanordnung 60a eingesetzt werden und die hintere Elektrodenlasche 12 der Batteriegruppe 10 kann in den Schlitz 61 der damit zu verbindenden hinteren Sammelschienenanordnung 60b eingesetzt werden.
  • 18 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Prozess zeigt, bei dem die Sensormodulanordnung 50 am oberen Teil der Batteriegruppe 10 befestigt wird, mit der die Sammelschienenanordnungen 60a und 60b gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verbunden sind und 19 ist eine perspektivische Ansicht und eine Vorderansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Anordnungen 60a und 60b und das Kühlgehäuse 20 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung befestigt sind und 20 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Prozess der Befestigung der Sensorplatine 70 an der Sammelschienenanordnung 60a gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Unter Bezugnahme auf 18 bis 20 kann die Sensormodulanordnung 50 auf der Oberseite der Batteriegruppe 10 angeordnet und dann an den Sammelschienenanordnungen 60a und 60b oder an mindestens einem Teil des Kühlgehäuses 20 befestigt werden. Insbesondere kann die Sensormodulanordnung 50 mindestens eine Befestigungsnut 512 aufweisen, die in mindestens einem Abschnitt des vorderen und hinteren Endes derselben ausgebildet ist und die Sammelschienenanordnungen 60a und 60b auf beiden Seiten der Batteriegruppe 10 können mindestens einen Befestigungsabschnitt 611 aufweisen, der in mindestens einem Abschnitt des oberen Endes desselben entsprechend den Befestigungsnuten 512 ausgebildet ist. Dabei können bei der Anordnung der Sensormodulanordnung 50 auf der Oberseite der Batteriegruppe 10 die Befestigungsabschnitte 611 der Sammelschienenanordnungen 60a und 60b eingehängt und in den Befestigungsnuten 512 der Sensormodulanordnung 50 befestigt werden. Wie bereits oben beschrieben, umfasst die Sensormodulanordnung 50 nun die elastischen Pads 52, um der Batteriegruppe 10 zu ermöglichen an das untere Kühlgehäuse 20 anzuhaften. Dabei können die Formpositionen der Befestigungsnuten 512 und der Befestigungsabschnitte 611 umgekehrt werden.
  • Weiterhin ist das Verfahren zum Einhängen und Befestigen des Befestigungsabschnitts 611 an der Befestigungsnut 512 als ein Beispiel gezeigt, ist aber nicht darauf beschränkt und jedes Verfahren kann verwendet werden, solange die Sensormodulanordnung 50 ausreichend an mindestens einem Abschnitt der Sammelschienenanordnung 60a oder 60b oder des Kühlgehäuses 20 befestigt werden kann, um so auf der Oberseite der Batteriegruppe 10 angeordnet zu sein.
  • Darüber hinaus können die vorderen und hinteren Sammelschienenanordnungen 60a und 60b mit einem ersten Befestigungselement 242 an der Kühlplatte 20a des Kühlgehäuses 20 befestigt und festgezogen werden. Insbesondere kann die Kühlplatte 20a ein erstes Befestigungsloch 241 aufweisen, das in mindestens einem Abschnitt auf einer Seite ausgebildet ist, die mit den vorderen und hinteren Sammelschienenanordnungen 60a und 60b in Kontakt kommt und die vorderen und hinteren Sammelschienenanordnungen 60a und 60b können ein zweites Befestigungsloch (nicht dargestellt) aufweisen, das dem ersten Befestigungsloch 241 entspricht, das in mindestens einem Abschnitt auf einer Seite ausgebildet ist, die mit der Kühlplatte 20a in Kontakt kommt. Daher können die Kühlplatte 20a und die vorderen und hinteren Sammelschienenanordnungen 60a und 60b durch die ersten Befestigungselemente 242, wie beispielsweise einen Bolzen, die in die ersten und zweiten Befestigungslöcher eingesetzt werden, miteinander befestigt und festgezogen werden.
  • Die Sensorplatine 70 kann jedoch auch mit der Außenseite der vorderen Sammelschienenanordnung 60a verbunden werden. In diesem Fall ist die Sensorplatine 70 zur Vereinfachung der Beschreibung mit der vorderen Sammelschienenanordnung 60a verbunden, ist aber nicht darauf beschränkt. Wie vorstehend beschrieben kann die Sensorplatine 70 mit der hinteren Sammelschienenanordnung 60b verbunden werden und kann eine Spannung der Batteriegruppe 10 durch die Sensormodulanordnung 50 messen, um den Spannungszustand derselben zu bestätigen.
  • Insbesondere kann die Sensorplatine 70 mindestens ein drittes Befestigungsloch 711 aufweisen, das in ihr geformt ist und die vordere Sammelschienenanordnung 60a kann mindestens ein viertes Befestigungsloch 621 aufweisen, das in einer ihrer Außenflächen entsprechend dem dritten Befestigungsloch 711 ausgebildet ist. Dabei sind das dritte Befestigungsloch 711 und das vierte Befestigungsloch 621 entsprechend zueinander angeordnet und die Sensorplatine 70 und die vordere Sammelschienenanordnung 60a können durch zweite Befestigungselemente 712, wie beispielsweise ein Bolzen, die in die dritten und vierten Befestigungslöcher eingesetzt werden, miteinander befestigt und festgezogen werden. Dabei sind das dritte Befestigungsloch 711 und das vierte Befestigungsloch 621 entsprechend zueinander angeordnet und die Sensorplatine 70 und die vordere Sammelschienenanordnung 60a können durch zweite Befestigungselemente 712, wie beispielsweise ein Bolzen, die in die dritten und vierten Befestigungslöcher eingesetzt werden, miteinander befestigt und festgezogen werden. Zu diesem Zeitpunkt kann mindestens ein auf der Sensorplatine 70 gebildeter Sensorkontaktabschnitt 720 mit mindestens einem Abschnitt der Außenfläche der vorderen Sammelschienenanordnung 60a in Kontakt kommen um elektrisch miteinander verbunden zu sein.
  • Die Kopplungsverfahren durch die oben beschriebenen Befestigungselemente 242 und 712 und die Kupplungslöcher 241, 621 und 711 sind jedoch exemplarisch dargestellt, sind aber nicht darauf beschränkt und jedes Verfahren kann verwendet werden, solange jede der vorderen und hinteren Sammelschienenanordnungen 60a und 60b und das Kühlgehäuse 20 sowie die Sammelschienenanordnung 60a oder 60b auf einer Seite der Batteriegruppe 10 und die Sensorplatine 70 ausreichend festgezogen und gekoppelt werden können, um aneinander befestigt zu werden.
  • Danach können die Abdeckplatte 40 und die vorderen und hinteren Abdeckteile 30a und 30b, wie in 8 dargestellt, mit dem Kühlgehäuse 20 in Kontakt kommen und dann durch Schweißen miteinander verbunden werden um das Batteriemodul 1 vorzubereiten. Die Details der Kupplungsstruktur des Kühlgehäuses 20 und der Abdeckplatte 40 und des Kühlgehäuses 20 und der vorderen und hinteren Abdeckteile 30a und 30b sind derzeit die gleichen wie im obigen Abschnitt beschrieben und werden daher nicht im Detail beschrieben.
  • Die Batteriegruppe 10 des Batteriemoduls 1 und die Sammelschienenanordnungen 60a und 60b sind aufgrund des äußeren Kühlgehäuses 20, der vorderen und hinteren Abdeckteile 30a und 30b, der Abdeckplatte 40 und dergleichen nicht nach außen exponiert. Daher kann das Batteriemodul vor äußeren Fremdkörpern geschützt werden, und die Befestigungs- und Stützstruktur des Batteriemoduls kann durch die oben beschriebene Befestigungsstruktur auch wenn ein externer Schlag entsteht, beibehalten werden.
  • Obwohl die repräsentativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben wurden, wird von Fachleuten mit Kenntnissen des technischen Gebietes, auf das sich die vorliegende Erfindung bezieht, verstanden, dass darin verschiedene Änderungen und Variationen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Dementsprechend sollte der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sein, sondern durch die beigefügten Ansprüche sowie deren Äquivalente definiert sein.
  • Bezugszeichenliste
    • 1:
    Batteriemodul
    10:
    Batteriegruppe
    11:
    Batteriezelle
    12, 12a, 12b:
    Elektrodenlasche
    13:
    Elastisches Element
    15:
    Hülle
    151:
    Dichtungsabschnitt
    152:
    Verlängerungsabschnitt
    153:
    Adhäsionsabschnitt
    20, 20x, 20y, 20y, 20z:
    Kühlgehäuse
    20a, 20ax, 20ay, 20ay, 20az:
    Kühlplatte
    20ax1, 20ay1, 20ay1, 20az1:
    Erste Region
    20ax2, 20ay2, 20az2, 20az2:
    Zweite Region
    20b, 20bx, 20bx, 20by, 20bz:
    Seitenplatte
    21:
    Wärmeübertragungselement
    21':
    Düse
    22, 22x:
    Vorsprung
    23:
    Stufenabschnitt
    241:
    Erstes Befestigungsloch
    242:
    Erstes Befestigungselement
    25, 25x, 25y:
    Aussparung
    25z:
    Aufnahmenut
    30a, 30b:
    Abdeckteil
    40:
    Abdeckplatte
    31, 41:
    Vertikaler Abschnitt
    50:
    Sensormodulanordnung
    51:
    Sensormodulelement
    511:
    Sensorverbindungselement
    511a:
    Erstes Verbindungselement
    511b:
    Zweites Verbindungselement
    511c:
    Anschlussdraht
    512:
    Befestigungsnut
    52:
    Elastisches Polster
    60a, 60b:
    Sammelschienenanordnung
    61:
    Schlitz
    611:
    Befestigungsabschnitt
    621:
    Viertes Befestigungsloch
    70:
    Sensorplatine
    711:
    Drittes Befestigungsloch
    712:
    Zweites Befestigungselement
    720:
    Sensorkontaktabschnitt
    L:
    Laser
    L1:
    Extrusionslänge des Verlängerungsabschnitts
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • KR 101560217 [0004]

Claims (22)

  1. Batteriemodul, umfassend: eine Batteriegruppe, die durch Stapeln einer Vielzahl von Batteriezellen gebildet ist, von denen jede Elektrodenlaschen umfasst; ein Kühlgehäuse mit einer Kühlplatte, die entsprechend zu einer Seite der Seiten der Batteriegruppe angeordnet ist, in der die Elektrodenlaschen nicht verlängert sind und Seitenplatten, die auf beiden Seiten der Batteriegruppe senkrecht zu der einen Seite der Seiten angeordnet sind, um so die Batteriegruppe aufzunehmen; eine Abdeckplatte, die sich auf der anderen Seite der Batteriegruppe befindet; und ein vorderes Abdeckteil und ein hinteres Abdeckteil, die sich an der äußersten Vorderseite und Rückseite der Batteriegruppe auf beiden Seiten in einer Richtung befinden, in der die Elektrodenlaschen verlängert sind.
  2. Batteriemodul nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Wärmeübertragungselement, wobei das Wärmeübertragungselement in einer dünnschichtigen Form zwischen der Kühlplatte und der Batteriegruppe angeordnet ist.
  3. Batteriemodul nach Anspruch 2, wobei das Wärmeübertragungselement in einen leeren Raum zwischen der Kühlplatte und der Vielzahl von Batteriezellen eingesetzt ist.
  4. Batteriemodul nach Anspruch 2, wobei jede der Vielzahl von Batteriezellen einen Dichtungsabschnitt und einen Adhäsionsabschnitt umfasst, die an ihren äußeren Rändern durch eine Hülle gebildet sind, wobei der Dichtungsabschnitt auf drei Seiten zwischen vier Seiten des Umfangs der Batteriezelle und des Adhäsionsabschnitts auf der anderen Seite der Batteriezelle ausgebildet ist, und die Kühlplatte über das Wärmeübertragungselement eng mit dem Adhäsionsabschnitt der Vielzahl von gestapelten Batteriezellen in Kontakt kommt.
  5. Batteriemodul nach Anspruch 4, wobei die Kühlplatte eine Vielzahl von darauf ausgebildeten Vorsprüngen aufweist, und jeder der Vorsprünge über die Adhäsionsabschnitte benachbarter Batteriezellen angeordnet ist.
  6. Batteriemodul nach Anspruch 5, wobei jeder der Vorsprünge eine gebogene Oberfläche aufweist, die einer Form eines Abschnitts des Adhäsionsabschnitts entspricht.
  7. Batteriemodul nach Anspruch 4, wobei ein Abschnitt des Dichtungsabschnitts, der an den Adhäsionsabschnitt angrenzt, einen Verlängerungsabschnitt aufweist, der sich in einer Richtung senkrecht zu dem Adhäsionsabschnitt erstreckt.
  8. Batteriemodul nach Anspruch 7, wobei die Kühlplatte eine Vielzahl von darin ausgebildeten Aussparungen zur Aufnahme des Verlängerungsabschnitts aufweist.
  9. Batteriemodul nach Anspruch 8, wobei die Vielzahl von Aussparungen in der Kühlplatte an Positionen entsprechend zu den Verlängerungsabschnitten ausgebildet sind.
  10. Batteriemodul nach Anspruch 7, wobei die Kühlplatte eine Vielzahl von darin ausgebildeten Aufnahmenuten aufweist, um jeweils die Verlängerungsabschnitte einer oder mehrerer aneinander angrenzender Batteriezellen der Vielzahl gestapelter Batteriezellen aufzunehmen.
  11. Batteriemodul nach Anspruch 1, wobei das Kühlgehäuse einteilig ausgebildet ist.
  12. Batteriemodul nach Anspruch 1, wobei die Elektrodenlaschen von beiden Seiten der Batteriegruppe verlängert sind, und ferner umfassend: Sammelschienenanordnungen, die jeweils mit den Elektrodenlaschen auf beiden Seiten derselben verbunden sind, um die Vielzahl von Batteriezellen elektrisch miteinander zu verbinden, und eine Sensormodulanordnung, die sich auf der anderen Seite der Batteriegruppe befindet.
  13. Batteriemodul nach Anspruch 12, ferner umfassend: eine Sensorplatine, die auf einer Seite der Sammelschienenanordnungen auf beiden Seiten derselben angeordnet ist, um eine Spannung der Vielzahl von Batteriezellen zu erfassen, wobei die Sensormodulanordnung die verbleibende Sammelschienenanordnung elektrisch mit der Sensorplatine verbindet.
  14. Batteriemodul nach Anspruch 12, wobei die Sensormodulanordnung ferner ein elastisches Polster umfasst, um die Batteriegruppe gegen die Kühlplatte zu drücken.
  15. Batteriemodul nach Anspruch 1, wobei die Batteriegruppe elastische Elemente umfasst, die zwischen mindestens zwei Bündeln der Vielzahl von Batteriezellen angeordnet sind.
  16. Verfahren zur Herstellung eines Batteriemoduls, umfassend: Stapeln einer Vielzahl von Batteriezellen, von denen jede Elektrodenlaschen umfasst; Montieren der gestapelten Vielzahl von Batteriezellen in einem Kühlgehäuse umfassend eine Kühlplatte, die entsprechend zu einer Seite der Seiten der Vielzahl von Batteriezellen angeordnet ist, in denen die Elektrodenlaschen nicht verlängert sind; Anordnen eines vorderen Abdeckteils und eines hinteren Abdeckteils an den äußeren beiden Seiten der Vielzahl von Batteriezellen, in denen die Elektrodenlaschen verlängert sind; und Anordnen einer Abdeckplatte auf der anderen Seite der Vielzahl von Batteriezellen.
  17. Verfahren zur Herstellung eines Batteriemoduls nach Anspruch 16, wobei die Vielzahl von Batteriezellen angeordnet wird, nachdem ein Wärmeübertragungselement auf die Kühlplatte aufgebracht wurde.
  18. Verfahren zur Herstellung eines Batteriemoduls nach Anspruch 17, wobei das Wärmeübertragungselement dünn verteilt wird, wenn die Vielzahl von Batteriezellen auf der Kühlplatte angeordnet sind.
  19. Verfahren zur Herstellung eines Batteriemoduls nach Anspruch 16, ferner umfassend: Verbinden von Sammelschienenanordnungen mit den Elektrodenlaschen, um die Vielzahl von Batteriezellen elektrisch miteinander zu verbinden, wenn die Vielzahl von Batteriezellen angeordnet sind.
  20. Verfahren zur Herstellung eines Batteriemoduls nach Anspruch 19, wobei die Sammelschienenanordnungen mit beiden Seiten der Batteriegruppe verbunden sind, bei der die Elektrodenlaschen verlängert sind, und nach Verbinden der Sammelschienenanordnungen eine Sensorplatine zum Erfassen einer Spannung der Vielzahl von Batteriezellen mit einer der Sammelschienenanordnungen auf beiden Seiten derselben verbunden ist.
  21. Verfahren zur Herstellung eines Batteriemoduls nach Anspruch 20, ferner umfassend: nach dem Verbinden der Sensorplatine, Anordnung einer Sensormodulanordnung, die die verbleibende Sammelschienenanordnung auf beiden Seiten derselben und die Sensorplatine auf der anderen Seite der Vielzahl von Batteriezellen elektrisch verbindet.
  22. Verfahren zur Herstellung eines Batteriemoduls nach Anspruch 21, ferner umfassend: nachdem die Sensormodulanordnung angeordnet ist, Anordnen des vorderen Abdeckteils, des hinteren Abdeckteils und der Abdeckplatte; und Koppeln der vorderen und hinteren Abdeckungsteile und der Abdeckplatte mit dem Kühlgehäuse.
DE102018133391.9A 2017-12-26 2018-12-21 Batteriemodul und Herstellungsverfahren desselben Pending DE102018133391A1 (de)

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