DE102018202190B4 - Battery with battery modules - Google Patents
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Abstract
Batterie (2) mit zumindest einem Modulträger (14) mit mehreren Batteriemodulen (8), wobei die Batteriemodule (8) zylinderförmig sind, wobei der Modulträger (14) einen Boden (16) und einen Deckel (18) aufweist, zwischen denen die Lagen (10, 12,) der Batteriemodule (8) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulträger (14) beidseitig jeweils mindestens eine Halteeinrichtung (22) aufweist, an der die Batteriemodule (8) mit ihren Stirnseiten befestigt sind, wobei die Befestigungen der Batteriemodule (8) an den Halteeinrichtungen (22) so dimensioniert sind, dass sie bei Belastungen, die einen definierten Grenzwert übersteigen, sich lösen oder abreißen.Battery (2) with at least one module carrier (14) with several battery modules (8), the battery modules (8) being cylindrical, the module carrier (14) having a base (16) and a cover (18) between which the layers (10, 12,) of the battery modules (8) are arranged, characterized in that the module carrier (14) has at least one holding device (22) on both sides, to which the battery modules (8) are fastened with their end faces, the fastenings of the Battery modules (8) on the holding devices (22) are dimensioned in such a way that they loosen or tear off under loads that exceed a defined limit value.
Description
Die Erfindung betrifft eine Batterie mit Batteriemodulen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a battery with battery modules according to the preamble of claim 1.
Es sind allgemein Batteriemodule bekannt, die mehrere einzelne Speicherzellen aufweisen, die miteinander kontaktiert sind, sodass das jeweilige Batteriemodul die gewünschte Spannungshöhe oder Speicherkapazität aufweist. Dabei können die Speicherzellen in einer einzigen Schicht nebeneinander angeordnet sein oder aber auch in mehreren Schichten übereinander.Battery modules are generally known which have a plurality of individual storage cells that are contacted with one another so that the respective battery module has the desired voltage level or storage capacity. The storage cells can be arranged next to one another in a single layer or else in several layers one above the other.
Weiterhin ist bekannt, dass die Speicherzellen Substanzen enthalten, die gesundheitsgefährdend oder brennbar sind, wenn sie bei einer Beschädigung der Speicherzelle austreten. Daher ist es wichtig, dass die Speicherzellen nicht beschädigt werden. Diese Thematik ist insbesondere bei elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen von großer Bedeutung, da sichergestellt werden muss, dass auch bei einem Crash die Speicherzellen möglichst nicht beschädigt werden, oder zumindest keine gefährlichen Substanzen austreten können.It is also known that the storage cells contain substances that are hazardous to health or combustible if they escape if the storage cell is damaged. Therefore, it is important not to damage the memory cells. This issue is of great importance in particular in the case of electrically powered motor vehicles, since it must be ensured that the memory cells are not damaged as far as possible, or at least that no dangerous substances can escape, even in the event of a crash.
Dazu weisen die heutigen Batterien eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs üblicherweise ein sehr robustes, dichtes Batteriegehäuse mit einer hohen Festigkeit auf, in dem mehrere Batteriemodule angeordnet sind. Eine solche Batterie kann aber keine Crashenergie absorbieren.For this purpose, today's batteries of an electrically powered motor vehicle usually have a very robust, tight battery housing with a high degree of strength, in which several battery modules are arranged. However, such a battery cannot absorb crash energy.
Aus der
Ferner ist aus der
Als weiterer Stand der Technik sind die
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Batterie zu schaffen, die bei einer von außen einwirkenden Kraft durch Verformung Energie absorbieren kann.The object of the invention is to create a battery which can absorb energy through deformation in the event of an externally acting force.
Diese Aufgabe wird mit einer Batterie mit mehreren Batteriemodulen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved with a battery with a plurality of battery modules having the features of claim 1.
Erfindungsgemäß umfasst die Batterie einen Modulträger mit mehreren Batteriemodulen, wobei die Batteriemodule zylinderförmig sind. In dem Modulträger sind zwei oder mehr übereinander angeordnete Lagen aus jeweils seitlich nebeneinander, zueinander parallel angeordneten Batteriemodulen untergebracht. Dabei sind die Batteriemodule zweier aneinander angrenzender Lagen parallel zueinander und jeweils seitlich um eine halbe Breite eines Batteriemoduls zueinander versetzt angeordnet, sodass die Höhe der beiden Lagen in Summe geringer ist, als die Höhe zweier übereinander und nicht versetzt zueinander angeordneter Batteriemodule.According to the invention, the battery comprises a module carrier with a number of battery modules, the battery modules being cylindrical. Two or more layers of battery modules that are arranged laterally next to one another and arranged parallel to one another are accommodated in the module carrier. The battery modules of two adjacent layers are arranged parallel to one another and each laterally offset by half a width of a battery module so that the total height of the two layers is less than the height of two battery modules arranged one above the other and not offset from one another.
Dabei weist der Modulträger einen Boden und einen Deckel auf, zwischen denen die Lagen der Batteriemodule angeordnet sind. Bei einer hohen, auf die Batterie einwirkenden Kraft, deren Hauptrichtung in der Ebene des Deckels und/oder des Bodens liegt, und die seitlich auf die Batteriemodule gerichtet ist, kann vorteilhafterweise der Boden und/oder der Deckel ausbauchen. Dadurch können die Batteriemodule in Richtung der einwirkenden Kraft seitlich zusammengeschoben werden und dabei den durch das Ausbauchen des Bodens und/oder Deckels entstandenen Raum ausfüllen. The module carrier has a base and a cover, between which the layers of the battery modules are arranged. In the case of a high force acting on the battery, the main direction of which is in the plane of the cover and / or the base, and which is directed laterally onto the battery modules, the base and / or the cover can advantageously bulge. As a result, the battery modules can be pushed together laterally in the direction of the acting force and thereby fill the space created by the bulging of the base and / or cover.
Auf diese Weise ist eine Deformation der Batterie und dabei eine Absorption von Energie möglich, ohne dass die zylinderförmigen Batteriemodule beschädigt werden. Diese rollen und gleiten vielmehr aneinander ab und verlagern sich in den Raum, der durch das Ausbauchen des Bodens und/oder Deckels zusätzlich entstanden ist.In this way, the battery can be deformed and energy can be absorbed without damaging the cylindrical battery modules. Rather, these roll and slide against one another and shift into the space that has also been created by the bulging of the bottom and / or cover.
Der Modulträger weist zusätzlich beidseitig jeweils eine Halteeinrichtung auf, an der die Batteriemodule mit ihren Stirnseiten befestigt sind. Die Befestigungen der Batteriemodule sind an den Halteeinrichtungen so dimensioniert, dass sie bei Belastungen, die einen definierten Grenzwert übersteigen, sich lösen oder abreißen. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Batteriemodule stets in ihrer Sollposition in dem Modulträger fixiert sind. Ausschließlich bei hohen, auf die Batterie einwirkenden Kräften, lösen sich diese Fixierungen und behindern das gewünschte Verlagern der Batteriemodule nicht.The module carrier also has a holding device on both sides, to which the battery modules are attached with their end faces. The fastenings of the battery modules on the holding devices are dimensioned in such a way that they loosen or tear off under loads that exceed a defined limit value. This ensures that the battery modules are always fixed in their target position in the module carrier. Only when the forces acting on the battery are high do these fixations loosen and do not hinder the desired displacement of the battery modules.
Idealerweise kommt eine solche Batterie bei einem Personenkraftfahrzeug zum Einsatz.Such a battery is ideally used in a passenger vehicle.
Ein typisches Kraftfahrzeug weist einen Vorderwagen, eine in Fahrzeuglängsrichtung gesehen hinten daran angrenzende Fahrgastzelle sowie einen wiederum an die Fahrgastzelle hinten angrenzenden Hinterwagen auf. Bevorzugt ist die Batterie im Bereich des Bodens der Fahrgastzelle angeordnet.A typical motor vehicle has a front vehicle, a passenger cell adjoining it at the rear, as seen in the longitudinal direction of the vehicle, and one in turn adjoining the passenger cell at the rear Rear carriage on. The battery is preferably arranged in the area of the floor of the passenger cell.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Personenkraftfahrzeug im Bereich des Bodens der Fahrgastzelle zumindest zwei in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende, zueinander parallel angeordnete Längsträger im Bodenbereich auf, wobei zwischen den beiden Längsträgern sich in Fahrzeugquerrichtung zumindest zwei Querträger erstrecken. Die Batterie ist idealerweise zwischen den beiden Längsträgern sowie zwischen zwei benachbarten Querträgern angeordnet. Dabei kann die Batterie direkt an die Längs- und/oder Querträger angrenzen. Die Längs- und Querträger schützen die Batterie. Zudem kann die Batterie an den Längs- und/oder Querträgern befestigt sein. Vorteilhafterweise bildet der Boden des Modulträgers der Batterie zugleich den Unterboden des Personenkraftfahrzeugs in diesem Bereich. Idealerweise bilden die beiden Seitenschweller des Personenkraftfahrzeugs die beiden Längsträger. Die Batterie weist also kein zusätzliches, steifes Gehäuse auf, das alle übrigen Bauteile der Batterie schützend umgibt.According to an advantageous embodiment, the passenger vehicle has in the area of the floor of the passenger compartment at least two longitudinal members running in the longitudinal direction of the vehicle and arranged parallel to one another in the floor area, with at least two cross members extending in the transverse direction of the vehicle between the two longitudinal members. The battery is ideally arranged between the two side members and between two adjacent cross members. The battery can be directly adjacent to the longitudinal and / or cross member. The longitudinal and cross members protect the battery. In addition, the battery can be attached to the longitudinal and / or cross members. Advantageously, the base of the module carrier of the battery also forms the underbody of the passenger vehicle in this area. Ideally, the two side sills of the passenger vehicle form the two side members. The battery therefore does not have an additional, rigid housing that protects all other components of the battery.
Eine bei einem Seitencrash seitlich eindringende Barriere stellt die größtmögliche Belastung der Batterie dar. Eine solche Barriere kann beispielsweise ein Pfosten, ein Poller oder aber auch ein anderes Kraftfahrzeug sein. Gerade bei einer solchen Belastung ist es von großem Vorteil, wenn die Batterie durch eine gezielte Verformung Energie absorbieren kann. Dazu erstrecken sich vorteilhafterweise die Achsen der zylinderförmigen Batteriemodule der Batterie in Fahrzeuglängsrichtung. Im Falle eines Seitencrashs baucht der Boden des Modulträgers, der die untere Begrenzung der Batteriemodule in Fahrzeughöhenrichtung bildet, nach unten aus, sodass seine Erstreckung in Fahrzeugquerrichtung abnimmt. Dadurch können die Batteriemodule in Fahrzeugquerrichtung etwas zusammengeschoben werden, indem sie in den zusätzlich entstandenen Raum durch das Ausbauchen des Bodens hinein verlagert werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Deckel des Modulträgers, der in Fahrzeughöhenrichtung die obere Begrenzung der Batteriemodule bildet, nach oben ausbauchen.A barrier that penetrates from the side in a side crash represents the greatest possible load on the battery. Such a barrier can be, for example, a post, a bollard, or another motor vehicle. With such a load in particular, it is of great advantage if the battery can absorb energy through targeted deformation. For this purpose, the axes of the cylindrical battery modules of the battery advantageously extend in the longitudinal direction of the vehicle. In the event of a side crash, the bottom of the module carrier, which forms the lower limit of the battery modules in the vehicle height direction, bulges downwards, so that its extent decreases in the transverse direction of the vehicle. As a result, the battery modules can be pushed together somewhat in the transverse direction of the vehicle by being moved into the additional space created by the bulging of the floor. As an alternative or in addition, the cover of the module carrier, which forms the upper limit of the battery modules in the vehicle height direction, can bulge upwards.
Dabei ist es wichtig, dass vorteilhafterweise in Fahrzeughöhenrichtung gesehen an den Deckel des Modulträgers der Batterie nach oben und/oder an den Boden des Modulträgers der Batterie nach unten keine anderen Bauteile unmittelbar angrenzen, die im Falle eines Seitencrashs ein Auswölben des Deckels und/oder des Bodens behindern könnten.It is important that, advantageously seen in the vertical direction of the vehicle, no other components are directly adjacent to the cover of the module carrier of the battery upwards and / or to the bottom of the module carrier of the battery that would cause the cover and / or the cover to bulge in the event of a side crash Could obstruct the ground.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.Further advantageous configurations are the subject of subclaims.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, anhand dessen die Erfindung im Folgenden näher beschrieben wird. Die einzelnen Figuren zeigen in schematischer Darstellungsweise:
-
1 eine perspektivische Ansicht einer Anordnung mehrerer Batterien mit jeweils einem Modulträger mit mehreren Batteriemodulen im Unterboden eines Kraftfahrzeugs, -
2 eine vergrößerte Seitenansicht einer in1 gezeigten Batterie mit einem Modulträger mit mehreren Batteriemodulen, -
3 einen Querschnitt durch die in1 und2 gezeigte Batterie zu Beginn einer einwirkenden hohen mechanischen Beanspruchung, -
4 den in3 gezeigten Querschnitt nach dem Einwirken der hohen mechanischen Beanspruchung und -
5 eine Detailansicht der Karosseriestruktur von1 ohne die Batterien mit einer zusätzlichen Abgleitstruktur.
-
1 a perspective view of an arrangement of several batteries, each with a module carrier with several battery modules in the underbody of a motor vehicle, -
2 an enlarged side view of a in1 shown battery with a module carrier with several battery modules, -
3 a cross section through the in1 and2 Battery shown at the beginning of a high mechanical load, -
4th the in3 Cross-section shown after exposure to high mechanical stress and -
5 a detailed view of the body structure of1 without the batteries with an additional sliding structure.
In
Zwischen den beiden Längsträgern
Alle Batteriemodule
Jedes Personenkraftfahrzeug muss bei einem Seitencrash einen möglichst guten Schutz für die Passagiere in der Fahrgastzelle gewährleisten. Dennoch kann nicht verhindert werden, dass bei einem Seitencrash auch die Batterien
Idealerweise sind auch die Batterien
Wie bereits zuvor beschrieben, sind die Batteriemodule
Generell ist dabei auch zu beachten, dass es verschiedene Arten eines Seitencrashs gibt. Bei einem Seitencrash mit einer breiten Barriere
In der
Die Hohlräume
Insgesamt ermöglicht ein solcher Aufbau, dass bei einem Seitencrash möglichst wenige Kräfte auf die Batterien
Diese Anordnung bildet einen sehr guten Schutz der Batteriemodule
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 22
- Batteriebattery
- 44th
- LängsträgerSide member
- 66th
- QuerträgerCross member
- 88th
- BatteriemodulBattery module
- 1010
- obere Lageupper layer
- 1212
- untere Lagelower layer
- 1414th
- ModulträgerModule carrier
- 1616
- Deckelcover
- 1818th
- Bodenground
- 2020th
- SeitenwandSide wall
- 2222nd
- HalteeinrichtungHolding device
- 2424
- Barrierebarrier
- 2626th
- AbgleitstrukturSliding structure
- 2828
- Hohlraumcavity
Claims (11)
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DE102018202190.2A DE102018202190B4 (en) | 2018-02-13 | 2018-02-13 | Battery with battery modules |
Applications Claiming Priority (1)
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DE102018202190.2A DE102018202190B4 (en) | 2018-02-13 | 2018-02-13 | Battery with battery modules |
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Families Citing this family (1)
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2018
- 2018-02-13 DE DE102018202190.2A patent/DE102018202190B4/en active Active
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