-
Stand der Technik
-
Die Erfindung geht aus von einem Batteriemodul nach Gattung des unabhängigen Anspruchs.
-
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass Batteriemodule aus einer Mehrzahl an einzelnen Batteriezellen bestehen können, welche seriell und/oder parallel elektrisch leitend miteinander verschaltet sein können.
-
Zum Betrieb von Batteriezellen in einem bevorzugten Temperaturbereich ist es dazu weiterhin bekannt, dass Batteriemodule ein Kühlsystem umfassen können, welches insbesondere dafür sorgen soll, dass die Batteriezellen eine vorgegebene Temperatur nicht überschreiten.
-
Aus der Druckschrift
DE 10 2007 024 869 ist ein Batteriemodul bekannt, bei welchem die Batteriezellen gekühlt werden können.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Ein Batteriemodul mit einer Mehrzahl an Batteriezellen mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs bietet den Vorteil, dass ein Batteriemodul zur Verfügung gestellt werden kann, dessen Batteriezellen auf einfache Weise ausgetauscht werden können.
-
Dazu wird ein Batteriemodul mit einer Mehrzahl an Batteriezellen zur Verfügung gestellt.
-
Die Batteriezellen sind dabei insbesondere als Lithium-Ionen-Batteriezellen oder als Festkörperelektrolytbatteriezellen ausgebildet.
-
Die Batteriezellen weisen jeweils einen ersten elektrischen Spannungsabgriff und einen zweiten elektrischen Spannungsabgriff auf.
-
Dabei sind die Batteriezellen elektrisch parallel und/oder seriell miteinander verschaltbar angeordnet.
-
Dazu sind die ersten elektrischen Spannungsabgriffe und die zweiten elektrischen Spannungsabgriffe der Mehrzahl an Batteriezellen elektrisch leitend miteinander verbindbar und insbesondere miteinander verbunden.
-
Zu einer parallelen Verschaltung werden die ersten elektrischen Spannungsabgriffe zweier zu verschaltender Batteriezellen elektrisch leitend miteinander verbunden und die zweiten elektrischen Spannungsabgriffe der zwei zu verschaltenden Batteriezellen elektrisch leitend miteinander verbunden.
-
Zu einer seriellen Verschaltung wird der erste elektrische Spannungsabgriff einer Batteriezelle mit dem zweiten elektrischen Spannungsabgriff einer anderen Batteriezelle elektrisch leitend verbunden und der zweite elektrische Spannungsabgriff der Batteriezelle mit dem ersten elektrischen Spannungsabgriff noch einer anderen Batteriezelle elektrisch leitend verbunden.
-
Des Weiteren umfasst das Batteriemodul zumindest eine Untereinheit.
-
Die Untereinheit weist dabei zwei mittels eines Klammerelements mechanisch miteinander verbundene Batteriezellen auf.
-
Das Klammerelement weist dabei eine erste Aufnahme auf, welche ausgebildet ist, eine erste Batteriezelle elastisch aufzunehmen.
-
Das Klammerelement weist dabei eine zweite Aufnahme auf, welche ausgebildet ist, eine zweite Batteriezelle elastisch aufzunehmen.
-
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
-
Unter einer elastischen Aufnahme einer ersten Batteriezelle bzw. einer zweiten Batteriezelle soll hierbei verstanden sein, dass die erste Aufnahme bzw. die zweite Aufnahme in der Art ausgebildet sind, dass die erste Aufnahme bzw. die zweite Aufnahme eine kontinuierliche Kraft auf die erste Batteriezelle bzw. die zweite Batteriezelle ausübt, wobei die kontinuierliche Kraft insbesondere als eine Federkraft bezeichnet sein kann.
-
Dazu ist die erste Aufnahme bzw. die zweite Aufnahme beispielsweise in der Art ausgebildet, dass eine Verformung der ersten Aufnahme bzw. der zweiten Aufnahme eine kontinuierliche Rückstellkraft bzw. Federkraft bedingt, die auf die erste Batteriezelle bzw. die zweite Batteriezelle wirken kann und die erste Batteriezelle bzw. die zweite Batteriezelle dadurch zuverlässig aufnehmen kann.
-
Es ist zweckmäßig, wenn die Batteriezellen jeweils prismatisch ausgebildet sind. Dadurch ist es möglich, insgesamt einen einfachen Aufbau des Batteriemoduls zur Verfügung zu stellen.
-
Beispielsweise können die prismatisch ausgebildeten Batteriezellen eine erste Gehäusehälfte und eine zweite Gehäusehälfte aufweisen, wobei solche Batteriezellen üblicherweise als Nutshell-Batteriezellen bezeichnet und bekannt sind.
-
Die erste Gehäusehälfte kann dabei den ersten elektrischen Spannungsabgriff ausbilden und die zweite Gehäusehälfte kann den zweiten elektrischen Spannungsabgriff ausbilden.
-
Durch die elastische Aufnahme der Batteriezelle durch das Klammerelement ist es hierbei nicht mehr zwingend erforderlich, die erste Gehäusehälfte und die zweite Gehäusehälfte beispielsweise mittels einer Verklebung miteinander zu verbinden.
-
Weiterhin kann dabei, um die erste Gehäusehälfte und die zweite Gehäusehälfte elektrisch voneinander zu isolieren, zwischen der ersten Gehäusehälfte und der zweite Gehäusehälfte ein Isolationselement angebracht werden.
-
Somit kann ein Batteriemodul zur Verfügung gestellt werden, bei welchem die Batteriezellen großflächig ausgebildete elektrische Spannungsabgriffe aufweisen und somit eine einfache elektrisch leitende Verbindung zwischen den Batteriezellen ausgebildet werden kann.
-
Es ist zweckmäßig, wenn das Klammerelement aus einem polymeren Material ausgebildet ist.
-
Eine solche Ausbildung bietet insbesondere den Vorteil, dass ein solches polymeres Material gute akustische Dämpfungseigenschaften aufweist und somit dazu beitragen kann, die an ein Batteriemodul gestellte akustischen Anforderungen zu erfüllen.
-
Es ist zweckmäßig, wenn die zwei Batteriezellen der zumindest einen Untereinheit mittels zweier Klammerelemente mechanisch miteinander verbunden sind. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die zwei Klammerelemente an gegenüberliegenden Seiten der zwei Batteriezellen angeordnet sind.
-
Somit kann eine zuverlässigere mechanische Verbindung der zwei Batteriezellen mittels Klammerelementen bereitgestellt werden.
-
Weiterhin vorzugsweise sind dabei an jeder der beiden sich gegenüberliegenden Seiten der zwei Batteriezellen jeweils zwei Klammerelemente angeordnet, wodurch eine noch zuverlässigere mechanische Verbindung ausgebildet werden kann.
-
Insgesamt werden hierbei beispielsweise also vier Klammerelemente für die mechanische Verbindung der zwei Batteriezellen der zumindest einen Untereinheit genutzt.
-
Es ist zweckmäßig, wenn das Batteriemodul eine erste Untereinheit und eine zweite Untereinheit aufweist. Dabei sind die erste Untereinheit und die zweite Untereinheit zweckmäßigerweise unmittelbar benachbart zueinander angeordnet.
-
Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann zwischen den zwei Batteriezellen der zumindest einen Untereinheit weiterhin ein erstes Temperierelement angeordnet sein.
-
Dadurch ist es möglich, die zwei Batteriezellen der zumindest einen Untereinheit zuverlässig und großflächig zu temperieren.
-
Gemäß noch einem weiteren vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann auch zwischen der ersten Untereinheit und der zweiten Untereinheit ein zweites Temperierelement angeordnet sein.
-
Dadurch ist es möglich, diejenigen Batteriezellen der ersten Untereinheit und der zweiten Untereinheit, welche jeweils benachbart zu dem zweiten Temperierelement angeordnet sind, zuverlässig zu temperieren.
-
An dieser Stelle sei angemerkt, dass es mit einer bevorzugten Ausführungsform, bei welcher zwischen den zwei Batteriezellen der Untereinheiten jeweils ein erstes Temperierelement angeordnet ist und zwischen der ersten Untereinheit und der zweiten Untereinheit ein zweites Temperierelement angeordnet ist, möglich ist, alle Batteriezellen zuverlässig zu temperieren, insbesondere, wenn das erste Temperierelement ein Heizelement ist und das zweite Temperierelement ein Kühlelement ist.
-
Selbstverständlich ist es dabei auch möglich, dass das erste Temperierelement ein Kühlelement ist und dass das zweite Temperierelement ein Heizelement ist.
-
Bevorzugt ist es dabei, wenn die erste Aufnahme zumindest ein erstes Federelement aufweist und wenn die zweite Aufnahme zumindest ein zweites Federelement aufweist.
-
Weiter bevorzugt ist es auch, wenn die erste Aufnahme zwei erste Federelemente aufweist und wenn die zweite Aufnahme zwei zweite Federelemente aufweist. Dabei sind die Federelemente bevorzugt in der Art ausgebildet, dass die Federelemente sich in Richtung eines Aufnahmeraumes der ersten Aufnahme bzw. der zweiten Aufnahme, in welchem die erste Batteriezelle bzw. die zweite Batteriezelle aufgenommen werden soll, erstrecken und in entgegengesetzter Richtung verformt werden können, wodurch eine in Richtung des Aufnahmeraumes weisende Federkraft erzeugt wird.
-
Es ist zweckmäßig, wenn das erste Federelement und das zweite Federelement, welche zwischen den zwei Aufnahmeräumen angeordnet sind, zumindest teilweise einstückig ausgebildet sind oder einander kontaktierend angeordnet sind. Dadurch kann ein einfacher und mechanisch stabiler Aufbau des Batteriemoduls zur Verfügung gestellt werden.
-
Figurenliste
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
-
Es zeigt
-
- 1 einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls in einer Draufsicht,
- 2 schematisch in einer Draufsicht ein erfindungsgemäßes Batteriemodul und
- 3 in einer perspektivischen Ansicht eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls.
-
Die 1 zeigt einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls 1 in einer Draufsicht.
-
Das Batteriemodul 1 weist eine Mehrzahl an Batteriezellen 2 auf.
-
Die Batteriezellen 2 weisen dabei jeweils einen ersten elektrischen Spannungsabgriff 31 und einen zweiten elektrischen Spannungsabgriff 32 auf.
-
Dabei kann der erste elektrische Spannungsabgriff 31 beispielsweise ein negativer Spannungsabgriff sein und kann der zweite elektrische Spannungsabgriff 32 beispielsweise ein positiver Spannungsabgriff sein.
-
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 weist das Batteriemodul 1 Batteriezellen 2 auf, bei welchen der erste elektrische Spannungsabgriff 31 und der zweite elektrischen Spannungsabgriff 32 an einer Oberseite 7 angeordnet sind.
-
Der erste elektrische Spannungsabgriff 31 und der zweite elektrische Spannungsabgriff 32 einer Batteriezelle 2 können dabei jeweils mit einem ersten elektrischen Spannungsabgriff 31 oder einem zweiten elektrischen Spannungsabgriff 32 einer anderen Batteriezelle 2 elektrisch leitend verbunden werden, um so eine elektrisch parallele und/oder serielle Verschaltung der einzelnen Batteriezellen 2 miteinander auszubilden.
-
Die Anordnung gemäß 1 ist dabei bevorzugt für eine serielle Verschaltung der Batteriezellen 2.
-
Das Batteriemodul 1 weist dabei eine erste Untereinheit 4 auf.
-
Dabei umfasst die erste Untereinheit 4 zwei Batteriezellen 2, welche mittels eines Klammerelements 5 mechanisch miteinander verbunden sind.
-
Das Klammerelement 5 weist dabei eine erste Aufnahme 61 auf, welche ausgebildet ist, eine erste Batteriezelle 21 elastisch aufzunehmen.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist dabei die erste Batteriezelle 21 in der ersten Aufnahme 61 elastisch aufgenommen.
-
Das Klammerelement 5 weist weiterhin eine zweite Aufnahme 62 auf, welche ausgebildet ist, eine zweite Batteriezelle 22 elastisch aufzunehmen.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist dabei die zweite Batteriezelle 22 in der zweiten Aufnahme 62 elastisch aufgenommen.
-
An dieser Stelle sei angemerkt, dass insbesondere die erste Batteriezelle 21 und die zweite Batteriezelle 22 die zwei Batteriezellen 2 der Untereinheit 4 sind.
-
Gemäß des in der 1 gezeigten Batteriemoduls 1 sind die Batteriezellen 2 jeweils prismatisch ausgebildet.
-
Prismatisch ausgebildete Batteriezellen 2 weisen dabei paarweise parallel verlaufend zueinander angeordnete Seitenflächen auf, welche insbesondere auch gleich groß ausgebildet sind.
-
Des Weiteren sind benachbart zueinander angeordnete Seitenflächen rechtwinklig zueinander angeordnet.
-
Die 1 zeigt dabei ein Ausführungsbeispiel eines Batteriemoduls 1, bei welchem der erste elektrische Spannungsabgriff 31 und der zweite elektrischen Spannungsabgriff 32 an einer Oberseite 7 der Batteriezelle angeordnet sind.
-
Die 1 zeigt dabei weiterhin, dass die erste Aufnahme 61 ein Federelement 9 aufweist, wobei die erste Aufnahme 61 insbesondere ein erstes erstes Federelement 91 und ein zweites erstes Federelement 92 aufweist.
-
Die 1 zeigt dabei auch, dass die zweite Aufnahme 62 ein Federelement 10 aufweist, wobei die zweite Aufnahme 62 insbesondere ein erstes zweites Federelement 101 und ein zweites zweites Federelement 102 aufweist.
-
Aus der 1 ist dabei weiterhin zu erkennen, dass das zweite erste Federelement 92 und das erste zweite Federelement 101 kontaktierend miteinander angeordnet sind.
-
Weiterhin es ist auch möglich, dass das zweite erste Federelement 92 und das erste zweite Federelement 101 zumindest teilweise einstückig ausgebildet sind.
-
Die beiden ersten Federelemente 91, 92 sind dabei in der Art ausgebildet, dass sie sich in Richtung des ersten Aufnahmeraumes 61 erstrecken, worunter auch verstanden sein soll, dass der Abstand der beiden ersten Federelemente 91, 92 mit zunehmendem Abstand von einem Bodenelement 11 des Klammerelements 5 abnimmt.
-
Die beiden zweiten Federelemente 101, 102 sind dabei in der Art ausgebildet, dass sie sich in Richtung des zweiten Aufnahmeraumes 62 erstrecken, worunter auch verstanden sein soll, dass der Abstand der beiden zweiten Federelemente 101, 102 mit zunehmendem Abstand von dem Bodenelement 11 des Klammerelements 5 abnimmt.
-
Dadurch ist es möglich, eine elastische Aufnahme der ersten Batteriezelle 21 in der ersten Aufnahme 61 und der zweiten Batteriezelle 22 in der zweiten Aufnahme 62 zu ermöglichen.
-
Bevorzugt ist das Klammerelement 5 dabei aus einem polymeren Werkstoff ausgebildet.
-
Das zweite erste Federelement 92 und das erste zweite Federelement 101 sind dabei in der Art angeordnet, dass der Abstand 12 zwischen den beiden Batteriezellen 21, 22 so dimensioniert ist, dass auch nach einer Aufnahme eines noch beschriebenen ersten Temperierelements 81 eine ausreichende Volumenausdehnung der Batteriezellen 2 möglich ist.
-
Die 2 zeigt schematisch in einer Draufsicht eine Ausführungsform eines Batteriemoduls 1.
Das Batteriemodul 1 weist dabei eine Mehrzahl an bereits im Zusammenhang mit der 1 beschrieben Untereinheiten 4 auf.
-
Dabei sind die zwei Batteriezellen 2 der jeweiligen Untereinheit 4 mittels zweier an der Oberseite 7 angeordneter Klammerelemente 5 mechanisch miteinander verbunden.
-
Dabei weist das Batteriemodul 1 insbesondere eine erste Untereinheit 41 und eine zweite Untereinheit 42 auf.
Die erste Untereinheit 41 und die zweite Untereinheit 42 sind dabei unmittelbar benachbart zueinander angeordnet.
Darunter soll verstanden sein, dass zwischen der ersten Untereinheit 41 und der zweiten Untereinheit 42 insbesondere keine weitere Batteriezelle 2 angeordnet ist.
-
Aus der 2 ist dabei zu erkennen, dass zwischen den zwei Batteriezellen 2 der ersten Untereinheit 41 sowie den zwei Batteriezellen 2 der zweiten Untereinheit 42 jeweils ein erstes Temperierelement 81 angeordnet ist.
-
Das erste Temperierelement 81 kann dabei ein Kühlelement ausgebildet zu einer Kühlung der Batteriezellen 2 sein oder ein Heizelement ausgebildet zu einer Erwärmung der Batteriezellen 2 sein.
-
Aus der 2 ist weiterhin auch zu erkennen, dass zwischen der ersten Untereinheit 41 und der zweiten Untereinheit 42 ein zweites Temperierelement 82 angeordnet ist.
-
Das zweite Temperierelement 82 kann dabei ein Kühlelement ausgebildet zu einer Kühlung der Batteriezellen 2 oder ein Heizelement ausgebildet zu einer Erwärmung der Batteriezellen 2 sein.
-
Vorzugsweise sind dabei die ersten Temperierelemente 81 Kühlelemente und die zweiten Temperierelemente 82 Heizelemente oder die ersten Temperierelemente 81 Heizelemente und die zweiten Temperierelemente 82 Kühlelemente.
-
Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, dass die ersten Temperierelemente 81 und die zweiten Temperierelemente 82 jeweils einem unterschiedlichen Zweck dienen, nämlich Kühlen der Batteriezellen 2 oder Erwärmen der Batteriezellen 2.
-
In der 2 ist dabei weiterhin zu erkennen, dass die ersten Temperierelemente 81 durch einen geraden Abschnitt 810 kammförmig miteinander verbunden sein können und mit zwischen den Batteriezellen 2 angeordneten Abschnitten 811 ausgebildet sein können.
-
in der 2 ist dabei weiterhin auch zu erkennen, dass die zweiten Temperierelemente 82 durch einen geraden Abschnitt 820 kammförmig miteinander verbunden sein können und mit zwischen den Batteriezellen 2 bzw. den Untereinheiten 4 angeordneten Abschnitten 822 ausgebildet sein können.
-
Die 3 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls 1.
-
Aus der 3 ist dabei zu erkennen, dass die zwei Batteriezellen 2, 21, 22 einer Untereinheit 4 mittels jeweils an gegenüberliegenden Seiten der zwei Batteriezellen 2 angeordneten Klammerelementen 5 mechanisch miteinander verbunden sind.
-
Insbesondere ist dabei an einer ersten Seite 40 ein erstes Klammerelement 51 angeordnet und ist an einer zweiten Seite 50 ein zweites Klammerelement 52 angeordnet.
Dabei kann die erste Seite 40 eine Oberseite sein und die zweite Seite 50 eine Unterseite sein, wobei die beiden Seiten sich einander gegenüberliegen.
-
Insbesondere ist dabei an einer dritten Seite 60 ein erstes Klammerelement 53 angeordnet und an einer vierten Seite 70 ein zweites Klammerelement 54 angeordnet.
Dabei kann die dritte Seite 60 eine Seitenfläche sein und die vierte Seite 70 kann auch eine Seitenfläche sein, wobei die beiden sich einander gegenüberliegen.
-
Dabei ist es wie aus 3 zu erkennen ist, selbstverständlich auch möglich, stets zwei Klammerelement 5 an einer Seite 40, 50, 60, 70 anzuordnen.
-
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
-
