DE102018217083A1

DE102018217083A1 - Batteriegehäuse sowie Batterie

Info

Publication number: DE102018217083A1
Application number: DE102018217083.5A
Authority: DE
Inventors: Claus Gerald Pflueger; Sven Krissler; Alexander Siegert
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-10-05
Filing date: 2018-10-05
Publication date: 2020-04-09
Also published as: CN111009622A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Batteriegehäuse einer eine Mehrzahl an Batteriezellen, insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezellen, umfassenden Batterie (100) mit einem ersten Gehäuseelement (21) und einem zweitem Gehäuseelement (22), welche gemeinsam einen zu einer Aufnahme der Mehrzahl an Batteriezellen ausgebildeten Aufnahmeraum (3) ausbilden, wobei das erste Gehäuseelement (21) und/oder das zweite Gehäuseelement (22) jeweils ein inneres Wandelement (4) und ein äußeres Wandelement (5) umfassen, welche mittels zumindest eines Abstandselementes (11, 16) unter Ausbildung eines zu einer thermischen Isolation des Aufnahmeraums (2) gegenüber einer Umgebung (6) ausgebildeten Isolationsraumes (121, 122) voneinander beabstandet sind.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Batteriegehäuse einer eine Mehrzahl an Batteriezellen umfassenden Batterie nach Gattung des unabhängigen Anspruchs.
Ferner betrifft die Erfindung auch eine Batterie mit einem solchen Batteriegehäuse.
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.
Weiterhin kann eine Batterie eine Mehrzahl an solchen Batteriemodulen umfassen.
Offenbarung der Erfindung
Ein Batteriegehäuse einer eine Mehrzahl an Batteriezellen umfassenden Batterie mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs bietet den Vorteil, dass eine zuverlässige thermische Isolierung eines Aufnahmeraumes, in welchem die Mehrzahl an Batteriezellen aufgenommen werden kann, ausgebildet ist.
Dadurch ist es möglich, den Aufnahmeraum des Batteriegehäuses gegenüber einer Umgebung des Batteriegehäuses thermisch zu dämmen, so dass ein Auskühlen von in dem Aufnahmeraum aufgenommenen Batteriezellen verlangsamt werden kann, wodurch insbesondere eine Betriebstemperatur beispielsweise von Mitteltemperaturbatteriezellen oder Festkörperbatteriezellen über einen längeren Zeitraum gehalten werden kann.
Weiterhin ist es dadurch auch möglich, mittels der thermischen Dämmung des Aufnahmeraums gegenüber der Umgebung ein unerwünschtes Aufheizen beispielsweise von Lithium-Ionen-Batteriezellen über eine thermische Strahlung, beispielsweise durch aufgeheizte Straßen oder Parkplatzflächen, zu reduzieren. Insgesamt kann somit die Betriebstemperatur der jeweiligen Batteriezellen, wie beispielsweise Lithium-Ion-Batteriezellen, Mitteltemperaturbatteriezellen oder Festkörperbatteriezellen, auch bei sommerlichen oder winterlichen Umgebungsbedingungen über längere Zeit aufrechterhalten werden.
Dazu wird ein Batteriegehäuse einer Batterie zur Verfügung gestellt, wobei die Batterie bevorzugt eine Mehrzahl an Batteriezellen, insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezellen, umfassen kann.
Das Batteriegehäuse weist dabei ein erstes Gehäuseelement und ein zweites Gehäuseelement auf, die gemeinsam einen Aufnahmeraum ausbilden, welcher zu einer Aufnahme einer Mehrzahl an Batteriezellen ausgebildet ist.
Das erste Gehäuseelement und/oder das zweite Gehäuseelement umfassen weiterhin jeweils ein inneres Wandelement und ein äußeres Wandelement.
Das innere Wandelement und das äußere Wandelement sind dabei mittels zumindest eines Abstandselementes unter Ausbildung eines Isolationsraumes voneinander beabstandet. Der Isolationsraum ist dabei zu einer thermischen Isolation des Aufnahmeraumes gegenüber einer Umgebung der Batterie ausgebildet.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
Insbesondere ist das innere Wandelement des ersten Gehäuseelements bzw. des zweiten Gehäuseelements dem Aufnahmeraum des Batteriegehäuses zugewandt angeordnet, wohingegen das äußere Wandelement des ersten Gehäuseelements bzw. des zweiten Gehäuseelements der Umgebung zugewandt angeordnet ist.
Dabei ist es zum Beispiel möglich, dass eines der beiden Gehäuseelemente, wie beispielsweise das zweite Gehäuseelement, als eine mechanisch tragende Struktur ausgebildet werden kann, mittels derer beispielsweise eine Anbindung des Batteriegehäuses an ein Fahrzeug möglich ist oder mittels derer beispielsweise auch eine Anbindung von Batteriezellen oder Batteriemodulen innerhalb des Aufnahmeraumes an das Batteriegehäuse möglich ist.
Besonders bevorzugt sind das erste Gehäuseelement und das zweite Gehäuseelement dabei jeweils halbschalenförmig ausgebildet.
Insbesondere können das erste Gehäuseelement und/oder das zweite Gehäuseelement bzw. deren innere Wandelemente und/oder deren äußere Wandelemente beispielsweise bevorzugt aus Edelstahl, Aluminium oder Kupfer ausgebildet sein.
Von Vorteil ist es, wenn das erste Gehäuseelement und das zweite Gehäuseelement miteinander verbunden sind. Weiterhin ist dabei zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem zweiten Gehäuseelement umlaufend eine Dichtung angeordnet.
Hierbei sei an dieser Stelle angemerkt, dass unter umlaufend verstanden sein soll, dass die Dichtung über die gesamte Verbindungsstrecke hinweg zwischen dem ersten Gehäuseelement und zweiten Gehäuseelement angeordnet ist.
Dies bietet beispielsweise den Vorteil, dass das Batteriegehäuse zuverlässig gegen Umgebungseinflüsse, wie beispielsweise auch während der Fahrt eines Fahrzeuges auftretendes Spritzwasser oder Regenwasser, abgedichtet werden kann, so dass das Batteriegehäuse beispielsweise auch außerhalb eines Fahrzeuges angeordnet werden kann. Dabei ist zum Beispiel eine Anordnung auf dem Dach eines Fahrzeuges, wie bspw. eines Busses. denkbar.
Insbesondere können dabei das erste Gehäuseelement und das zweite Gehäuseelement beispielsweise formschlüssig, wie insbesondere geklipst oder eingehakt, oder beispielsweise stoffschlüssig, wie beispielsweise geschweißt oder geklebt, miteinander verbunden sein. Weiterhin ist es insbesondere auch denkbar, dass das erste Gehäuseelement und das zweite Gehäuseelement mittels eines weiteren Spannelementes, wie beispielsweise eines Spannbands oder eines Spanngurtes, miteinander verbunden sind.
Es ist zweckmäßig, dass das erste Gehäuseelement und das zweite Gehäuseelement in der Art miteinander verbunden sind, dass das äußere Wandelement des ersten Gehäuseelements und das innere Wandelement des zweiten Gehäuseelements abschnittsweise mechanisch kontaktierend miteinander verlaufend angeordnet sind.
Dies bietet beispielsweise den besonderen Vorteil, dass somit das erste Gehäuseelement und das zweite Gehäuseelement sich gegenseitig überdecken, wodurch zum einen eine zuverlässigere Abdichtung des Aufnahmeraums gegenüber einer Umgebung ausgebildet werden kann und zum anderen besonders bevorzugt auch eine Wärmeleitung zwischen dem Aufnahmeraum und der Umgebung weiter reduziert werden kann.
Dadurch ist es möglich, insbesondere an der Verbindungsstelle zwischen den beiden Gehäuseelementen durch deren Überdeckung diese thermisch kritische Stelle mit einer vergleichbar deutlich reduzierten Wärmeleitung auszubilden.
Vorteilhafterweise sind das innere Wandelement sowie das äußere Wandelement des ersten Gehäuseelementes stoffschlüssig miteinander verbunden. Weiterhin vorteilhafterweise sind das innere Wandelement sowie das äußere Wandelement des zweiten Gehäuseelements stoffschlüssig miteinander verbunden. Bevorzugt sind dabei sowohl das innere Wandelement sowie das äußere Wandelement des ersten Gehäuseelements stoffschlüssig miteinander verbunden als auch das innere Wandelement sowie das äußere Wandelement des zweiten Gehäuseelements stoffschlüssig verbunden. Durch eine derartige stoffschlüssige Verbindung bzw. derartige stoffschlüssigen Verbindungen kann der Isolationsraum begrenzt werden. Somit kann durch derartige punktuelle Verbindungen des inneren Wandelements und des äußeren Wandelements eine Begrenzung des Isolationsraums ausgebildet sein. Insbesondere ist dabei der Isolationsraum gasdicht abgeschlossen.
Die stoffschlüssigen Verbindungen können dabei beispielsweise geschweißt oder geklebt ausgebildet sein.
Dadurch ist es beispielsweise möglich, dass in dem Isolationsraum weiterhin ein Dämmmaterial angeordnet sein kann oder auch ein reduzierter Druck vorherrschen kann, wodurch die thermische Isolation weiterhin verbessert werden kann.
Zweckmäßigerweise umfasst das erste Gehäuseelement jeweils eine Mehrzahl an inneren Gehäusewänden und/oder eine Mehrzahl an äußeren Gehäusewänden. Weiterhin zweckmäßigerweise umfasst das zweite Gehäuseelement jeweils eine Mehrzahl an inneren Gehäusewänden und/oder eine Mehrzahl an äußeren Gehäusewänden. Selbstverständlich kann bevorzugt auch das erste Gehäuseelement jeweils eine Mehrzahl an inneren Gehäusewänden und/oder eine Mehrzahl an äußeren Gehäusewänden umfassen und das zweite Gehäuseelement jeweils eine Mehrzahl an inneren Gehäusewänden und/oder eine Mehrzahl an äußeren Gehäusewänden umfassen. Dabei sind jeweils benachbart angeordnete innere Gehäusewände bzw. jeweils benachbart angeordnete äußere Gehäusewände stoffschlüssig miteinander verbunden.
Dadurch ist es möglich, beispielsweise an der Verbindungsstelle zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem zweiten Gehäuseelement oder auch an abgewinkelten Stellen des ersten Gehäuseelements bzw. des zweiten Gehäuseelements die mechanische Stabilität zu erhöhen.
Gemäß einem ersten erfindungsgemäßen Aspekt ist das zumindest eine Abstandselement als ein Einlegeteil ausgeführt.
Dadurch ist es möglich, mittels eines als Einlegeteil ausgeführten Abstandselementes einen konstanten Abstand zwischen der jeweiligen inneren Gehäusewand und der jeweiligen äußeren Gehäusewand auszubilden. Des Weiteren können solche als Einlegeteil ausgeführten Abstandselemente auch zu einer Übertragung mechanischer Kräfte dienen. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass eine Mehrzahl an Einlegeteilen angeordnet ist. Beispielsweise können die Einlegeteile ringförmig ausgebildet werden.
Dabei ist es weiterhin zweckmäßig, wenn das Einlegeteil aus einem polymeren Werkstoff ausgeführt ist. Dadurch ist es möglich, neben einer zuverlässigen mechanischen Abstützung der inneren Gehäusewand und der äußeren Gehäusewand auch thermisch schlecht leitende Abstandselemente zur Verfügung zu stellen.
Gemäß einem zweiten erfindungsgemäßen Aspekt ist das zumindest eine Abstandselement von der inneren Gehäusewand und/oder von der äußeren Gehäusewand des ersten Gehäuseelements und/oder des zweiten Gehäuseelements ausgebildet.
Dadurch ist es möglich, dass das Abstandselement integraler Bestandteil der inneren Gehäusewand bzw. äußeren Gehäusewand ist. Auch hier ist es selbstverständlich möglich, dass jeweils eine Mehrzahl an Abstandselementen ausgebildet ist.
Eine solche integrale Ausbildung des Abstandselements als Bestandteil der inneren Gehäusewand bzw. der äußeren Gehäusewand kann beispielsweise als eine Einprägung bzw. Prägung ausgebildet sein.
Dadurch ist es möglich, mittels von der inneren Gehäusewand bzw. von der äußeren Gehäusewand ausgebildeten Abstandselementen einen konstanten Abstand zwischen der jeweiligen inneren Gehäusewand und der jeweiligen äußeren Gehäusewand auszubilden. Des Weiteren können solche integralen Abstandselemente auch zu einer Übertragung mechanischer Kräfte dienen.
Bevorzugt bilden sowohl die jeweilige innere Gehäusewand als auch die jeweilige äußere Gehäusewand Abstandselemente aus, wobei die Abstandselemente dabei in der Art angeordnet sind, dass stets ein Abstandselement der inneren Gehäusewand und ein Abstandselement der äußeren Gehäusewand mechanisch kontaktierend angeordnet sind.
Vorteilhafterweiße ist das zumindest eine Abstandselement der inneren Gehäusewand stoffschlüssig mit der äußeren Gehäusewand verbunden, wobei hierbei die äußere Gehäusewand auch keine Abstandselemente ausbilden kann.
Vorteilhafterweiße ist das zumindest eine Abstandselemente der äußeren Gehäusewand stoffschlüssig mit der inneren Gehäusewand verbunden, wobei hierbei die innere Gehäusewand auch keine Abstandselemente ausbilden kann. Besonders vorteilhaft ist das zumindest eine Abstandselement der inneren Gehäusewand stoffschlüssig mit dem zumindest einen Abstandselement der äußeren Gehäusewand verbunden.
Dadurch kann eine zuverlässige Positionierung der Abstandselemente ausgebildet werden.
Es ist zweckmäßig, wenn in dem Isolationsraum ein Dämmmaterial angeordnet ist, welches zu einer thermischen Isolierung insbesondere des Aufnahmeraums gegenüber der Umgebung ausgebildet ist. Weiterhin ist es auch zweckmäßig, wenn in dem Isolationsraum ein Druck zwischen 0, 1 mbar und 1 mbar ausgebildet ist. Selbstverständlich ist es möglich, die beiden genannten Ausführungsformen miteinander zu kombinieren. Insbesondere bieten die genannten Varianten den besonderen Vorteil, dass weiterhin die thermische Dämmung verbessert werden kann. Beispielsweise kann das Dämmmaterial dabei ein Aerogel, pyrogene Kieselsäure oder Glasfasern umfassen.
Ferner betrifft die Erfindung auch eine Batterie, welche ein eben beschriebenes erfindungsgemäßes Batteriegehäuse aufweist. Dabei ist in dem Aufnahmeraum des Batteriegehäuses eine Mehrzahl an Batteriezellen, insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezellen, Mitteltemperaturbatteriezellen oder Festkörperbatteriezellen aufgenommen. Hierzu sei an dieser Stelle bemerkt, dass die Batteriezellen dabei bereits auch elektrisch leitend seriell und/oder parallel zu einem Batteriemodul verbunden sein können. Weiterhin kann das Batteriemodul auch bereits Temperier-und/oder Regelsysteme umfassen.
An dieser Stelle sei noch angemerkt, dass Mitteltemperaturbatteriezellen einen bevorzugten Temperaturbereich zwischen 60 °C und 90 °C, und weiter bevorzugt von 75 °C bis 80 °C umfassen.
Insgesamt kann mit einem erfindungsgemäßen Batteriegehäuse die mechanische Funktion der Aufnahme und des Schützen von Batteriezellen in dem Aufnahmeraum und die thermische Funktion des Isolierens gegenüber einer Umgebung miteinander kombiniert werden, wodurch insgesamt die Integrationsdichte und die Leistungsdichte der Batterie erhöht werden kann.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

1 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriegehäuses in einer Explosionsdarstellung,
2 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batterie in einer perspektivischen Ansicht,
3a einen Ausschnitt einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform des Batteriegehäuses in einer Schnittansicht,
3b einen Ausschnitt aus 3a in einer Vergrößerung,
3c einen Ausschnitt eines ersten Gehäuseelements gemäß der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform des Batteriegehäuses in einer Schnittansicht,
3d einen Ausschnitt eines zweiten Gehäuseelements gemäß der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform des Batteriegehäuses in einer Schnittansicht,
4a einen Ausschnitt einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform des Batteriegehäuses in einer Schnittansicht,
4b einen Ausschnitt aus 4a in einer Vergrößerung,
4c einen Ausschnitt eines ersten Gehäuseelements gemäß der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform des Batteriegehäuses in einer Schnittansicht und
4d einen Ausschnitt eines zweiten Gehäuseelements gemäß der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform des Batteriegehäuses in einer Schnittansicht.

Die 1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriegehäuses 1, welches zu einer Aufnahme einer eine Mehrzahl an Batteriezellen umfassenden Batterie ausgebildet ist, in einer Explosionsdarstellung.
Das Batteriegehäuse 1 weist dabei ein erstes Gehäuseelement 21 und ein zweites Gehäuseelement 22 auf. Das erste Gehäuseelement 21 und das zweite Gehäuseelement 22 bilden dabei gemeinsam einen Aufnahmeraum 3 aus, welcher zu einer Aufnahme einer Mehrzahl an in der 1 nicht zu erkennenden Batteriezellen ausgebildet ist.
Die Batteriezellen können dabei beispielsweise als Lithium-Ionen-Batteriezellen, Mitteltemperaturbatteriezellen oder Festkörperbatteriezellen ausgebildet sein. Insbesondere sind das erste Gehäuseelement 21 sowie das zweite Gehäuseelement 22 dabei halbschalenförmig ausgebildet, umfassen also im wesentlichen fünf Seitenwände 8 und eine Öffnung 9.
Bevorzugt sind das erste Gehäuseelement 21 und das zweite Gehäuseelement 22 dabei aus Edelstahl ausgebildet und weisen eine Wandstärke von 1 mm auf.
Das erste Gehäuseelement 21 und das zweite Gehäuseelement 22 umfassen beispielsweise gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 dabei jeweils ein inneres Wandelement 4 und ein äußeres Wandelement 5.
Insbesondere umfasst das erste Gehäuseelement 21 ein erstes inneres Wandelement 41, welches in der 1 allerdings nicht zu erkennen ist, und ein erstes äußeres Wandelement 51.
Insbesondere umfasst das zweite Gehäuseelement 22 ein zweites inneres Wandelement 42 und ein zweites äußeres Wandelement 52.
Dabei können das erste Gehäuseelement 21 und das zweite Gehäuseelement 22 miteinander verbunden werden, so dass der Aufnahmeraum 3 gegenüber einer Umgebung 6 des Batteriegehäuses 1 abgeschlossen ist.
Insbesondere können das erste Gehäuseelement 21 und das zweite Gehäuseelement 22 dabei in der Art miteinander verbunden werden, dass die jeweiligen Öffnungen 9 sich gegenseitig verschließen.
Weiterhin ist zwischen dem ersten Gehäuseelement 21 und dem zweiten Gehäuseelement 22 umlaufend eine Dichtung 7 angeordnet. Insbesondere umläuft die Dichtung 7 dabei in einem verbundenen Zustand die jeweiligen Öffnungen 9 des ersten Gehäuseelements 21 bzw. des zweiten Gehäuseelements 22.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass die 1 weiterhin auch Verbindungselemente 10 zeigt, welche dazu ausgebildet sind, das Batteriegehäuse 1 beispielsweise mit einem nicht zu erkennenden Fahrzeug zu verbinden.
Die 2 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batterie 100. Die Batterie 100 weist dabei das in der 1 dargestellte erfindungsgemäße Batteriegehäuse 1 auf, wobei das erste Gehäuseelement 21 und das zweite Gehäuseelement 22 miteinander verbunden sind, so dass der Aufnahmeraum 3 gegenüber der Umgebung 6 abgeschlossen ist.
Dabei ist innerhalb des in der 2 nicht zu erkennenden Aufnahmeraums 3 des Batteriegehäuses 1 eine Mehrzahl an Batteriezellen 2 aufgenommen.
Die 3a, 3b, 3c und 3d zeigen jeweils Schnittansichten durch eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform eines Batteriegehäuses 1.
Die 3a zeigt dabei in einer Schnittansicht einen Ausschnitt der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform des Batteriegehäuses 1.
Die 3b zeigt dabei in einer Vergrößerung einen Ausschnitt aus 3a an der Verbindungsstelle zwischen dem ersten Gehäuseelement 21 und dem zweiten Gehäuseelement 22.
Die 3c zeigt in einer Schnittansicht einen Ausschnitt eines ersten Gehäuseelements 21 gemäß der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform des Batteriegehäuses 1.
Die 3d zeigt in einer Schnittansicht einen Ausschnitt eines zweiten Gehäuseelements 22 gemäß der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform des Batteriegehäuses 1.
Dabei ist zu erkennen, dass das erste Gehäuseelement 21 ein erstes inneres Wandelement 41 und ein erstes äußeres Wandelement 51 umfasst und dass das zweite Gehäuseelement 22 ein zweites inneres Wandelement 42 und ein zweites äußeres Wandelement 52 umfasst.
Des Weiteren ist in den 3a und 3b auch der Aufnahmeraum 3 zu erkennen.
Mittels Abstandselementen 11 sind dabei die inneren Wandelemente 41, 51 und die äußeren Wandelemente 42, 52 voneinander beabstandet. Durch deren Beabstandung ist dabei innerhalb des ersten Gehäuseelements 21 ein erster Isolationsraum 121 ausgebildet und ist innerhalb des zweiten Gehäuseelements 22 ein zweiter Isolationsraum 122 ausgebildet. Der erste Isolationsraum 121 und der zweite Isolationsraum 122 sind dabei jeweils zu einer thermischen Isolation des Aufnahmeraumes 3 gegenüber der Umgebung 6 des Batteriegehäuses 1 ausgebildet.
Insbesondere aus der Darstellung der 3b ist dabei zu erkennen, dass das erste Gehäuseelement 21 und das zweite Gehäuseelement 22 in der Art miteinander verbunden sind, dass das erste äußere Wandelement 51 des ersten Gehäuseelements 21 und das zweite innere Wandelement 42 des zweiten Gehäuseelements 22 abschnittsweise mechanisch kontaktierend mit einer verlaufend angeordnet sind. Zu einer Verdeutlichung ist hierbei das erste äußere Wandelement 51 des ersten Gehäuseelements 21 mit dem Bezugszeichen 510 versehen und ist das zweite innere Wandelement 42 des zweiten Gehäuseelements 22 mit dem Bezugszeichen 420 versehen. Dabei berühren sich das erste äußere Wandelement 510 und das zweite innere Wandelement 420 vorteilhafterweiße zu einer Erhöhung der mechanischen Stabilität. Dadurch ist eine Überlappung des ersten Gehäuseelements 21 und des zweiten Gehäuseelements 22 ausgebildet.
Zwischen dem ersten Gehäuseelement 21 und dem zweiten Gehäuseelements 22 ist dabei wie bereits erwähnt die Dichtung 7 angeordnet.
Weiterhin ist insbesondere aus den 3c und 3d zu erkennen, dass das innere Wandelement 4, 41, 42 sowie das äußere Wandelement 5, 51, 52 zu einer Begrenzung der jeweiligen Isolationsräume 121, 122 stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Insbesondere zeigt die 3c, dass das erste innere Wandelement 41 des ersten Gehäuseelements 21 und das erste äußere Wandelement 51 des ersten Gehäuseelements 21 zu einer Begrenzung des ersten Isolationsraumes 121 stoffschlüssig an einer mit dem Bezugszeichen 131 bezeichneten Stelle miteinander verbunden sind.
Insbesondere zeigt die 3d, dass das zweite innere Wandelement 42 des zweiten Gehäuseelements 22 und das zweite äußere Wandelement 52 des zweiten Gehäuseelements 22 zu einer Begrenzung des zweiten Isolationsraumes 122 stoffschlüssig an einer mit dem Bezugszeichen 132 bezeichneten Stelle miteinander verbunden sind.
Eine solche stoffschlüssige Verbindung 131, 132 kann beispielsweise mittels Schweißen und bevorzugt mittels Punktschweißens ausgebildet sein.
Weiterhin ist insbesondere aus den 3c und 3d zu erkennen, dass das erste Gehäuseelement 21 und das zweite Gehäuseelement 22 jeweils eine Mehrzahl an inneren Gehäusewänden 4 und eine Mehrzahl an äußeren Gehäusewänden 5 aufweisen kann. Dabei sind jeweils benachbart zueinander angeordnete innere Gehäusewände 4 bzw. benachbart zueinander angeordnete äußere Gehäusewände 5 stoffschlüssig miteinander verbunden. Derartige stoffschlüssige Verbindung sind beispielsweise in den 3c und 3d mit dem Bezugszeichen 133 bezeichnet.
An dieser Stelle sei hierzu angemerkt, dass beispielsweise auch das Verbindungselement 10 mittels zweier mit dem Bezugszeichen 134 bezeichneter stoffschlüssigen Verbindungen, wie beispielsweise geschweißten Verbindungen, mit dem zweiten Gehäuseelement 22 verbunden sein können.
Weiterhin kann das zweite Gehäuseelement 22 auch Verstärkungselementen 14 aufweisen, die zu einer Erhöhung der mechanischen Stabilität dienen können.
Bei dem in den 3a, 3b, 3c und 3d gezeigten ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Batteriegehäuses 1 sind die Abstandselemente 11 jeweils als Einlegeteil 110 ausgeführt. Bevorzugt kann das Einlegeteil 110 dabei aus einem polymeren Werkstoff ausgebildet sein. Beispielsweise kann der polymere Werkstoff ausgewählt sein als Polyphenylsulfid (PPS), welches bevorzugt auch Glasfaser verstärkt sein kann.
Zu einer Befestigung der Abstandselemente 11, welche als Einlegeteil 110 ausgeführt sind, ist es möglich, die Einlegeteile 110 mit der jeweiligen inneren Gehäusewand 4 und/oder äußeren Gehäusewand 5 stoffschlüssig, wie beispielsweise verklebt, zu verbinden.
Weiterhin ist es möglich, dass wie in der 3a zu erkennen ist, innerhalb der Isolationsraum 121 bzw. 122 ein Dämmmaterial 150 angeordnet ist, welches zu einer thermischen Isolierung insbesondere des Aufnahmeraums 3 gegenüber der Umgebung 6 ausgebildet ist. Das Dämmmaterial 150 kann dabei beispielsweise als eine ein Aerogel umfassende MAtte ausgebildet sein. Weiterhin kann das Dämmmaterial 150 auch als eine pyrogene Kieselsäure umfassende Platte oder als eine Glasfasern umfassende Matte ausgebildet sein.
Die 4a, 4b, 4c und 4d zeigen jeweils Schnittansicht durch eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform eines Batteriegehäuses 1.
Die 4a zeigt dabei in einer Schnittansicht einen Ausschnitt der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform des Batteriegehäuses 1.
Die 4b zeigt dabei in einer Vergrößerung einen Ausschnitt aus 4a an der Verbindungsstelle zwischen dem ersten Gehäuseelement 21 und dem zweiten Gehäuseelement 22.
Die 4c zeigt in einer Schnittansicht einen Ausschnitt eines ersten Gehäuseelements 21 gemäß der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform des Batteriegehäuses 1.
Die 4d zeigt in einer Schnittansicht einen Ausschnitt eines zweiten Gehäuseelements 22 gemäß der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform des Batteriegehäuses 1.
Die in den 4a, 4b, 4c und 4d gezeigte zweite Ausführungsform des Batteriegehäuses 1 unterscheidet sich von der in den 3a, 3b, 3c und 3d gezeigten ersten Ausführungsform des Batteriegehäuses 1 insbesondere durch die Ausbildung der Abstandselemente 16. Die weitere Ausbildung entspricht dabei im Wesentlichen der bereits beschriebenen ersten Ausführungsform, so dass auf eine Beschreibung der gleich ausgebildeten Elemente an dieser Stelle verzichtet wird.
Dabei sind die Abstandselemente 16 jeweils von der inneren Gehäusewand 4 und von der äußeren Gehäusewand 5 ausgebildet.
Insbesondere bildet die erste innere Gehäusewand 41 des ersten Gehäuseelements 21 ein erstes inneres Abstandselement 161 aus und bildet die erste äußere Gehäusewand 51 des ersten Gehäuseelements 21 ein erstes äußeres Abstandselemente 162 aus.
Insbesondere bildet die zweite innere Gehäusewand 42 des zweiten Gehäuseelements 22 ein zweites inneres Abstandselemente 163 aus und bildet die zweite äußere Gehäusewand 52 des zweiten Gehäuseelements 22 ein zweites äußeres Abstandselemente 164 aus.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Batteriegehäuses 1 ist, wie insbesondere in den 4c und 4d zu erkennen ist, das Abstandselement 16 der inneren Gehäusewand 4 stoffschlüssig mit dem Abstandselement 16 der äußeren Gehäusewand 5 verbunden.
Insbesondere ist dabei das erste innere Abstandselemente 161 der ersten inneren Gehäusewand 41 stoffschlüssig mit dem ersten äußeren Abstandselemente 162 der ersten äußeren Gehäusewand 51 verbunden, wobei mittels des Bezugszeichens 165 die beispielsweise geschweißt ausgebildete stoffschlüssige Verbindung verdeutlicht sein soll.
Insbesondere ist dabei das zweite innere Abstandselemente 163 der zweiten inneren Gehäusewand 42 stoffschlüssig mit dem zweiten äußeren Abstandselemente 164 der zweiten äußeren Gehäusewand 52 verbunden, wobei mittels des Bezugszeichens 166 die beispielsweise geschweißt ausgebildete stoffschlüssige Verbindung verdeutlicht sein soll.
Insbesondere bei dem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel des Batteriegehäuses 1 kann in dem jeweiligen Isolationsraum 121, 122 ein gegenüber einem Druck der Umgebung 6 reduzierter Druck beispielsweise mit einem Wert zwischen 0, 1 mbar und 1 mbar ausgebildet sein. An dieser Stelle sei angemerkt, dass der Umgebungsdruck üblicherweise 1 bar beträgt.

Claims

Batteriegehäuse einer eine Mehrzahl an Batteriezellen, insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezellen, umfassenden Batterie (100) mit einem ersten Gehäuseelement (21) und einem zweitem Gehäuseelement (22), welche gemeinsam einen zu einer Aufnahme der Mehrzahl an Batteriezellen ausgebildeten Aufnahmeraum (3) ausbilden, wobei das erste Gehäuseelement (21) und/oder das zweite Gehäuseelement (22) jeweils ein inneres Wandelement (4) und ein äußeres Wandelement (5) umfassen, welche mittels zumindest eines Abstandselementes (11, 16) unter Ausbildung eines zu einer thermischen Isolation des Aufnahmeraums (2) gegenüber einer Umgebung (6) ausgebildeten Isolationsraumes (121, 122) voneinander beabstandet sind.
Batteriegehäuse nach dem vorherigen Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseelement (21) und das zweite Gehäuseelement (22) miteinander verbunden sind, wobei weiterhin zwischen dem ersten Gehäuseelement (21) und dem Gehäuseelement (22) umlaufend eine Dichtung (7) angeordnet ist.
Batteriegehäuse nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseelement (21) und das zweite Gehäuseelement (22) in der Art miteinander verbunden sind, dass das äußere Wandelement (51, 510) des ersten Gehäuseelements (21) und das innere Wandelement (42, 420) des zweiten Gehäuseelements (22) abschnittsweise mechanisch kontaktierend miteinander verlaufend angeordnet sind.
Batteriegehäuse nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Wandelement (4, 41) sowie das äußere Wandelement (5, 51) des ersten Gehäuseelements (21) und/oder das innere Wandelement (4, 42) sowie das äußere Wandelement (5, 52) des zweiten Gehäuseelements (22) zu einer Begrenzung des Isolationsraums (121, 122) stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Batteriegehäuse nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseelement (21) und/oder das zweite Gehäuseelement (22) jeweils eine Mehrzahl an inneren Gehäusewänden (4) und/oder eine Mehrzahl an äußeren Gehäusewänden (5) umfassen, wobei jeweils benachbart angeordnete innere Gehäusewände (4) bzw. jeweils benachbart angeordnete äußere Gehäusewände (5) stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Batteriegehäuse nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Abstandselement (11) als ein Einlegeteil (110) ausgeführt ist.
Batteriegehäuse nach dem vorherigen Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil (110) aus einem polymeren Werkstoff ausgeführt ist.
Batteriegehäuse nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Abstandselement (16) von der inneren Gehäusewand (4, 41, 42) und/oder von der äußeren Gehäusewand (5, 51, 52) des ersten Gehäuseelements (21) und/oder des zweiten Gehäuseelements (22) ausgebildet ist.
Batteriegehäuse nach dem vorherigen Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Abstandselement (16, 161, 163) der inneren Gehäusewand (4) stoffschlüssig mit der äußeren Gehäusewand (5) verbunden ist oder dass das zumindest eine Abstandselement (16, 161, 163) der inneren Gehäusewand (4) stoffschlüssig mit dem zumindest einen Abstandselement (16, 162, 164) der äußeren Gehäusewand (5) verbunden ist oder dass das zumindest eine Abstandselement (16, 162, 164) der äußeren Gehäusewand (5) stoffschlüssig mit der inneren Gehäusewand (4) verbunden ist.
Batteriegehäuse nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Isolationsraum (121, 122) ein zu einer thermischen Isolierung ausgebildetes Dämmmaterial (150) angeordnet ist und/oder dass in dem Isolationsraum (121, 21) ein Druck zwischen 0,1 mbar bis 1 mbar ausgebildet ist.
Batterie mit einem Batteriegehäuse (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 10, wobei in dem Aufnahmeraum (3) eine Mehrzahl an Batteriezellen (2), insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezellen, aufgenommen ist.