DE102018218355A1 - Battery module with sealed cell jacket - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul (1) mit mehreren zylinderförmigen Batteriezellen (2), aufweisend einen Kühlkörper (3) mit einem Kühlfluideingang (4) zum Zuführen eines Kühlfluids, zum Kühlen der Batteriezellen (2), in ein Kühlvolumen (9) des Kühlkörpers (3), einem Kühlfluidausgang (5) zum Abführen des Kühlfluids aus dem Kühlvolumen (9) des Kühlkörpers (3), und Positionierungsöffnungen (6) zur Positionierung der Batteriezellen (2) im Kühlvolumen (3), wobei die Batteriezellen (2) jeweils mit einer Polseite (7) durch die Positionierungsöffnungen (6) aus dem Kühlkörper (3) herausstehen, wobei innerhalb der Positionierungsöffnungen (6) jeweils ringförmig um einen Verjüngungsabschnitt (10) einer jeden Batteriezelle (2) ein Dichtmittel (8) zum Abdichten des Kühlvolumens (2) gegenüber der Umgebung des Kühlkörpers (3) ausgestaltet ist. Die Erfindung betrifft ferner eine Batteriezelle (2) für ein erfindungsgemäßes Batteriemodul (1) sowie ein Verfahren zum Abdichten eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls (1).

Figure DE102018218355A1_0000
The invention relates to a battery module (1) with a plurality of cylindrical battery cells (2), comprising a heat sink (3) with a cooling fluid inlet (4) for supplying a cooling fluid, for cooling the battery cells (2), into a cooling volume (9) of the heat sink ( 3), a cooling fluid outlet (5) for removing the cooling fluid from the cooling volume (9) of the heat sink (3), and positioning openings (6) for positioning the battery cells (2) in the cooling volume (3), the battery cells (2) each with a pole side (7) protrude from the heat sink (3) through the positioning openings (6), a sealing means (8) for sealing the cooling volume (8) in each case ring-shaped around a tapering section (10) of each battery cell (2) 2) in relation to the surroundings of the heat sink (3). The invention further relates to a battery cell (2) for a battery module (1) according to the invention and a method for sealing a battery module (1) according to the invention.
Figure DE102018218355A1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriemodul mit mehreren zylinderförmigen Batteriezellen, aufweisend einen Kühlkörper mit einem Kühlfluideingang zum Zuführen eines Kühlfluids, zum Kühlen der Batteriezellen, in ein Kühlvolumen des Kühlkörpers, einem Kühlfluidausgang zum Abführen des Kühlfluids aus dem Kühlvolumen des Kühlkörpers, und Positionierungsöffnungen zur Positionierung der Batteriezellen im Kühlvolumen, wobei die Batteriezellen jeweils mit einer Polseite durch die Positionierungsöffnungen aus dem Kühlkörper herausstehen. Ferner betrifft die Erfindung eine Batteriezelle für ein solches Batteriemodul sowie ein Verfahren zum Abdichten eines Batteriemoduls.The present invention relates to a battery module with a plurality of cylindrical battery cells, comprising a heat sink with a cooling fluid inlet for supplying a cooling fluid, for cooling the battery cells, into a cooling volume of the cooling body, a cooling fluid outlet for removing the cooling fluid from the cooling volume of the cooling body, and positioning openings for positioning the Battery cells in the cooling volume, the battery cells each protruding from the heat sink with one pole side through the positioning openings. The invention further relates to a battery cell for such a battery module and a method for sealing a battery module.

Stand der TechnikState of the art

Bei der Abdichtung von zylinderförmigen Batteriezellen bzw. sogenannten Rundzellen gegenüber einer Kühlflüssigkeit in einem Kühlvolumen eines Kühlkörpers besteht stets der Wunsch nach Verbesserungen, insbesondere hinsichtlich des benötigten Bauraums in Kombination mit der erzielbaren Dichtwirkung.When sealing cylindrical battery cells or so-called round cells against a cooling liquid in a cooling volume of a heat sink, there is always a desire for improvements, in particular with regard to the space required in combination with the achievable sealing effect.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein Batteriemodul nach Anspruch 1 mit einer verbesserten Fluiddichtung zwischen Batteriezellen und Kühlkörper des Batteriemoduls geschaffen. Ferner werden eine Batteriezelle nach Anspruch 6 zum Realisieren eines erfindungsgemäßen Batteriesystems sowie ein Verfahren nach Anspruch 7 zum Abdichten eines erfindungsgemäßen Batteriesystems bereitgestellt. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, den Unteransprüchen und den Figuren. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem Batteriemodul beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Batteriezelle, dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Abdichten eines Batteriemoduls und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.In the context of the present invention, a battery module according to claim 1 is provided with an improved fluid seal between the battery cells and the heat sink of the battery module. Furthermore, a battery cell according to claim 6 for realizing a battery system according to the invention and a method according to claim 7 for sealing a battery system according to the invention are provided. Further advantageous embodiments of the invention result from the description, the subclaims and the figures. Features and details that are described in connection with the battery module apply, of course, also in connection with the battery cell according to the invention, the method according to the invention for sealing a battery module and vice versa, so that with respect to the disclosure of the individual aspects of the invention reference is always made to one another or can be.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Batteriemodul mit mehreren zylinderförmigen Batteriezellen zur Verfügung gestellt. Das Batteriemodul weist einen Kühlkörper mit einem Kühlfluideingang zum Zuführen eines Kühlfluids, zum Kühlen der Batteriezellen, in ein Kühlvolumen des Kühlkörpers, einem Kühlfluidausgang zum Abführen des Kühlfluids aus dem Kühlvolumen des Kühlkörpers, und Positionierungsöffnungen zur Positionierung der Batteriezellen im Kühlvolumen, auf. Die Batteriezellen stehen jeweils mit einer Polseite durch die Positionierungsöffnungen aus dem Kühlkörper heraus. Innerhalb der Positionierungsöffnungen ist jeweils ringförmig um einen Verjüngungsabschnitt einer jeden Batteriezelle ein Dichtmittel zum Abdichten des Kühlvolumens gegenüber der Umgebung des Kühlkörpers ausgestaltet.According to a first aspect of the present invention, a battery module with a plurality of cylindrical battery cells is provided. The battery module has a cooling body with a cooling fluid inlet for supplying a cooling fluid, for cooling the battery cells, into a cooling volume of the cooling body, a cooling fluid outlet for removing the cooling fluid from the cooling volume of the cooling body, and positioning openings for positioning the battery cells in the cooling volume. The battery cells each protrude from the heat sink with one pole side through the positioning openings. Within the positioning openings, a sealing means for sealing the cooling volume from the surroundings of the cooling body is configured in a ring around a tapering section of each battery cell.

Dadurch, dass das Dichtmittel jeweils in einem Verjüngungsabschnitt der Batteriezellen angeordnet ist, kann bisher nicht genutzter Bauraum in Form der Verjüngung funktional genutzt werden. Der Kühlkörper kann unabhängig vom exakten Batteriezellendurchmesser konstruiert werden, da die Feinabstimmung des Dichtmittels ausschließlich die Batteriezelle betrifft.Because the sealing means is arranged in each case in a tapering section of the battery cells, previously unused installation space in the form of the tapering can be used functionally. The heat sink can be designed independently of the exact battery cell diameter, since the fine tuning of the sealant only affects the battery cell.

Die Dichtwirkung in Richtung der Batteriezelle ist deutlich höher als bei konventionellen Dichtringanordnungen, weil sich aus der Geometrie der Verjüngung eine deutlich längere Dichtstrecke als bei einer planen Mantelfläche einer Batteriezelle ergibt. Durch die Nutzung des Verjüngungsabschnitts auf Batteriezellenseite können die Batteriezellen bei gleicher Materialdicke des Dichtmittels im Kühlkörper bzw. im Kühlvolumen enger aneinander positioniert werden.The sealing effect in the direction of the battery cell is significantly higher than with conventional sealing ring arrangements, because the geometry of the taper results in a significantly longer sealing distance than with a flat outer surface of a battery cell. By using the tapering section on the battery cell side, the battery cells can be positioned closer to one another in the heat sink or in the cooling volume with the same material thickness of the sealant.

Das Dichtmittel bzw. die Dichtwirkung des Dichtmittels basiert auf einem Presskontakt zwischen jedem Verjüngungsabschnitt und der zugehörigen Batteriezelle. Von Vorteil kann es sein, wenn das Dichtmittel für jede Zelle individuell hergestellt ist bzw. die Dichtmittel unterschiedliche Dimensionen aufweisen. Damit kann das Dichtmittel an die Toleranzen der unterschiedlichen Batteriezellen angepasst werden und einen zufriedenstellenden Dichteffekt im Batteriemodul erzeugen.The sealant or the sealing effect of the sealant is based on a press contact between each taper section and the associated battery cell. It can be advantageous if the sealant is made individually for each cell or if the sealant has different dimensions. The sealant can thus be adapted to the tolerances of the different battery cells and produce a satisfactory sealing effect in the battery module.

Unter dem Verjüngungsabschnitt bzw. den Verjüngungsabschnitten kann jeweils eine Bördelfuge an bzw. in der Außenwandung einer jeden Batteriezelle verstanden werden. Die Bördelfuge kann in Form einer ringförmigen Nut oder einer entsprechenden Vertiefung, insbesondere mit einem vordefinierten oder vordefinierbaren Radius, bereitgestellt sein, wobei sich die Bördelfuge jeweils ringförmig um jede Batteriezelle erstreckt. D.h., der Verjüngungsabschnitt kann als ringförmige Vertiefungsrille entlang eines Außenwandabschnitts bzw. als vertiefter, ringförmiger Außenwandabschnitt einer jeden Batteriezelle verstanden werden.The tapered section or the tapered sections can in each case be understood to mean a flared joint on or in the outer wall of each battery cell. The flared joint can be provided in the form of an annular groove or a corresponding recess, in particular with a predefined or predefinable radius, the flared joint extending in a ring around each battery cell. That is, the tapered section can be understood as an annular recess groove along an outer wall section or as a recessed, annular outer wall section of each battery cell.

Das Dichtmittel weist vorzugsweise einen O-Ring auf, der über jede Batteriezelle gestülpt werden kann bzw. der zerstörungsfrei lösbar zumindest teilweise in oder an jedem Vertiefungsabschnitt angeordnet ist. Das Dichtmittel ist vorzugsweise jeweils an einem Endabschnitt einer jeden Batteriezelle angeordnet, an welchem sich der Pluspol der jeweiligen Batteriezelle befindet. Das Dichtmittel weist vorzugsweise Kunststoff, insbesondere Gummi, auf oder ist daraus hergestellt.The sealant preferably has an O-ring which can be placed over each battery cell or which is detachably, at least partially, detachably arranged in or on each recess section. The sealing means is preferably arranged in each case on an end section of each battery cell, on which the positive pole of the respective battery cell is located. The sealant has preferably plastic, in particular rubber, on or is made from it.

Die Positionierungsöffnungen sind vorzugsweise in einem Deckel des Kühlkörpers ausgestaltet. Der Deckel kann zerstörungsfrei vom Kühlkörper gelöst werden. D.h., der Deckel ist bevorzugt als separates Bauteil ausgestaltet. Dies bietet Vorteile beim Einbringen des Dichtmittels zwischen Positionierungsöffnungen und Batteriezellen.The positioning openings are preferably configured in a cover of the heat sink. The lid can be removed from the heat sink without being destroyed. That is, the lid is preferably designed as a separate component. This offers advantages when introducing the sealant between the positioning openings and battery cells.

Das Batteriemodul ist vorzugsweise als Hochspannungs-Batteriemodul für ein Kraftfahrzeug, insbesondere als Strom- und Spannungsquelle für einen Elektromotor zum Antrieben des Kraftfahrzeugs ausgestaltet. Der Radius der Positionierungsöffnungen ist jeweils größer als der Radius einer jeden Batteriezelle. Dadurch kann eine übermäßige Reibung während eines Einpressens der Batteriezellen durch die Positionierungsöffnungen in den Kühlkörper bzw. in das Kühlvorlumen verhindert werden. Dadurch kann wiederum eine Beschädigung und/oder Zerstörung eines an der Batteriezelle befindlichen Dichtmittels vermieden werden.The battery module is preferably designed as a high-voltage battery module for a motor vehicle, in particular as a current and voltage source for an electric motor for driving the motor vehicle. The radius of the positioning openings is larger than the radius of each battery cell. This can prevent excessive friction during pressing of the battery cells through the positioning openings in the heat sink or in the cooling lumen. This in turn prevents damage and / or destruction of a sealant located on the battery cell.

Die Positionierungsöffnungen können bei einem erfindungsgemäßen Kühlkörper jeweils einen kleinsten Durchmesser aufweisen, der dem größten Durchmesser oder zumindest im Wesentlichen dem größten Durchmesser einer jeden Batteriezelle entspricht. Dies ist vorliegend möglich, da das Dichtmittel an jeder Batteriezelle vertieft im jeweiligen Verjüngungsabschnitt angeordnet ist.In a heat sink according to the invention, the positioning openings can each have a smallest diameter which corresponds to the largest diameter or at least essentially the largest diameter of each battery cell. This is possible in the present case, since the sealant is recessed on each battery cell in the respective tapered section.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass bei einem erfindungsgemäßen Batteriemodul das Dichtmittel jeweils durch einen Außenumfangsabschnitt des Verjüngungsabschnitts und einen Innenumfangsabschnitt der Positionierungsöffnung umschlossen, insbesondere vollständig oder im Wesentlichen vollständig umschlossen, ist. Dadurch ist das Dichtmittel geschützt gelagert. Ein frühzeitiger Verschleiß und ein damit verbundener Nachlass der Dichtwirkung können somit effektiv verhindert werden. Ein Randbereich am Außenumfangsabschnitts des Verjüngungsabschnitts, genauer gesagt ein Außenumfangsabschnitt der Batteriezelle neben dem Verjüngungsabschnitt und ein äußeres Teil des Innenumfangsabschnitts der Positionierungsöffnung können kontaktierend aneinandergepresst, ggf. nur durch ein dazwischen angeordnetes Dichtband voneinander beabstandet, ausgestaltet sein. Das Dichtband weist in diesem Fall eine Dicke von weniger als 1 mm auf.According to a further embodiment of the present invention, it is possible that in a battery module according to the invention the sealing means is in each case enclosed, in particular completely or essentially completely, by an outer peripheral section of the tapering section and an inner peripheral section of the positioning opening. As a result, the sealant is stored protected. Early wear and the associated deterioration in the sealing effect can thus be effectively prevented. An edge area on the outer circumferential section of the tapering section, more precisely an outer circumferential section of the battery cell next to the tapering section and an outer part of the inner circumferential section of the positioning opening can be pressed in a contacting manner, possibly only spaced apart by an interposed sealing tape. In this case, the sealing tape has a thickness of less than 1 mm.

In diesem Sinne ist es möglich, dass bei einem erfindungsgemäßen Batteriemodul das Dichtmittel jeweils einen O-Ring und ein elastisches Dichtband aufweist, wobei das elastische Dichtband jeweils zwischen den O-Ring und den Verjüngungsabschnitt gepresst ist. In diesem Fall wird die Dichtwirkung zwischen Batteriezelle und Kühlkörper bzw. zwischen Außenumfangsabschnitt des Verjüngungsabschnitts und Innenumfangsabschnitt der Positionierungsöffnung jeweils insbesondere oder ausschließlich durch das elastische Dichtband erzielt. Unter dem elastischen Dichtband kann ein ringförmiges Dichtband mit rechteckigem oder im Wesentlichen rechteckigem Querschnitt verstanden werden. Das Dichtband weist Kunststoff, insbesondere einen Gummi, auf oder kann daraus hergestellt sein. Das Dichtband und der O-Ring sind vorzugsweise als separate Funktionsbauteile bereitgestellt. Der O-Ring weist in Radialrichtung vorzugsweise eine größere Dicke als das Dichtband auf. So kann die Dicke des O-Rings in Radialrichtung, also in einer Richtung vom Außenumfangsabschnitt zum Innenumfangsabschnitt wenigstens doppelt so groß wie die Dicke des Dichtbandes sein.In this sense, it is possible that in a battery module according to the invention the sealing means each have an O-ring and an elastic sealing band, the elastic sealing band being pressed in each case between the O-ring and the tapering section. In this case, the sealing effect between the battery cell and the heat sink or between the outer circumferential section of the tapering section and the inner circumferential section of the positioning opening is achieved in particular or exclusively by the elastic sealing tape. The elastic sealing tape can be understood to mean an annular sealing tape with a rectangular or essentially rectangular cross section. The sealing tape has plastic, in particular a rubber, or can be produced therefrom. The sealing tape and the O-ring are preferably provided as separate functional components. The O-ring preferably has a greater thickness in the radial direction than the sealing tape. The thickness of the O-ring in the radial direction, that is to say in a direction from the outer peripheral section to the inner peripheral section, can be at least twice as large as the thickness of the sealing tape.

Zudem können bei einem Batteriemodul gemäß der vorliegenden Erfindung ein Außenumfangsabschnitt der Verjüngungsabschnitte und ein Innenumfangsabschnitt der Positionierungsöffnungen jeweils einen kreisrunden oder elliptischen Dichtmittel-Aufnahmeabschnitt zum Aufnehmen eines Dichtmittels mit einem entsprechend geformten Querschnitt bilden. D.h., auch der Außenumfangsabschnitt kann einen Verjüngungsabschnitt bzw. eine umlaufende Vertiefung bzw. Bördelfuge aufweisen. Dadurch kann das Dichtmittel vollständig oder im Wesentlichen vollständig umschlossen von Batteriezelle und Kühlkörper im Batteriemodul und dadurch unempfindlich gegenüber potentiellen Störeinflüssen von außen bereitgestellt werden bzw. sein.In addition, in a battery module according to the present invention, an outer peripheral portion of the taper portions and an inner peripheral portion of the positioning holes may each form a circular or elliptical sealant receiving portion for receiving a sealant having a correspondingly shaped cross section. In other words, the outer peripheral section can also have a tapering section or a circumferential depression or flared joint. As a result, the sealant can be provided or be completely or essentially completely enclosed by the battery cell and the heat sink in the battery module and thereby insensitive to potential interference from the outside.

Darüber hinaus ist es bei einem Batteriemodul gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, dass der Kühlkörper Fluidkanäle zum Einbringen von Dichtmittel in einen Dichtmittel-Aufnahmeabschnitt, der jeweils zwischen einem Außenumfangsabschnitt der Verjüngungsabschnitte und einem Innenumfangsabschnitt der Positionierungsöffnungen ausgestaltet ist, aufweist. Durch den Fluidleitabschnitt kann Dichtmittel oder zumindest ein Teil des Dichtmittels in Form eines Rohmaterials in den Dichtmittel-Aufnahmeabschnitt, insbesondere unter Vakuum, gegeben bzw. gespritzt werden. Das Rohmaterial, beispielsweise in Form eines Klebstoffs oder eines anderen elastisch aushärtbaren Kunststoffs, härtet dabei erst im Dichtmittel-Aufnahmeabschnitt aus und bildet dort seine endgültige Form. Eine Beschädigung oder Zerstörung des Dichtmittels oder eines Teils des Dichtmittels, die bei der Anbringung eines bereits ausgehärteten Dichtmittels auftreten könnte, kann dadurch verhindert werden. Die Fluidkanäle sind vorzugsweise in einem Deckel des Kühlkörpers, der von einem Grundkörper des Kühlkörpers zerstörungsfrei lösbar angeordnet ist, ausgestaltet. Bevorzugt ist an jedem Dichtmittel-Aufnahmeabschnitt ein Fluidkanal bzw. eine Fluidmittel-Auslassöffnung des Fluidkanals ausgestaltet.Furthermore, in a battery module according to the present invention, it is possible for the heat sink to have fluid channels for introducing sealant into a sealant receiving section, which is in each case configured between an outer peripheral section of the tapering sections and an inner peripheral section of the positioning openings. Sealant or at least part of the sealant in the form of a raw material can be introduced or sprayed into the sealant receiving section, in particular under vacuum, through the fluid guide section. The raw material, for example in the form of an adhesive or another elastically curable plastic, hardens only in the sealant receiving section and forms its final shape there. This can prevent damage or destruction of the sealant or a part of the sealant, which could occur when an already hardened sealant is attached. The fluid channels are preferably configured in a cover of the heat sink, which is arranged so as to be detachable from a base body of the heat sink in a non-destructive manner. A sealant receiving section is preferred Designed fluid channel or a fluid medium outlet opening of the fluid channel.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Batteriezelle für ein wie vorstehend im Detail beschriebenes Batteriemodul zur Verfügung gestellt. An einem Endabschnitt der Batteriezelle ist ein Verjüngungsabschnitt, zur Aufnahme des Dichtmittels zumindest teilweise im Verjüngungsabschnitt, ausgestaltet. Damit bringt die erfindungsgemäße Batteriezelle die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf das erfindungsgemäße Batteriemodul beschrieben worden sind. Die Batteriezelle ist vorzugsweise in Form einer Rundzelle, genauer gesagt als zylinderförmige oder im Wesentlichen zylinderförmige Rundzelle, ausgestaltet. Die Batteriezelle ist insbesondere zur Verwendung in einem Batteriemodul zur Stromversorgung eines Elektromotors zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs ausgestaltet.According to a further aspect of the present invention, a battery cell for a battery module as described in detail above is provided. At one end section of the battery cell, a tapering section for receiving the sealant is at least partially configured in the tapering section. The battery cell according to the invention thus brings with it the same advantages as have been described in detail with reference to the battery module according to the invention. The battery cell is preferably designed in the form of a round cell, more precisely as a cylindrical or substantially cylindrical round cell. The battery cell is designed in particular for use in a battery module for supplying power to an electric motor for driving a motor vehicle.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ferner ein Verfahren zum Abdichten eines wie vorstehend beschriebenen Batteriemoduls zur Verfügung gestellt. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:

  • - Positionieren der Batteriezellen im Kühlvolumen, sodass jeweils eine Polseite der Batteriezellen durch die Positionierungsöffnungen aus dem Kühlkörper heraussteht, und
  • - Einbringen des Dichtmittels zum Abdichten des Kühlvolumens gegenüber der Umgebung des Kühlkörpers in die Positionierungsöffnungen jeweils ringförmig um einen Verjüngungsabschnitt der Batteriezellen herum.
Within the scope of the present invention, a method for sealing a battery module as described above is also provided. The process has the following steps:
  • - Positioning the battery cells in the cooling volume so that one pole side of the battery cells protrudes from the heat sink through the positioning openings, and
  • - Introducing the sealant to seal the cooling volume in relation to the surroundings of the heat sink in the positioning openings in each case in a ring around a tapered section of the battery cells.

Damit bringt auch das erfindungsgemäße Verfahren die vorstehend beschriebenen Vorteile mit sich. Zudem ist es bei einem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, dass zum Herstellen des Dichtmittels in den Positionierungsöffnungen jeweils ringförmig um den Verjüngungsabschnitt der Batteriezellen aushärtbares Dichtfluid durch einen Fluidkanal in die Positionierungsöffnungen eingebracht wird. Durch das Einpressen von beispielsweise flüssigem Klebstoff oder einem Polymer kann ein Presskontakt zwischen einem optionalen Dichtband und der Batteriezelle hergestellt werden. Weiter optional kann eine Aushärtung und Abkühlung unter Druck erfolgen. Durch das Einspritzen des Dichtmittels können im Vergleich zum Anbringen eines bereits ausgehärteten Dichtmittels ein Reibkontakt und somit Beschädigungen und/oder Zerstörung am Dichtmittel verhindert werden.The method according to the invention thus also has the advantages described above. In addition, in a method according to the invention, it is possible to introduce sealing fluid which can be hardened in a ring around the tapered section of the battery cells through a fluid channel into the positioning openings in order to produce the sealant. By pressing in liquid adhesive or a polymer, for example, a press contact can be established between an optional sealing tape and the battery cell. A further option is curing and cooling under pressure. By injecting the sealant, frictional contact and thus damage and / or destruction of the sealant can be prevented in comparison to the application of an already hardened sealant.

Weiterhin kann es bei einem erfindungsgemäßen Verfahren von Vorteil sein, wenn das Dichtmittel jeweils einen O-Ring und ein Dichtband aufweist und das Verfahren folgende Schritte umfasst:

  • - Platzieren eines Dichtbands jeweils an einem Innenumfangsabschnitt der Positionierungsöffnungen, und
  • - anschließendes Einbringen eines Dichtfluids durch jeweils einen Fluidkanal in die Positionierungsöffnungen zum Herstellen von jeweils einem O-Ring zwischen einem Dichtband und einem Verjüngungsabschnitt.
Bei einem Herstellungsprozess des Batteriemoduls können einzelne, wie vorstehend beschriebene, erfindungsgemäße Batteriezellen einfach in den mit eingesetzten Dichtbändern vorbereiteten Kühlkörper eingesetzt werden.Furthermore, it can be advantageous in a method according to the invention if the sealant in each case has an O-ring and a sealing tape and the method comprises the following steps:
  • - Placing a sealing tape in each case on an inner circumferential section of the positioning openings, and
  • - Subsequent introduction of a sealing fluid through a respective fluid channel into the positioning openings for producing an O-ring between a sealing band and a tapering section.
In a manufacturing process of the battery module, individual battery cells according to the invention, as described above, can simply be inserted into the heat sink prepared with the sealing tapes used.

Alternativ ist es möglich, dass bei einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung das Dichtmittel jeweils einen O-Ring und ein Dichtband aufweist und das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

  • - Platzieren eines Dichtbands jeweils an einem Verjüngungsabschnitt der Batteriezellen,
  • - Positionieren der Batteriezellen im Kühlvolumen, sodass jeweils eine Polseite der Batteriezellen durch die Positionierungsöffnungen aus dem Kühlkörper heraussteht, und
  • - anschließendes Einbringen eines Dichtfluids durch jeweils einen Fluidkanal in die Positionierungsöffnungen zum Herstellen von jeweils einem O-Ring zwischen einem Dichtband und einem Verjüngungsabschnitt.
Alternatively, it is possible that, in a method according to the present invention, the sealant in each case has an O-ring and a sealing tape and the method comprises the following steps:
  • Placing a sealing tape in each case on a tapering section of the battery cells,
  • - Positioning the battery cells in the cooling volume so that one pole side of the battery cells protrudes from the heat sink through the positioning openings, and
  • - Subsequent introduction of a sealing fluid through a respective fluid channel into the positioning openings for producing an O-ring between a sealing band and a tapering section.

Im Rahmen von diesem Verfahren können die Batteriezellen mit einem daran befestigten Dichtmittel vorbereitet werden. Auch dies ist hilfreich für einen schnellen und einfachen Zusammenbau des gewünschten Batteriemoduls.As part of this process, the battery cells can be prepared with a sealant attached to them. This is also helpful for quick and easy assembly of the desired battery module.

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Figuren hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen können sowohl für sich als auch in den verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein.Further measures improving the invention result from the following description of some exemplary embodiments of the invention, which are shown schematically in the figures. All of the features and / or advantages resulting from the claims, the description or the figures, including structural details and spatial arrangements, can be essential to the invention both individually and in the various combinations.

Es zeigen:

  • 1 eine perspektivische Ansicht eines Batteriemoduls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 2 eine Schnittdarstellung zum Erläutern von weiteren Details der vorliegenden Erfindung,
  • 3 eine Darstellung zum Erläutern eines Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und
  • 4 eine Darstellung zum Erläutern eines Verfahren gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Show it:
  • 1 2 shows a perspective view of a battery module according to an embodiment of the present invention,
  • 2nd 2 shows a sectional illustration for explaining further details of the present invention,
  • 3rd a diagram for explaining a method according to a first embodiment of the present invention, and
  • 4th a diagram for explaining a method according to a second embodiment of the present invention.

Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 4 jeweils mit demselben Bezugszeichen versehen.Elements with the same function and mode of operation are in the 1 to 4th each provided with the same reference number.

1 zeigt ein Batteriemodul 1 mit mehreren zylinderförmigen Batteriezellen 2. Das dargestellte Batteriemodul 1 weist einen Kühlkörper 3 mit einem Kühlfluideingang 4 zum Zuführen eines Kühlfluids, zum Kühlen der Batteriezellen 2, in ein Kühlvolumen 9 des Kühlkörpers 3, einem Kühlfluidausgang 5 zum Abführen des Kühlfluids aus dem Kühlvolumen 9 des Kühlkörpers 3, und insbesondere in 3 und 4 dargestellten Positionierungsöffnungen 6 zur Positionierung der Batteriezellen 2 im Kühlvolumen 3, auf. Die Batteriezellen 2 stehen jeweils mit der positiven Polseite 7 durch die Positionierungsöffnungen 6 aus dem Kühlkörper 3 heraus. 1 shows a battery module 1 with several cylindrical battery cells 2nd . The battery module shown 1 has a heat sink 3rd with a cooling fluid inlet 4th for supplying a cooling fluid, for cooling the battery cells 2nd , in a cooling volume 9 of the heat sink 3rd , a cooling fluid outlet 5 for removing the cooling fluid from the cooling volume 9 of the heat sink 3rd , and especially in 3rd and 4th positioning openings shown 6 for positioning the battery cells 2nd in the cooling volume 3rd , on. The battery cells 2nd are each with the positive pole side 7 through the positioning holes 6 from the heat sink 3rd out.

Innerhalb der Positionierungsöffnungen 6 ist jeweils ringförmig um einen in 2 dargestellten Verjüngungsabschnitt 10 einer jeden Batteriezelle 2 ein Dichtmittel 8 zum Abdichten des Kühlvolumens 2 gegenüber der Umgebung des Kühlkörpers 3 ausgestaltet. Wie im vergrößerten Ausschnitt in 1 dargestellt, weist das Dichtmittel 8 jeweils einen O-Ring 12 und ein elastisches Dichtband 13 auf, wobei das elastische Dichtband 13 jeweils zwischen den O-Ring 12 und den Verjüngungsabschnitt 10 gepresst ist.Within the positioning openings 6 is ring-shaped around one in 2nd shown tapered section 10th of every battery cell 2nd a sealant 8th to seal the cooling volume 2nd compared to the environment of the heat sink 3rd designed. As in the enlarged section in 1 shown, the sealant 8th one O-ring each 12th and an elastic sealing tape 13 on, with the elastic sealing tape 13 each between the O-ring 12th and the tapered section 10th is pressed.

In 2 kann erkannt werden, dass das Dichtmittel 8 jeweils durch einen Außenumfangsabschnitt 14 des Verjüngungsabschnitts 10 und einen Innenumfangsabschnitt 11 der Positionierungsöffnung 6 umschlossen ist. Ferner ist in 2 dargestellt, dass ein Außenumfangsabschnitt 14 der Verjüngungsabschnitte 10 und ein Innenumfangsabschnitt 11 der Positionierungsöffnungen 6 jeweils einen kreisrunden oder elliptischen Dichtmittel-Aufnahmeabschnitt 15 zum Aufnehmen eines Dichtmittels 8 mit einem entsprechend geformten Querschnitt bilden. Darüber hinaus ist in 2 ein Fluidkanal 16 zum Einbringen von Dichtmittel in den Dichtmittel-Aufnahmeabschnitt 15 dargestellt.In 2nd can be seen that the sealant 8th each through an outer peripheral portion 14 of the tapered section 10th and an inner peripheral portion 11 the positioning opening 6 is enclosed. Furthermore, in 2nd shown that an outer peripheral portion 14 the tapered sections 10th and an inner peripheral portion 11 of the positioning openings 6 each have a circular or elliptical sealant receiving section 15 to hold a sealant 8th form with a correspondingly shaped cross section. In addition, in 2nd a fluid channel 16 for introducing sealant into the sealant receiving section 15 shown.

Mit Bezug auf 2 wird nachfolgend zudem ein Verfahren zum Abdichten des Batteriemoduls 1 beschrieben. Hierfür werden die Batteriezellen 2 zunächst im Kühlvolumen positioniert (vgl. 1), sodass jeweils die positive Polseite 7 der Batteriezellen 2 durch die Positionierungsöffnungen 6 aus dem Kühlkörper 3 heraussteht. In einem zweiten Schritt wird Dichtmittel 8 in Form von flüssigem Klebstoff oder eines flüssigen Polymers zum Abdichten des Kühlvolumens 2 gegenüber der Umgebung des Kühlkörpers 3 in die Positionierungsöffnungen 6 jeweils ringförmig um einen Verjüngungsabschnitt 10 der Batteriezellen 2 gespritzt. Die Öffnung des Fluidkanals 16 in Richtung der Umgebung des Kühlkörpers 3 kann anschließend mit einem zusätzlichen Verschlussmittel verschlossen werden oder unbehandelt durch das Dichtmittel abgedichtet bleiben.Regarding 2nd is also a method for sealing the battery module 1 described. For this, the battery cells 2nd initially positioned in the cooling volume (cf. 1 ), so that the positive pole side 7 the battery cells 2nd through the positioning holes 6 from the heat sink 3rd stands out. The second step is sealant 8th in the form of a liquid adhesive or a liquid polymer to seal the cooling volume 2nd compared to the environment of the heat sink 3rd into the positioning holes 6 each ring-shaped around a tapered section 10th the battery cells 2nd sprayed. The opening of the fluid channel 16 towards the surroundings of the heat sink 3rd can then be closed with an additional closure or remain sealed by the sealant if not treated.

In 3 kann eine Batteriezelle 2 für ein wie vorstehend beschriebenes Batteriemodul 1 erkannt werden. An einem Endabschnitt der Batteriezelle 2 ist ein Verjüngungsabschnitt 10, zur Aufnahme des Dichtmittels 8 zumindest teilweise im Verjüngungsabschnitt 10, ausgestaltet.In 3rd can be a battery cell 2nd for a battery module as described above 1 be recognized. At an end portion of the battery cell 2nd is a tapered section 10th , to hold the sealant 8th at least partially in the tapered section 10th , designed.

Mit Bezug auf 3 wird ein weiteres Verfahren zum Abdichten des Batteriemoduls 1 beschrieben. Gemäß der in 2 dargestellten Ausführungsform wird in einem ersten Schritt ein Dichtband 13 jeweils an einem Verjüngungsabschnitt 10 der Batteriezellen 2 platziert. Anschließend werden die Batteriezellen 2 im Kühlvolumen derart positioniert, dass jeweils die positive Polseite 7 der Batteriezellen 2 durch die Positionierungsöffnungen 6 aus dem Kühlkörper 6 heraussteht (vgl. 1). Nun wird Dichtfluid durch jeweils einen Fluidkanal 16 in die Positionierungsöffnungen 6 zum Herstellen von jeweils einem O-Ring 12 zwischen einem Dichtband 13 und einem Verjüngungsabschnitt 10 eingespritzt.Regarding 3rd will be another method of sealing the battery module 1 described. According to the in 2nd The embodiment shown is a sealing tape in a first step 13 each at a tapered section 10th the battery cells 2nd placed. Then the battery cells 2nd positioned in the cooling volume so that the positive pole side 7 the battery cells 2nd through the positioning holes 6 from the heat sink 6 protrudes (cf. 1 ). Now sealing fluid is passed through one fluid channel each 16 into the positioning holes 6 to manufacture one O-ring each 12th between a sealing tape 13 and a tapered section 10th injected.

Mit Bezug auf 4 wird ein alternatives Verfahren zum Abdichten des Batteriemoduls 1 beschrieben. Hierbei wird in einem ersten Schritt ein Dichtband 13 jeweils an einem Innenumfangsabschnitt 11 der Positionierungsöffnungen 6 positioniert. Anschließend wird das Dichtfluid durch jeweils einen Fluidkanal 16 in die Positionierungsöffnungen 6, zum Herstellen von jeweils dem O-Ring 12 zwischen dem Dichtband 13 und dem Verjüngungsabschnitt 10, eingespritzt.Regarding 4th is an alternative method of sealing the battery module 1 described. In a first step, a sealing tape is used 13 each on an inner peripheral portion 11 of the positioning openings 6 positioned. The sealing fluid is then passed through one fluid channel each 16 into the positioning holes 6 , to manufacture each of the O-rings 12th between the sealing tape 13 and the tapered section 10th , injected.

Die Erfindung lässt neben den dargestellten Ausführungsformen weitere Gestaltungsgrundsätze zu. D.h., die Erfindung soll nicht auf die zu den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt betrachtet werden. So ist es möglich, dass das Dichtband 13 und der O-Ring 12 als fertige Funktionsbauteile jeweils auf die Batteriezellen 2 bzw. auf den jeweiligen Verjüngungsabschnitt 10 geschoben werden und die so vorbereiteten Batteriezellen 2 anschließend im Kühlkörper 3 bzw. im Kühlvolumen 9 positioniert werden. In diesem Fall kann auf die Ausgestaltung der Fluidkanäle 16 verzichtet werden.In addition to the illustrated embodiments, the invention permits further design principles. That is, the invention should not be considered limited to the exemplary embodiments described for the figures. So it is possible that the sealing tape 13 and the O-ring 12th as finished functional components on the battery cells 2nd or on the respective tapered section 10th be pushed and the battery cells prepared in this way 2nd then in the heat sink 3rd or in the cooling volume 9 be positioned. In this case, the design of the fluid channels 16 to be dispensed with.

Claims (10)

Batteriemodul (1) mit mehreren zylinderförmigen Batteriezellen (2), aufweisend einen Kühlkörper (3) mit einem Kühlfluideingang (4) zum Zuführen eines Kühlfluids, zum Kühlen der Batteriezellen (2), in ein Kühlvolumen (9) des Kühlkörpers (3), einem Kühlfluidausgang (5) zum Abführen des Kühlfluids aus dem Kühlvolumen (9) des Kühlkörpers (3), und Positionierungsöffnungen (6) zur Positionierung der Batteriezellen (2) im Kühlvolumen (3), wobei die Batteriezellen (2) jeweils mit einer Polseite (7) durch die Positionierungsöffnungen (6) aus dem Kühlkörper (3) herausstehen, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Positionierungsöffnungen (6) jeweils ringförmig um einen Verjüngungsabschnitt (10) einer jeden Batteriezelle (2) ein Dichtmittel (8) zum Abdichten des Kühlvolumens (2) gegenüber der Umgebung des Kühlkörpers (3) ausgestaltet ist.Battery module (1) with a plurality of cylindrical battery cells (2), having a heat sink (3) with a cooling fluid inlet (4) for feeding a cooling fluid, for cooling the battery cells (2), into a cooling volume (9) of the cooling body (3), a cooling fluid outlet (5) for removing the cooling fluid from the cooling volume (9) of the cooling body (3), and positioning openings (6) for Positioning of the battery cells (2) in the cooling volume (3), the battery cells (2) each having a pole side (7) protruding from the heat sink (3) through the positioning openings (6), characterized in that within the positioning openings (6) in each case a sealing means (8) for sealing off the cooling volume (2) from the surroundings of the heat sink (3) is configured in a ring around a tapered section (10) of each battery cell (2). Batteriemodul (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtmittel (8) jeweils durch einen Außenumfangsabschnitt (14) des Verjüngungsabschnitts (10) und einen Innenumfangsabschnitt (11) der Positionierungsöffnung (6) umschlossen ist.Battery module (1) after Claim 1 , characterized in that the sealing means (8) is enclosed in each case by an outer peripheral section (14) of the tapering section (10) and an inner peripheral section (11) of the positioning opening (6). Batteriemodul (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtmittel (8) jeweils einen O-Ring (12) und ein elastisches Dichtband (13) aufweist, wobei das elastische Dichtband (13) jeweils zwischen den O-Ring (12) und den Verjüngungsabschnitt (10) gepresst ist.Battery module (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing means (8) each have an O-ring (12) and an elastic sealing band (13), the elastic sealing band (13) in each case between the O-ring ( 12) and the tapered section (10) is pressed. Batteriemodul (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Außenumfangsabschnitt (14) der Verjüngungsabschnitte (10) und ein Innenumfangsabschnitt (11) der Positionierungsöffnungen (6) jeweils einen kreisrunden oder elliptischen Dichtmittel-Aufnahmeabschnitt (15) zum Aufnehmen eines Dichtmittels (8) mit einem entsprechend geformten Querschnitt bilden.Battery module (1) according to one of the preceding claims, characterized in that an outer circumferential section (14) of the tapering sections (10) and an inner circumferential section (11) of the positioning openings (6) each have a circular or elliptical sealant receiving section (15) for receiving a sealant (8) with a correspondingly shaped cross section. Batteriemodul (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (3) Fluidkanäle (16) zum Einbringen von Dichtmittel in einen Dichtmittel-Aufnahmeabschnitt (15), der jeweils zwischen einem Außenumfangsabschnitt (14) der Verjüngungsabschnitte (10) und einem Innenumfangsabschnitt (11) der Positionierungsöffnungen (6) ausgestaltet ist, aufweist.Battery module (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling body (3) fluid channels (16) for introducing sealant into a sealant receiving section (15), each between an outer peripheral section (14) of the tapered sections (10) and an inner circumferential section (11) of the positioning openings (6). Batteriezelle (2) für ein Batteriemodul (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Endabschnitt der Batteriezelle (2) ein Verjüngungsabschnitt (10), zur Aufnahme des Dichtmittels (8) zumindest teilweise im Verjüngungsabschnitt (10), ausgestaltet ist.Battery cell (2) for a battery module (1) according to one of the preceding claims, characterized in that at one end section of the battery cell (2) a tapered section (10) for receiving the sealant (8) at least partially in the tapered section (10) is. Verfahren zum Abdichten eines Batteriemoduls (1), das nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgestaltet ist, aufweisend die Schritte: - Positionieren der Batteriezellen (2) im Kühlvolumen, sodass jeweils eine Polseite (7) der Batteriezellen (2) durch die Positionierungsöffnungen (6) aus dem Kühlkörper (3) heraussteht, und - Einbringen des Dichtmittels (8) zum Abdichten des Kühlvolumens (2) gegenüber der Umgebung des Kühlkörpers (3) in die Positionierungsöffnungen (6) jeweils ringförmig um einen Verjüngungsabschnitt (10) der Batteriezellen (2) herum.Method for sealing a battery module (1) according to one of the Claims 1 to 5 is configured, comprising the steps: - positioning the battery cells (2) in the cooling volume so that one pole side (7) of the battery cells (2) protrudes from the heat sink (3) through the positioning openings (6), and - introducing the sealant (8 ) to seal the cooling volume (2) from the surroundings of the heat sink (3) in the positioning openings (6) in each case in a ring around a tapered section (10) of the battery cells (2). Verfahren (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Herstellen des Dichtmittels (8) in den Positionierungsöffnungen (6) jeweils ringförmig um den Verjüngungsabschnitt (10) der Batteriezellen (2) aushärtbares Dichtfluid durch einen Fluidkanal (16) in die Positionierungsöffnungen (6) eingebracht wird.Method (1) according to Claim 7 , characterized in that in order to produce the sealing means (8) in the positioning openings (6), sealing fluid which can be hardened in a ring around the tapered section (10) of the battery cells (2) is introduced into the positioning openings (6) through a fluid channel (16). Verfahren (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtmittel (8) jeweils einen O-Ring (12) und ein Dichtband (13) aufweist und das Verfahren folgende Schritte umfasst: - Platzieren eines Dichtbands (13) jeweils an einem Innenumfangsabschnitt (11) der Positionierungsöffnungen (6), und - anschließendes Einbringen eines Dichtfluids durch jeweils einen Fluidkanal (16) in die Positionierungsöffnungen (6) zum Herstellen von jeweils einem O-Ring (12) zwischen einem Dichtband (13) und einem Verjüngungsabschnitt (10).Method (1) according to one of the Claims 7 to 8th , characterized in that the sealing means (8) each have an O-ring (12) and a sealing tape (13) and the method comprises the following steps: - placing a sealing tape (13) in each case on an inner circumferential section (11) of the positioning openings (6 ), and - subsequently introducing a sealing fluid through a respective fluid channel (16) into the positioning openings (6) to produce an O-ring (12) between a sealing band (13) and a tapering section (10). Verfahren (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtmittel (8) jeweils einen O-Ring (12) und ein Dichtband (13) aufweist und das Verfahren folgende Schritte umfasst: - Platzieren eines Dichtbands (13) jeweils an einem Verjüngungsabschnitt (10) der Batteriezellen (2), - Positionieren der Batteriezellen (2) im Kühlvolumen, sodass jeweils eine Polseite (7) der Batteriezellen (2) durch die Positionierungsöffnungen (6) aus dem Kühlkörper (3) heraussteht, und - anschließendes Einbringen eines Dichtfluids durch jeweils einen Fluidkanal (16) in die Positionierungsöffnungen (6) zum Herstellen von jeweils einem O-Ring (12) zwischen einem Dichtband (13) und einem Verjüngungsabschnitt (10).Method (1) according to one of the Claims 7 to 8th , characterized in that the sealing means (8) each have an O-ring (12) and a sealing tape (13) and the method comprises the following steps: - placing a sealing tape (13) in each case on a tapered section (10) of the battery cells (2 ), - positioning the battery cells (2) in the cooling volume so that one pole side (7) of the battery cells (2) protrudes from the heat sink (3) through the positioning openings (6), and - subsequently introducing a sealing fluid through each fluid channel (16 ) in the positioning openings (6) for producing an O-ring (12) between a sealing tape (13) and a tapered section (10).
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