DE102019008775A1

DE102019008775A1 - Zellmodul

Info

Publication number: DE102019008775A1
Application number: DE102019008775.5A
Authority: DE
Inventors: Miroslav Marinkovic
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2019-12-17
Filing date: 2019-12-17
Publication date: 2020-07-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Zellmodul (1) für einen elektrischen Energiespeicher eines Fahrzeuges mit einer Anzahl elektrisch miteinander verschalteter Einzelzellen (2), wobei eine jeweilige Einzelzelle (2) in einem Zellrahmen (3) angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass- die Einzelzellen (2) als Rundzellen und die Zellrahmen (3) hülsenförmig ausgebildet sind,- der jeweilige Zellrahmen (3) entlang seiner Längsausdehnung ein ausgebildetes Formelement (3.1) aufweist,- das Formelement (3.1) mit einer an einer Halterwand (4.2) eines Zellrahmenhalters (4) ausgebildeten Aussparung (4.2.1) einer jeweiligen Aufnahmeeinheit (A) des Zellrahmenhalters (4) korrespondiert,- eine Grundplatte (4.1) des Zellrahmenhalters (4) zwei in Längsausdehnung verlaufende Nuten (4.1.1) zur Halterung jeweils einer Seitenwand (5) aufweist und- ein Gehäusedeckel (6) mit Stromschienen zur elektrischen Verschaltung zwei in Längsausdehnung des Gehäusedeckels (6) verlaufende weitere Nuten (6.1) zur Halterung des Gehäusedeckels (6) an Schmalseiten (5.2) der Seitenwände (5) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zellmodul für einen elektrischen Energiespeicher eines Fahrzeuges mit einer Anzahl elektrisch miteinander verschalteter Einzelzellen, wobei eine jeweilige Einzelzelle in einem Zellrahmen angeordnet ist.
Aus der DE 10 2016 224 318 A1 ist eine Speicheranordnung bekannt. Die Speicheranordnung umfasst mehrere separate Speichereinrichtungen zum Speichern elektrischer Energie, wobei jede Speichereinrichtung in einem ein Einrichtungsgehäuse bildenden, stangenförmigen Hohlprofil aufgenommen ist, wobei die Hohlprofile zur Bildung eines festen Verbundes untereinander verbunden sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zellmodul für einen elektrischen Energiespeicher eines Fahrzeuges anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Zellmodul gelöst, welches die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein Zellmodul für einen elektrischen Energiespeicher eines Fahrzeuges umfasst eine Anzahl elektrisch miteinander verschalteter Einzelzellen, wobei eine jeweilige Einzelzelle in einem Zellrahmen angeordnet ist. Erfindungsgemäß sind die Einzelzellen als Rundzellen und die Zellrahmen hülsenförmig ausgebildet. Der jeweilige Zellrahmen weist entlang seiner Längsausdehnung ein ausgebildetes Formelement auf, welches mit einer an einer Halterwand eines Zellrahmenhalters ausgebildeten Aussparung einer jeweiligen Aufnahmeeinheit des Zellrahmenhalters korrespondiert. Eine Grundplatte des Zellrahmenhalters weist zwei in Längsausdehnung verlaufende Nuten zur Halterung jeweils einer Seitenwand auf und ein Gehäusedeckel mit Stromschienen zur elektrischen Verschaltung weist ebenfalls zwei in Längsausdehnung des Gehäusedeckels verlaufende Nuten zur Halterung des Gehäusedeckels an Schmalseiten der Seitenwände auf.
Bei einem derart ausgebildeten Zellmodul sind alle Komponenten form- und kraftschlüssig miteinander verbunden, wobei keine zusätzlichen Verbindungselemente, insbesondere Schrauben und/oder Schraubenmuttern und/oder andere allgemein bekannte Verbindungselemente erforderlich sich.
Ein solches Zellmodul ist vergleichsweise einfach zu montieren und zu demontieren, wobei der ein solches Zellmodul aufweisende elektrische Energiespeicher somit modularisiert aufgebaut ist, ein vergleichsweise geringes Gewicht aufweist und zu verhältnismäßig geringen Kosten herstellbar ist.
Insbesondere ist das Zellmodul Bestandteil eines elektrischen Energiespeichers für ein Elektrofahrzeug, ein Hybridfahrzeug oder ein mit Brennstoffzellen betriebenes Fahrzeug.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:

1 schematisch eine perspektivische Ansicht eines Zellmoduls für einen elektrischen Energiespeicher eines Fahrzeuges,
2 schematisch einen Ausschnitt einer Schnittdarstellung des Zellmoduls,
3 schematisch eine weitere Schnittdarstellung des Zellmoduls,
4 schematisch eine perspektivische Ansicht einer Einzelzelle und eines Zellrahmens,
5 schematisch eine perspektivische Ansicht eines Zellrahmenhalters mit einer Mehrzahl von in Zellrahmen angeordneten Einzelzellen vor einer Montage an dem Zellrahmenhalter,
6 schematisch eine perspektivische Ansicht des Zellrahmenhalters mit den montierten in Zellrahmen angeordneten Einzelzellen sowie zwei Seitenwände vor einer Montage und
7 schematisch eine perspektivische Ansicht des Zellmoduls vor Anordnung eines Gehäusedeckels.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Zellmoduls 1, wobei in 2 eine Schnittdarstellung und in 3 eine weitere Schnittdarstellung des Zellmoduls 1 dargestellt sind.
Das Zellmodul 1 ist Bestandteil eines elektrischen Energiespeichers eines Fahrzeuges und umfasst eine vorgegebene Anzahl als Rundzellen ausgebildeter Einzelzellen 2, wobei jeweils eine Einzelzelle 2 in einem hülsenförmigen Zellrahmen 3 angeordnet ist.
An einer Außenfläche des jeweiligen Zellrahmens 3 ist ein entlang einer Längsausdehnung verlaufendes Formelement 3.1 ausgebildet, welches gemäß 2 annähernd eine T-Form und insbesondere eine Schwalbenschwanzform aufweist.
Weiterhin umfasst das Zellmodul 1 einen Zellrahmenhalter 4 bestehend aus einer Grundplatte 4.1 und einer mittig senkrecht von dieser abragenden Halterwand 4.2.
Zudem sind zwei Seitenwände 5 und ein Gehäusedeckel 6 vorgesehen, wobei die Grundplatte 4.1, die Seitenwände 5 und der Gehäusedeckel 6 ein Gehäuse für die Einzelzellen 2 bildet, so dass die Einzelzellen 2 weitestgehend geschützt angeordnet sind.
Die Halterwand 4.2 ragt senkrecht und mittig von der Grundplatte 4.1 ab, wobei die Halterwand 4.2 beidseitig in regelmäßigen Abständen Aufnahmeeinheiten A aufweist, deren jeweilige Form mit einer Form der Zellrahmen 3 korrespondiert. Im Bereich der Aufnahmeeinheiten A weist die Halterwand 4.2 mit den Formelementen 3.1 des Zellrahmens 3 korrespondierende Aussparung 4.2.1 auf. Dabei sind die Aufnahmeeinheiten A mit den Aussparungen 4.2.1 einer Seite versetzt zu den Aussparungen 4.2.1 einer weiteren Seite der Halterwand 4.2 ausgebildet. Dadurch kann eine Breite des Zellmoduls 1 verringert werden, im Vergleich dazu, wenn sich die Aufnahmeeinheiten A direkt gegenüberliegen.
Die Grundplatte 4.1 weist ebenfalls Aufnahmeeinheiten A auf, deren Form mit einem Boden des Zellrahmens 3 korrespondiert, wobei die Grundplatte 4.1 eine Temperiereinheit zum Temperieren, d. h. zum Kühlen und zum Erwärmen, der Einzelzellen 2 bildet. Hierzu ist in die Grundplatte 4.1 ein Leitungssystem 7 integriert, welches von einem Temperiermittel durchströmt ist.
Weiterhin sind in die Grundplatte 4.1 zwei in Längsausdehnung verlaufende Nuten 4.1.1 eingebracht, wobei deren Form mit einer Form einer langen Schmalseite 5.1 der Seitenwand 5 korrespondiert, wobei die lange Schmalseite 5.1 eine rechtwinklige Abwinklung aufweist.
Eine Form einer jeweiligen gegenüberliegenden Schmalseite 5.2 korrespondiert mit einer Form von zwei in den Gehäusedeckel 6 verlaufenden weiteren Nuten 6.1, die gemäß den 1 und 3 annähernd die Form eines Schwalbenschwanzes aufweisen.
Die 4 bis 7 zeigen in perspektivischer Ansicht einen jeweiligen Montageschritt zur Herstellung des Zellmoduls.
4 zeigt den Zellrahmen 3 mit dem Formelement 3.1 vor einem Einsetzen der Einzelzelle 2. Ist die Einzelzelle 2 in den Zellrahmen 3 eingesetzt, wobei diese auch stoffschlüssig miteinander verbunden werden können, ist der Zellrahmen 3 mit der Einzelzelle 2 in Bezug auf die Aufnahmeeinheit A positionierbar, wobei das Formelement 3.1 an dem Zellrahmen 3 in die Aussparung 4.2.1 der Halterwand 4.2 von oben einführbar ist bis der Boden des Zellrahmens 3 in der Aufnahmeeinheit A der Grundplatte 4.1 angeordnet ist. Die Zellrahmen 3 sind dann form- und kraftschlüssig mit der Zellrahmenhalterung 4 verbunden, wobei die Verbindung als Schwalbenschwanzverbindung oder als Feder-Nutverbindung ausgeführt ist. Eine Bewegung des Zellrahmens 3 mit der eingesteckten Einzelzelle 2 in horizontaler Richtung ist nicht mehr möglich. Auch hier kann vorgesehen sein, dass der jeweilige Zellrahmen 3 stoffschlüssig, insbesondere mittels eines Klebstoffes, mit dem Zellrahmenhalter 4 verbindbar ist. Insbesondere bildet die Verbindung
Sind alle Zellrahmen 3 mit Einzelzellen 2 an dem Zellrahmenhalter angeordnet, sind die Seitenwände 5 mit der langen Schmalseite 5.1 in jeweils eine Nut 4.1.1 der Grundplatte 4.1 einschiebbar, so dass die Seitenwände 5 form- und kraftschlüssig an der Grundplatte 4.1 gehalten sind. Auch hier kann, z. B. mittels Klebstoff, eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Grundplatte 4.1 und Seitenwand 5 vorgesehen sein.
Sind die Seitenwände 5 mit dem Zellrahmenhalter 4 zumindest form- und kraftschlüssig verbunden, ist der Gehäusedeckel 6 mittels seiner weiteren Nuten 6.1 auf die gegenüberliegende Schmalseite 5.2 der Seitenwände 5 aufschiebbar. Insbesondere ist der Gehäusedeckel 6 soweit auf die Seitenwände 5 aufschiebbar, dass der Gehäusedeckel 6 in seiner Längsausdehnung bündig mit kurzen Schmalseiten 5.3 der Seitenwände 5 abschließt.
In den Gehäusedeckel 6 sind nicht näher dargestellte Stromschienen zur elektrischen Verbindung der Einzelzelle 2 integriert, so dass die elektrische Verbindung der Einzelzellen 2 nach Aufschieben des Gehäusedeckels 6 auf die Seitenwände 5 herstellbar ist.
Eine Demontage des Zellmoduls 1 erfolgt in umgekehrter Reihenfolge, wobei zunächst der Gehäusedeckel 6 und anschließend die Seitenwände 5 von dem Zellrahmenhalter 4 entfernt werden. Anschließend sind die Einzelzellen 2 in den Zellrahmen 3 zugänglich und können von dem Zellrahmenhalter 4 demontiert werden.
Bezugszeichenliste

1: Zellmodul
2: Einzelzelle
3: Zellrahmen
3.1: Formelement
4: Zellrahmenhalter
4.1: Grundplatte
4.1.1: Nuten
4.2: Halterwand
4.2.1: Aussparung
5: Seitenwand
5.1: lange Schmalseite
5.2: gegenüberliegende Schmalseite
5.3: kurze Schmalseite
6: Gehäusedeckel
6.1: weitere Nuten
7: Leitungssystem
A: Aufnahmeeinheit

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

DE 102016224318 A1 [0002]

Claims

Zellmodul (1) für einen elektrischen Energiespeicher eines Fahrzeuges mit einer Anzahl elektrisch miteinander verschalteter Einzelzellen (2), wobei eine jeweilige Einzelzelle (2) in einem Zellrahmen (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass - die Einzelzellen (2) als Rundzellen und die Zellrahmen (3) hülsenförmig ausgebildet sind, - der jeweilige Zellrahmen (3) entlang seiner Längsausdehnung ein ausgebildetes Formelement (3.1) aufweist, - das Formelement (3.1) mit einer an einer Halterwand (4.2) eines Zellrahmenhalters (4) ausgebildeten Aussparung (4.2.1) einer jeweiligen Aufnahmeeinheit (A) des Zellrahmenhalters (4) korrespondiert, - eine Grundplatte (4.1) des Zellrahmenhalters (4) zwei in Längsausdehnung verlaufende Nuten (4.1.1) zur Halterung jeweils einer Seitenwand (5) aufweist und - ein Gehäusedeckel (6) mit Stromschienen zur elektrischen Verschaltung zwei in Längsausdehnung des Gehäusedeckels (6) verlaufende weitere Nuten (6.1) zur Halterung des Gehäusedeckels (6) an Schmalseiten (5.2) der Seitenwände (5) aufweist.
Zellmodul (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (4.1) des Zellrahmenhalters (4) als Temperiereinheit zur Temperierung der Einzelzellen (2) ausgebildet ist.
Zellmodul (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung zwischen Zellrahmen (3) und Halterwand (4.2) des Zellrahmenhalters (4) als Schwalbenschwanzverbindung oder als Nut-Federverbindung ausgeführt ist.