DE102019108386A1 - Battery with holding device and motor vehicle - Google Patents

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Maximilian Loibl
Dominik Reyes
Daniel West
Christian Geiger
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterie (1) für ein Kraftfahrzeug aufweisend- eine Vielzahl von Batteriezellen (2) mit prismatischen Zellgehäusen (3), welche jeweils einen Zellgehäuseboden, einen Zellgehäusedeckel (4), zwei gegenüberliegende Zellgehäusebreitseiten (5) und zwei gegenüberliegende Zellgehäuseschmalseiten (6) aufweisen, und- eine Halteeinrichtung (8), welche für jede Batteriezelle (8) ein Aufnahmefach (9) aufweist, wobei Begrenzungswände (10a, 10b) der Aufnahmefächer (9) an den Zellgehäusebreitseiten (5) und den Zellgehäuseschmalseiten (6) angeordnet sind, und zumindest die an den Zellgehäusebreitseiten (5) angeordneten Begrenzungswände (10a) einen wellenförmigen Querschnitt (11) aufweisen, durch welchen die Begrenzungswände (10a) in ersten Bereichen (B1) an den Zellgehäusebreitseiten (5) anliegen und in zweiten Bereichen (B2) beabstandet zu den Zellgehäusebreitseiten (5) ausgebildet sind, wobei durch die zweiten Bereiche (B2) an die Zellgehäusebreitseiten (5) angrenzende, innerhalb der jeweiligen Aufnahmefächer (9) verlaufende Strömungskanäle (12) für ein Temperierfluid zum Temperieren der Batteriezellen (2) gebildet sind. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a battery (1) for a motor vehicle comprising a plurality of battery cells (2) with prismatic cell housings (3), each of which has a cell housing base, a cell housing cover (4), two opposite cell housing broad sides (5) and two opposite cell housing narrow sides (6 ) have, and - a holding device (8) which has a receptacle (9) for each battery cell (8), with boundary walls (10a, 10b) of the receptacles (9) being arranged on the cell housing broad sides (5) and the cell housing narrow sides (6) and at least the boundary walls (10a) arranged on the broad sides of the cell housing (5) have a wave-shaped cross-section (11) through which the boundary walls (10a) lie against the broad sides of the cell housing (5) in first areas (B1) and in second areas (B2 ) are formed at a distance from the cell housing broad sides (5), with the second regions (B2) adjoining the cell housing broad sides (5), in Flow channels (12) for a temperature control fluid for controlling the temperature of the battery cells (2) are formed within the respective receiving compartments (9). The invention also relates to a motor vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterie für ein Kraftfahrzeug aufweisend eine Vielzahl von Batteriezellen mit prismatischen Zellgehäusen, welche jeweils einen Zellgehäuseboden, einen Zellgehäusedeckel, zwei gegenüberliegende Zellgehäusebreitseiten und zwei gegenüberliegende Zellgehäuseschmalseiten aufweisen. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug mit einer Batterie.The invention relates to a battery for a motor vehicle having a plurality of battery cells with prismatic cell housings, each of which has a cell housing base, a cell housing cover, two opposing cell housing broad sides and two opposing cell housing narrow sides. The invention also relates to a motor vehicle with a battery.

Vorliegend richtet sich das Interesse auf wiederaufladbare Batterien bzw. Akkumulatoren, welche beispielsweise im Antriebsstrang elektrisch antreibbarer Kraftfahrzeuge, beispielsweise Elektro- oder Hybridfahrzeuge, eingesetzt werden können. Solche Batterien weisen üblicherweise eine Vielzahl von miteinander verschalteten Batteriezellen auf. Die Batteriezellen können beispielsweise Batteriezellen mit prismatischen Zellgehäusen sein, welche zu Zellstapeln gestapelt und zu Batteriemodulen verschaltet sein können. Die Zellstapel sind beispielsweise in starren, schweren Zellmodulrahmen angeordnet, um die Batteriezellen vor einer Zerstörung, beispielsweise bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung auf das Kraftfahrzeug, zu schützen und um eine übermäßige Ausdehnung bzw. Ausbauchung der Batteriezellen zu verhindern. Die Batteriemodule werden wiederum in einem starren, schweren Batteriegehäuse angeordnet, welches ein Gewicht der Batterie weiter erhöht.In the present case, the interest is directed towards rechargeable batteries or accumulators, which can be used, for example, in the drive train of electrically driven motor vehicles, for example electric or hybrid vehicles. Such batteries usually have a large number of interconnected battery cells. The battery cells can be, for example, battery cells with prismatic cell housings, which can be stacked to form cell stacks and connected to form battery modules. The cell stacks are arranged, for example, in rigid, heavy cell module frames in order to protect the battery cells from destruction, for example in the event of an accident-related application of force to the motor vehicle, and to prevent excessive expansion or bulging of the battery cells. The battery modules are in turn arranged in a rigid, heavy battery housing, which further increases the weight of the battery.

Um eine optimale Betriebstemperatur der Batteriezellen einzustellen, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, die Batteriezellen zu temperieren, also nach Bedarf zu heizen oder zu kühlen. Zur Kühlung der Batteriezellen werden beispielsweise Kühlplatten anliegend an einer Seite des Zellstapels, beispielsweise an einer aus Zellgehäuseböden der Zellgehäuse gebildeten Unterseite, angeordnet, innerhalb welcher ein Kühlfluid entlang der Seite geleitet wird. Die Wärmeabfuhr von den Batteriezellen zu der Kühlplatte erfolgt also ausschließlich über die geringe Kontaktfläche zwischen der einen Seite des Zellstapels und der Kühlplatte, was eine geringe Kühlleistung und damit ein geringe Kühleffizienz zur Folge hat. Durch eine solche geringe Kühleffizienz ist beispielsweise ein Schnellladen der Batteriezellen nicht oder nur unter Inkaufnahme einer beschleunigten Alterung der Batteriezellen möglich.In order to set an optimal operating temperature for the battery cells, it is known from the prior art to control the temperature of the battery cells, that is to say to heat or cool them as required. To cool the battery cells, for example, cooling plates are arranged adjacent to one side of the cell stack, for example on an underside formed from cell housing bottoms of the cell housing, within which a cooling fluid is conducted along the side. The heat dissipation from the battery cells to the cooling plate takes place exclusively via the small contact area between one side of the cell stack and the cooling plate, which results in a low cooling capacity and thus a low cooling efficiency. Due to such a low cooling efficiency, for example, rapid charging of the battery cells is not possible or is only possible with the acceptance of accelerated aging of the battery cells.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine besonders gewichtsarme, stabile und gut zu temperierende Batterie für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen.It is the object of the present invention to provide a particularly lightweight, stable battery for a motor vehicle that can be temperature controlled.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Batterie sowie ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.According to the invention, this object is achieved by a battery and a motor vehicle having the features according to the respective independent claims. Advantageous embodiments of the invention are the subject matter of the dependent claims, the description and the figures.

Eine erfindungsgemäße Batterie für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Vielzahl von Batteriezellen mit prismatischen Zellgehäusen, welche jeweils einen Zellgehäuseboden, einen Zellgehäusedeckel, zwei sich gegenüberliegende Zellgehäusebreitseiten und zwei sich gegenüberliegende Zellgehäuseschmalseiten aufweisen, und eine Halteeinrichtung, welche für jede Batteriezelle ein Aufnahmefach aufweist. Sich entlang der Hochrichtung erstreckende Begrenzungswände der Aufnahmefächer sind an den Zellgehäusebreitseiten und den Zellgehäuseschmalseiten angeordnet. Zumindest die an den Zellgehäusebreitseiten angeordneten Begrenzungswände weisen einen, eine Stabilität der Halteinrichtung erhöhenden, wellenförmigen Querschnitt auf, durch welchen die Begrenzungswände in ersten Bereichen an den Zellgehäusebreitseiten anliegen und in zweiten Bereichen beabstandet zu den Zellgehäusebreitseiten ausgebildet sind. Durch die zweiten Bereiche der Begrenzungswände sind an die Zellgehäusebreitseiten angrenzende, innerhalb der jeweiligen Aufnahmefächer verlaufende Strömungskanäle für ein Temperierfluid zum Temperieren der Batteriezellen gebildet.A battery according to the invention for a motor vehicle comprises a plurality of battery cells with prismatic cell housings, each of which has a cell housing bottom, a cell housing cover, two opposing cell housing broad sides and two opposing cell housing narrow sides, and a holding device which has a receptacle for each battery cell. Boundary walls of the receiving compartments that extend along the vertical direction are arranged on the cell housing broad sides and the cell housing narrow sides. At least the boundary walls arranged on the broad sides of the cell housing have a wave-shaped cross section which increases the stability of the holding device, through which the boundary walls rest against the broad sides of the cell housing in first areas and are spaced apart from the broad sides of the cell housing in second areas. The second areas of the boundary walls form flow channels for a temperature control fluid for temperature control of the battery cells, which flow channels are adjacent to the broad sides of the cell housing and run within the respective receiving compartments.

Zur Erfindung gehört außerdem ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Batterie. Das Kraftfahrzeug kann als ein elektrisch antreibbarer Personenkraftwagen ausgebildet sein, bei welchem die Batterie derart verbaut ist, dass sich die Strömungskanäle entlang einer Fahrzeughochrichtung erstrecken. Auch kann das Kraftfahrzeug als ein elektrisch antreibbares Motorrad ausgebildet sein, bei welchem die Batterie derart verbaut ist, dass sich die Strömungskanäle entlang einer Fahrzeuglängsrichtung erstrecken. Die Batterie dient dabei als Traktionsbatterie für das elektrisch antreibbare Kraftfahrzeug. Im Falle des Personenkraftwagens ist die Batterie insbesondere eine Hochvoltbatterie. Im Falle des Motorrads kann die Batterie auch eine Niedervoltbatterie sein.The invention also includes a motor vehicle with a battery according to the invention. The motor vehicle can be designed as an electrically drivable passenger vehicle, in which the battery is installed in such a way that the flow channels extend along a vertical direction of the vehicle. The motor vehicle can also be designed as an electrically drivable motorcycle, in which the battery is installed in such a way that the flow channels extend along a longitudinal direction of the vehicle. The battery serves as a traction battery for the electrically powered motor vehicle. In the case of the passenger car, the battery is in particular a high-voltage battery. In the case of the motorcycle, the battery can also be a low-voltage battery.

Die Batteriezellen der Batterie sind prismatische Batteriezellen, welche flachquaderförmige, starre, insbesondere metallische, Zellgehäuse aufweisen. Beispielsweise können die Zellgehäuse aus Aluminium gebildet sein. Die Zellgehäuse weisen dabei jeweils einen Zellgehäuseboden, einen Zellgehäusedeckel, eine Zellgehäusefrontwand, eine Zellgehäuserückwand sowie zwei Zellgehäuseseitenwände auf. Die Zellgehäusefrontwand und die Zellgehäuserückwand bilden dabei die Zellgehäusebreitseiten und die Zellgehäuseseitenwände bilden die Zellgehäuseschmalseiten aus. Ein Abstand zwischen Zellgehäuseboden und Zellgehäusedeckel definiert eine Höhe des Zellgehäuses, ein Abstand zwischen den Zellgehäusebreitseiten definiert eine Dicke bzw. Tiefe des Zellgehäuses und ein Abstand zwischen den Zellgehäuseschmalseiten definiert eine Breite des Zellgehäuses. An dem Zellgehäusedeckel sind Zellterminals angeordnet, welche mit einem galvanischen Element im Inneren des Zellgehäuses elektrisch verbunden sind und über welche die Batteriezellen miteinander verschaltet werden können.The battery cells of the battery are prismatic battery cells which have flat, rectangular, rigid, in particular metallic, cell housings. For example, the cell housings can be made of aluminum. The cell housings each have a cell housing bottom, a cell housing cover, a cell housing front wall, a cell housing rear wall and two cell housing side walls. The cell housing front wall and the cell housing rear wall form the cell housing broad sides and the cell housing side walls form the cell housing narrow sides. A distance between the cell housing base and cell housing cover defines a height of the cell housing, a distance between the cell housing broad sides defines a thickness or The depth of the cell housing and a distance between the narrow sides of the cell housing defines a width of the cell housing. Cell terminals are arranged on the cell housing cover, which are electrically connected to a galvanic element inside the cell housing and via which the battery cells can be interconnected.

Die Batteriezellen sind nicht, wie im Stand der Technik, zu Zellstapeln gestapelt und in Zellmodulrahmen angeordnet, sondern sind einzeln in die durch die Halteeinrichtung bereitgestellten Aufnahmefächer eingeschoben. Die Halteeinrichtung weist dazu die Begrenzungswände auf, welche quaderförmige Aufnahmefächer bzw. Kammern begrenzen. Eine Höhe der Aufnahmefächer entspricht insbesondere zumindest der Höhe der Zellgehäuse. Anders ausgedrückt erstreckt sich eine Höhe der Begrenzungswände insbesondere über die Höhe der Zellgehäuse. Die Aufnahmefächer sind dabei insbesondere gleich groß ausgebildet und so bemaßt, dass die prismatischen Batteriezellen passgenau aufgenommen werden können. Die Aufnahmefächer können dabei in der Dickenrichtung der Batteriezellen hintereinander und/oder in der Breitenrichtung der Batteriezellen nebeneinander angeordnet sein. Die Aufnahmefächer sind insbesondere oben und unten offen, sodass die Begrenzungswände sich nur in der Hochrichtung entlang der Zellgehäuseschmalseiten und Zellgehäusebreitseiten erstrecken. Die Zellgehäusedeckel und die Zellgehäuseböden sind insbesondere freiliegend ausgebildet. So können über die Zellterminals an den freiliegenden Zellgehäusedeckeln, beispielsweise durch Anordnen eines Zellkontaktiersystems an den Zellgehäusedeckeln, mehrere Batteriezellen miteinander verschaltet werden.The battery cells are not, as in the prior art, stacked in cell stacks and arranged in cell module frames, but are pushed individually into the receiving compartments provided by the holding device. For this purpose, the holding device has the delimitation walls which delimit cuboid receiving compartments or chambers. A height of the receiving compartments corresponds in particular at least to the height of the cell housing. In other words, a height of the boundary walls extends in particular over the height of the cell housing. The receiving compartments are in particular made the same size and dimensioned so that the prismatic battery cells can be received with an accurate fit. The receiving compartments can be arranged one behind the other in the thickness direction of the battery cells and / or next to one another in the width direction of the battery cells. The receiving compartments are open in particular at the top and bottom, so that the boundary walls only extend in the vertical direction along the narrow sides of the cell housing and broad sides of the cell housing. The cell housing covers and the cell housing bottoms are in particular designed to be exposed. Thus, several battery cells can be interconnected via the cell terminals on the exposed cell housing covers, for example by arranging a cell contacting system on the cell housing covers.

Zumindest die entlang der Zellgehäusebreitseiten verlaufenden Begrenzungswände weisen den wellenförmigen Querschnitt auf. Der wellenförmige Querschnitt kann beispielsweise sinusförmig oder dreieckförmig bzw. zickzackförmig oder walmdachförmig ausgebildet sein. Vorzugsweise ist der wellenförmige Querschnitt sinusförmig ausgebildet. Der wellenförmige Querschnitt weist einen Verlauf aus abwechselnd Wellenbergen und Wellentälern auf. Die Wellenberge bilden dabei die ersten Bereiche aus, in welchen die jeweilige Begrenzungswand an der Zellgehäusebreitseite anliegt. Die Wellentäler bilden die zweiten, nutartigen Bereiche aus, welche beabstandet zu der jeweiligen Zellgehäusebreitseite angeordnet sind und welche die Strömungskanäle für ein Temperierfluid ausbilden. Diese Strömungskanäle sind in Breitenrichtung der Batteriezelle beabstandet zueinander angeordnet und erstrecken sich in Hochrichtung insbesondere über die Höhe des Zellgehäuses.At least the boundary walls running along the broad sides of the cell housing have the wave-shaped cross section. The wave-shaped cross section can, for example, be sinusoidal or triangular or zigzag or hipped roof-shaped. The undulating cross section is preferably sinusoidal. The wave-shaped cross-section has a course of alternating wave crests and wave troughs. The wave peaks form the first areas in which the respective boundary wall rests against the broad side of the cell housing. The wave troughs form the second, groove-like regions which are arranged at a distance from the respective broad side of the cell housing and which form the flow channels for a temperature control fluid. These flow channels are arranged at a distance from one another in the width direction of the battery cell and extend in the vertical direction, in particular over the height of the cell housing.

Das Temperierfluid kann im Falle einer Flüssigkeitstemperierung eine Flüssigkeit, beispielsweise Öl oder Wasser, oder im Falle einer Lufttemperierung ein Gas, beispielsweise Luft, sein. Mittels des Temperierfluids können die Batteriezellen je nach Bedarf geheizt oder gekühlt werden. Im Falle des Personenkraftwagens wird insbesondere eine Flüssigkeitstemperierung eingesetzt, bei welcher die Zellgehäusedeckel der Batteriezellen von oben mit Temperierflüssigkeit benetzt werden, welche dann aufgrund der Schwerkraft entgegen der Fahrzeughochrichtung durch die Strömungskanäle hindurch in Richtung der Zellgehäuseböden fließt. Im Falle des Motorrads wird insbesondere eine Lufttemperierung eingesetzt, bei welcher beispielsweise die Zellgehäusedeckel der Batteriezellen von vorne mit Temperiergas in Form von Fahrtwind beaufschlagt werden, wobei der Fahrtwind dann aufgrund der Fortbewegung des Motorrads entgegen der Fahrzeuglängsrichtung durch die Strömungskanäle hindurch strömt.In the case of liquid temperature control, the temperature control fluid can be a liquid, for example oil or water, or in the case of air temperature control, a gas, for example air. The battery cells can be heated or cooled as required using the temperature control fluid. In the case of passenger cars, liquid temperature control is used in particular, in which the cell housing covers of the battery cells are wetted from above with temperature control liquid, which then flows through the flow channels in the direction of the cell housing floors due to gravity against the vertical direction of the vehicle. In the case of the motorcycle, air temperature control is used in particular, in which, for example, the cell housing lids of the battery cells are acted upon from the front with temperature gas in the form of airflow, the airflow then flowing through the flow channels due to the movement of the motorcycle against the longitudinal direction of the vehicle.

Dadurch, dass sich die Strömungskanäle entlang der Zellgehäusebreitseiten erstrecken und das Temperierfluid somit großflächig an dem Zellgehäuse entlang geführt werden kann, kann ein Wärmeübertrag zwischen Zellgehäuse und Temperierfluid verbessert und damit eine Temperierleistung erhöht werden. Außerdem erhöht ein wellenförmiger Querschnitt der Begrenzungswände, trotz einer geringen Wandstärke bzw. Wanddicke der Begrenzungswände von beispielsweise wenigen Millimetern, eine Stabilität der Halteeinrichtung, sodass die Batteriezellen sicher gehalten werden können. Dadurch können die schweren Zellmodulrahmen entfallen. Darüber hinaus können solche Begrenzungswände für eine gleichmäßige Ausdehnung bzw. Ausbauchung der Batteriezellen im Betrieb, beispielsweise beim Laden, sorgen.Because the flow channels extend along the broad sides of the cell housing and the temperature control fluid can thus be guided over a large area along the cell housing, a heat transfer between the cell housing and temperature control fluid can be improved and thus a temperature control performance can be increased. In addition, a wave-shaped cross section of the boundary walls, despite a small wall thickness or wall thickness of the boundary walls of, for example, a few millimeters, increases the stability of the holding device so that the battery cells can be held securely. This means that the heavy cell module frames can be omitted. In addition, such boundary walls can ensure a uniform expansion or bulging of the battery cells during operation, for example during charging.

Vorzugsweise weisen die an den Zellgehäuseschmalseiten angeordneten Begrenzungswände einen rechteckförmigen Querschnitt auf. Durch einen solchen rechteckförmigen Querschnitt weisen diese Begrenzungswände eine ebene bzw. glatte Oberfläche auf, an welcher die Zellgehäuseschmalseiten vollflächig anliegen können. Insbesondere sind die zwei Zellgehäuseschmalseiten einer Batteriezelle zum Halten der Batteriezelle in der Halteeinrichtung mit den daran angrenzenden Begrenzungswänden verklebt. Durch das Verkleben der Zellgehäuseschmalseiten mit den ebenen Begrenzungswänden können die Batteriezellen auf einfache Weise an der Halteeinrichtung befestigt werden.The delimiting walls arranged on the narrow sides of the cell housing preferably have a rectangular cross section. As a result of such a rectangular cross section, these boundary walls have a flat or smooth surface on which the narrow sides of the cell housing can rest over their entire surface. In particular, the two cell housing narrow sides of a battery cell for holding the battery cell in the holding device are glued to the boundary walls adjoining them. By gluing the narrow sides of the cell housing to the flat boundary walls, the battery cells can be fastened to the holding device in a simple manner.

Es kann vorgesehen sein, dass die Batterie ein Batteriegehäuse aufweist, in deren Innenraum die Halteeinrichtung mit den in den Aufnahmefächern der Halteeinrichtung angeordneten Batteriezellen angeordnet ist. Das Batteriegehäuse weist eine Vielzahl von den Innenraum begrenzenden Gehäusewänden auf. Das Batteriegehäuse kann beispielsweise kastenförmig ausgebildet sein. Die Gehäusewände können beispielsweise ein Gehäuseboden, ein Gehäusedeckel sowie ein Gehäusemantel, welcher durch eine Gehäusefrontwand, eine Gehäuserückwand sowie zwei Gehäuseseitenwände gebildet wird, sein. Ein solches Batteriegehäuse sorgt für eine zusätzliche Stabilität der Batterie. Außerdem ist ein Batteriegehäuse im Falle der Flüssigkeitstemperierung besonders vorteilhaft, da die Temperierflüssigkeit innerhalb des Batteriegehäuses geführt und auch gehalten werden kann. Beispielsweise kann die über die Strömungskanäle entgegen der Fahrzeughochrichtung fließende Temperierflüssigkeit an dem Gehäuseboden des Batteriegehäuses gesammelt werden, abgesaugt werden, einem Wärmetauscher zugeführt werden, in Richtung des Gehäusedeckels des Batteriegehäuses gepumpt werden und von dort aus wieder den Batteriezellen zur Temperierung zugeführt werden.It can be provided that the battery has a battery housing, in the interior of which the holding device with the battery cells arranged in the receiving compartments of the holding device is arranged. The battery housing has a plurality of housing walls delimiting the interior space. The battery housing can, for example, be box-shaped. The case walls For example, a housing base, a housing cover and a housing jacket, which is formed by a housing front wall, a housing rear wall and two housing side walls, can be. Such a battery housing provides additional stability for the battery. In addition, a battery housing is particularly advantageous in the case of liquid temperature control, since the temperature control liquid can be guided and also held within the battery housing. For example, the temperature control liquid flowing through the flow channels against the vertical direction of the vehicle can be collected on the bottom of the battery housing, sucked off, fed to a heat exchanger, pumped in the direction of the housing cover of the battery housing and fed from there back to the battery cells for temperature control.

In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Halteeinrichtung zum Ausbilden der Begrenzungswände einen kastenförmigen Außenrahmen und an dem Außenrahmen angeordnete Trennwände auf, wobei der Außenrahmen und die Trennwände einteilig ausgebildet sind. Der Außenrahmen kann beispielsweise zwei in einer Längsrichtung des Außenrahmens erstreckende Längsseiten und zwei in einer Querrichtung des Außenrahmens erstreckende Querseiten aufweisen. Innerhalb des Außenrahmens sind die Trennwände angeordnet. Ein durch den Außenrahmen begrenzter Raum kann zum Ausbilden der Aufnahmefächer mittels der Trennwände entlang der Querrichtung und der Längsrichtung unterteilt werden. Zum Unterteilen des Raumes in Querrichtung kann zumindest eine sich in Längsrichtung erstreckende Trennwand parallel zu den Längsseiten angeordnet sein. Zum Unterteilen des Raumes in Längsrichtung kann zumindest eine sich in Querrichtung erstreckende Trennwand parallel zu den Querseiten angeordnet sein. Beispielsweise weisen die Längsseiten des Außenrahmens und die in Längsrichtung orientierten Trennwände den wellenförmigen Querschnitt auf und sind an den Zellgehäusebreitseiten angeordnet. Die Querseiten des Außenrahmens und die in Querrichtung orientierten Trennwände können beispielsweise den rechteckförmigen Querschnitt aufweisen und mit den anliegenden Zellgehäuseschmalseiten verklebt sein.In a further development of the invention, the holding device for forming the boundary walls has a box-shaped outer frame and partition walls arranged on the outer frame, the outer frame and the partition walls being formed in one piece. The outer frame can for example have two longitudinal sides extending in a longitudinal direction of the outer frame and two transverse sides extending in a transverse direction of the outer frame. The partition walls are arranged within the outer frame. A space delimited by the outer frame can be divided along the transverse direction and the longitudinal direction by means of the partition walls to form the storage compartments. To subdivide the space in the transverse direction, at least one partition wall extending in the longitudinal direction can be arranged parallel to the longitudinal sides. To subdivide the space in the longitudinal direction, at least one partition wall extending in the transverse direction can be arranged parallel to the transverse sides. For example, the longitudinal sides of the outer frame and the partition walls oriented in the longitudinal direction have the wave-shaped cross section and are arranged on the broad sides of the cell housing. The transverse sides of the outer frame and the partition walls oriented in the transverse direction can, for example, have the rectangular cross section and be glued to the adjacent cell housing narrow sides.

Vorzugsweise ist die Halteeinrichtung zumindest bereichsweise aus einem Kunststoff gebildet. Beispielsweise kann die Halteeinrichtung besonders einfach als Spritzgussteil hergestellt werden. Eine solche, aus Kunststoff ausgebildete Halteeinrichtung ist besonders gewichtssparend. Dadurch, dass die Halteeinrichtung aus Kunststoff und damit einem elektrisch isolierenden Material gebildet ist, kann eine separate Isolationsbeschichtung der metallischen Zellgehäuse entfallen. Insbesondere weist die Halteeinrichtung zumindest in einem, einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung auf die Batterie ausgesetzten Bereich zum Erhöhen einer Stabilität der Halteeinrichtung in diesem Bereich einen metallischen Werkstoff auf. Diese Bereiche bzw. Crashzonen sind besonders anfällig dafür, dass sie im Falle eines Unfalls des Kraftfahrzeugs mit einer Kraft beaufschlagt werden und dadurch beschädigt werden. In Abhängigkeit von einer Einbauposition der Batterie im Kraftfahrzeug werden diese Bereiche bestimmt und durch den metallischen Werkstoff verstärkt. Beispielsweise kann der metallische Werkstoff eine Aluminiumbeschichtung sein.The holding device is preferably formed at least in some areas from a plastic. For example, the holding device can be manufactured particularly easily as an injection-molded part. Such a holding device made of plastic is particularly weight-saving. Because the holding device is made of plastic and thus an electrically insulating material, a separate insulation coating of the metallic cell housing can be omitted. In particular, the holding device has a metallic material at least in an area exposed to an accident-related application of force to the battery in order to increase the stability of the holding device in this area. These areas or crash zones are particularly prone to being subjected to a force in the event of an accident in the motor vehicle and being damaged as a result. Depending on an installation position of the battery in the motor vehicle, these areas are determined and reinforced by the metallic material. For example, the metallic material can be an aluminum coating.

Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Batterie vorgestellten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.The embodiments presented with reference to the battery according to the invention and their advantages apply accordingly to the motor vehicle according to the invention.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.Further features of the invention emerge from the claims, the figures and the description of the figures. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or on their own.

Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.The invention will now be explained in more detail using a preferred exemplary embodiment and with reference to the drawings.

Es zeigen:

  • 1 eine Perspektivdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batterie; und
  • 2 eine Perspektivdarstellung einer Halteeinrichtung und einer Batteriezelle der Batterie gemäß 1; und .
  • 3 eine Perspektivdarstellung der Halteeinrichtung gemäß 1 und 2.
Show it:
  • 1 a perspective view of an embodiment of a battery according to the invention; and
  • 2 a perspective view of a holding device and a battery cell of the battery according to FIG 1 ; and .
  • 3 a perspective view of the holding device according to 1 and 2 .

In den Figuren sind gleiche sowie funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Identical and functionally identical elements are provided with the same reference symbols in the figures.

1 zeigt eine Batterie 1, welche als Traktionsbatterie für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug eingesetzt werden. Die Batterie 1 weist eine Vielzahl von prismatischen Batteriezellen 2 auf. Solche prismatischen Batteriezellen 2 weisen ein flachquaderförmiges, starres Zellgehäuse 3 auf. Das Zellgehäuse 3 weist einen Zellgehäusedeckel 4, einen dem Zellgehäusedeckel 4 entgegen einer Hochrichtung H gegenüberliegenden und hier nicht sichtbaren Zellgehäuseboden, zwei Zellgehäusebreitseiten 5 und zwei Zellgehäuseschmalseiten 6 auf. Die Zellgehäusebreitseiten 5 liegen sich in einer ersten Richtung, hier einer Querrichtung Q, und die Zellgehäuseschmalseiten 6 liegen sich in einer zweiten Richtung, hier einer Längsrichtung L, gegenüber. An den Zellgehäusedeckel 4 befinden sich Zellterminals 7 der Batteriezellen 2, über welche die Batteriezellen 2 mittels eines hier nicht gezeigten Zellkontaktiersystems verschaltet werden können. Die Batteriezellen 2 sind in einer Halteeinrichtung 8 angeordnet, welche in 2 mit einer Batteriezelle 2 und in 3 alleine gezeigt ist. Die Halteeinrichtung 8 weist für jede Batteriezelle 2 ein Aufnahmefach 9 auf, in welches die Batteriezelle 2 eingeschoben ist. Die Aufnahmefächer 9 sind durch Begrenzungswände 10a, 10b begrenzt, welche sich in Hochrichtung H erstrecken. Die Begrenzungswände 10a sind an den Zellgehäusebreitseiten 5 angeordnet und die Begrenzungswände 10b sind an den Zellgehäuseschmalseiten 6 angeordnet. 1 shows a battery 1 , which are used as a traction battery for an electrically powered motor vehicle. The battery 1 has a variety of prismatic battery cells 2 on. Such prismatic battery cells 2 have a flat, rectangular, rigid cell housing 3 on. The cell housing 3 has a cell housing cover 4th , one of the cell housing cover 4th against a vertical direction H opposite cell housing bottom (not visible here), two cell housing broad sides 5 and two cell housing narrow sides 6th on. The cell housing broadsides 5 lie in a first direction, here a transverse direction Q , and the narrow sides of the cell housing 6th lie in a second direction, here a longitudinal direction L. , across from. On the cell housing cover 4th there are cell terminals 7th of the battery cells 2 over which the battery cells 2 can be connected by means of a cell contact system, not shown here. The battery cells 2 are in a holding device 8th arranged, which in 2 with a battery cell 2 and in 3 shown alone. The holding device 8th assigns for each battery cell 2 a storage compartment 9 on which the battery cell 2 is inserted. The receiving compartments 9 are through boundary walls 10a , 10b limited, which is in the vertical direction H extend. The boundary walls 10a are on the broad sides of the cell housing 5 arranged and the boundary walls 10b are on the narrow sides of the cell housing 6th arranged.

Die an den Zellgehäusebreitseiten 5 angeordneten Begrenzungswände 10a weisen einen wellenförmigen Querschnitt 11 auf, durch welchen erste Bereiche B1 und zweite Bereiche B2 gebildet sind. Der wellenförmige Querschnitt 11 weist hier eine Sinusform auf. Die ersten Bereiche B1 liegen an den Zellgehäusebreitseiten 5 an und klemmen somit die Batteriezelle 2 in dem Aufnahmefach 9 ein. Die zweiten Bereiche B2 liegen nicht an den Zellgehäusebreitseiten 5 und sind beabstandet zu den Zellgehäusebreitseiten 5 angeordnet. Durch diese beabstandete Anordnung der Begrenzungswände 10a in den zweiten Bereichen B2 sind Strömungskanäle 12 zwischen den Zellgehäusebreitseiten 5 und den Begrenzungswänden 10a gebildet, durch welche ein Temperierfluid entlang der Hochrichtung H strömen kann. Das Temperierfluid wird dabei an den Zellgehäusebreitseiten 5 vorbeigeführt und kann zum Kühlen der Batteriezellen 2 eine Abwärme der Batteriezellen 2 abtransportieren oder zum Heizen der Batteriezellen 2 eine Wärme zu den Batteriezellen 2 hin transportieren. Das Temperierfluid kann ein Gas, beispielweise Luft, oder eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser oder Öl, sein.The ones on the broad sides of the cell housing 5 arranged boundary walls 10a have an undulating cross-section 11 on by which first areas B1 and second areas B2 are formed. The wavy cross-section 11 has a sinusoidal shape here. The first areas B1 lie on the broad sides of the cell housing 5 and thus clamp the battery cell 2 in the receiving compartment 9 one. The second areas B2 do not lie on the broad sides of the cell housing 5 and are spaced from the cell housing broad sides 5 arranged. This spaced arrangement of the boundary walls 10a in the second areas B2 are flow channels 12 between the broad sides of the cell housing 5 and the boundary walls 10a formed through which a temperature control fluid along the vertical direction H can flow. The temperature control fluid is applied to the broad sides of the cell housing 5 passed and can be used to cool the battery cells 2 waste heat from the battery cells 2 transport or to heat the battery cells 2 a heat to the battery cells 2 transport there. The temperature control fluid can be a gas, for example air, or a liquid, for example water or oil.

Die Begrenzungswände 10b, welche an den Zellgehäuseschmalseiten 6 anliegen, weisen einen rechteckförmigen Querschnitt 13 auf, wodurch eine Oberfläche der Begrenzungswände 10b glatt bzw. eben ausgebildet ist. Die Zellgehäuseschmalseiten 6 können an dieser glatten Oberfläche vollflächig anliegen und zum Befestigen der Batteriezellen 2 in den Aufnahmefächern 9 mit den Begrenzungswänden 10b verklebt sein.The boundary walls 10b on the narrow sides of the cell housing 6th abut have a rectangular cross-section 13 on, creating a surface of the boundary walls 10b is smooth or flat. The narrow sides of the cell housing 6th can be in full contact with this smooth surface and for fastening the battery cells 2 in the receiving trays 9 with the boundary walls 10b be glued.

Durch den wellenförmigen Querschnitt 11 der Begrenzungswände 10a kann außerdem eine Ausdehnung der Batteriezelle 2, beispielsweise im Betrieb der Batterie 1, aufgenommen werden. So können sich die Batteriezellen 2 gleichmäßig ausdehnen. Darüber hinaus erhöht der wellenförmige Querschnitt 11 eine Steifigkeit der Halteeinrichtung 8, wodurch die Batteriezellen 2 auch im Falle eines Unfalls des Kraftfahrzeugs vor einer Zerstörung geschützt sind. Die Halteeinrichtung 8 kann beispielsweise aus Kunststoff und einteilig ausgebildet sein.Due to the wavy cross-section 11 the boundary walls 10a can also expand the battery cell 2 , for example when operating the battery 1 , be recorded. So can the battery cells 2 expand evenly. In addition, the wave-shaped cross section increases 11 a rigidity of the holding device 8th , making the battery cells 2 are also protected from destruction in the event of an accident to the motor vehicle. The holding device 8th can for example be made of plastic and made in one piece.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Batteriebattery
22
BatteriezelleBattery cell
33
ZellgehäuseCell housing
44th
ZellgehäusedeckelCell housing cover
55
ZellgehäusebreitseitenCell housing broadsides
66
ZellgehäuseschmalseitenCell housing narrow sides
77th
ZellterminalsCell terminals
88th
HalteeinrichtungHolding device
99
AufnahmefächerReceiving compartments
10a, 10b10a, 10b
BegrenzungswändeBoundary walls
1111
wellenförmiger Querschnittwavy cross-section
1212th
StrömungskanäleFlow channels
1313
rechteckförmiger Querschnittrectangular cross-section
B1, B2B1, B2
BereicheAreas
HH
HochrichtungVertical direction
LL.
LängsrichtungLongitudinal direction
QQ
QuerrichtungTransverse direction

Claims (12)

Batterie (1) für ein Kraftfahrzeug aufweisend - eine Vielzahl von Batteriezellen (2) mit prismatischen Zellgehäusen (3), welche jeweils einen Zellgehäuseboden, einen Zellgehäusedeckel (4), zwei gegenüberliegende Zellgehäusebreitseiten (5) und zwei gegenüberliegende Zellgehäuseschmalseiten (6) aufweisen, und - eine Halteeinrichtung (8), welche für jede Batteriezelle (8) ein Aufnahmefach (9) aufweist, wobei Begrenzungswände (10a, 10b) der Aufnahmefächer (9) an den Zellgehäusebreitseiten (5) und den Zellgehäuseschmalseiten (6) angeordnet sind, und zumindest die an den Zellgehäusebreitseiten (5) angeordneten Begrenzungswände (10a) einen eine Stabilität der Halteinrichtung (8) erhöhenden, wellenförmigen Querschnitt (11) aufweisen, durch welchen die Begrenzungswände (10a) in ersten Bereichen (B1) an den Zellgehäusebreitseiten (5) anliegen und in zweiten Bereichen (B2) beabstandet zu den Zellgehäusebreitseiten (5) ausgebildet sind, wobei durch die zweiten Bereiche (B2) an die Zellgehäusebreitseiten (5) angrenzende, innerhalb der jeweiligen Aufnahmefächer (9) verlaufende Strömungskanäle (12) für ein Temperierfluid zum Temperieren der Batteriezellen (2) gebildet sind.Having a battery (1) for a motor vehicle - A plurality of battery cells (2) with prismatic cell housings (3), each of which has a cell housing base, a cell housing cover (4), two opposite cell housing broad sides (5) and two opposite cell housing narrow sides (6), and - A holding device (8) which has a receiving compartment (9) for each battery cell (8), with boundary walls (10a, 10b) of the receiving compartments (9) being arranged on the cell housing broad sides (5) and the cell housing narrow sides (6), and at least the boundary walls (10a) arranged on the cell housing broad sides (5) have a wave-shaped cross section (11) which increases the stability of the holding device (8) and through which the boundary walls (10a) in first areas (B1) rest against the cell housing broad sides (5) and are formed in second areas (B2) spaced apart from the cell housing broad sides (5), flow channels (12) for a temperature control fluid for temperature control of the cell housing wide sides (5) running through the second areas (B2) within the respective receiving compartments (9) Battery cells (2) are formed. Batterie (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wellenförmige Querschnitt (11) sinusförmig oder dreieckförmig oder walmdachförmig ausgebildet ist.Battery (1) Claim 1 , characterized in that the undulating cross section (11) is sinusoidal or triangular or hipped roof-shaped. Batterie (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die an den Zellgehäuseschmalseiten (6) angeordneten Begrenzungswände (10b) einen rechteckförmigen Querschnitt (13) aufweisen.Battery (1) Claim 1 or 2 , characterized in that the delimitation walls (10b) arranged on the narrow sides of the cell housing (6) have a rectangular cross section (13). Batterie (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Zellgehäuseschmalseiten (6) einer Batteriezelle (2) zum Halten der Batteriezelle (2) in der Halteeinrichtung (8) mit den daran angrenzenden Begrenzungswänden (10b) verklebt sind.Battery (1) Claim 3 , characterized in that the two cell housing narrow sides (6) of a battery cell (2) for holding the battery cell (2) in the holding device (8) are glued to the bordering walls (10b). Batterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (1) ein Batteriegehäuse aufweist, in deren Innenraum die Halteeinrichtung (8) mit den in den Aufnahmefächern (9) der Halteeinrichtung (8) angeordneten Batteriezellen (2) angeordnet ist.Battery (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the battery (1) has a battery housing, in the interior of which the holding device (8) is arranged with the battery cells (2) arranged in the receiving compartments (9) of the holding device (8) is. Batterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Höhe der Aufnahmefächer (9) zumindest einer Höhe der Zellgehäuse (3) entspricht.Battery (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a height of the receiving compartments (9) corresponds at least to a height of the cell housing (3). Batterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (8) zum Ausbilden der Begrenzungswände (10a, 10b) einen kastenförmigen Außenrahmen und an dem Außenrahmen angeordnete Trennwände aufweist, wobei der Außenrahmen und die Trennwände einteilig ausgebildet sind.Battery (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the holding device (8) for forming the boundary walls (10a, 10b) has a box-shaped outer frame and partition walls arranged on the outer frame, the outer frame and the partition walls being formed in one piece. Batterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (8) zumindest bereichsweise aus einem Kunststoff gebildet ist.Battery (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the holding device (8) is formed at least in some areas from a plastic. Batterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (8) zumindest in einem, einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung auf die Batterie (1) ausgesetzten Bereich zum Erhöhen einer Stabilität der Halteeinrichtung (8) in diesem Bereich einen metallischen Werkstoff aufweist.Battery (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the holding device (8) has a metallic material at least in an area exposed to an accident-related application of force to the battery (1) to increase the stability of the holding device (8) in this area . Kraftfahrzeug mit einer Batterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Motor vehicle with a battery (1) according to one of the preceding claims. Kraftfahrzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug als ein elektrisch antreibbarer Personenkraftwagen ausgebildet ist und die als Traktionsbatterie ausgebildete Batterie (1) derart verbaut ist, dass sich die Strömungskanäle (12) entlang einer Fahrzeughochrichtung erstrecken.Motor vehicle after Claim 10 , characterized in that the motor vehicle is designed as an electrically driven passenger vehicle and the battery (1) designed as a traction battery is installed in such a way that the flow channels (12) extend along a vertical direction of the vehicle. Kraftfahrzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug als ein elektrisch antreibbares Motorrad ausgebildet ist und die als Traktionsbatterie ausgebildete Batterie (1) derart verbaut ist, dass sich die Strömungskanäle (12) entlang einer Fahrzeuglängsrichtung erstrecken.Motor vehicle after Claim 10 , characterized in that the motor vehicle is designed as an electrically powered motorcycle and the battery (1) designed as a traction battery is installed in such a way that the flow channels (12) extend along a longitudinal direction of the vehicle.
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