DE102019115472A1

DE102019115472A1 - Batteriemodul einer Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs und Traktionsbatterie

Info

Publication number: DE102019115472A1
Application number: DE102019115472.3A
Authority: DE
Inventors: Tim Schmidt; Sören Rollwage
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2019-06-07
Filing date: 2019-06-07
Publication date: 2020-12-10

Abstract

Batteriemodul (10) einer Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs, mit einem an mindestens einer Stirnseite (13) offenen Modulgehäuse (11), mit mindestens einem Deckel (14), welcher das Modulgehäuse (11) an einer jeweiligen Stirnseite (13) des Modulgehäuses (11) verschließt, mit mehreren in dem Modulgehäuse (11) aufgenommen Batteriezellen (15), wobei die Batteriezellen (15) von einem schlauchartigen Hüllelement (16) umgeben sind, und wobei das schlauchartige Hüllelement (16) im Bereich der jeweiligen Stirnseite (13) des Modulgehäuses (11) gegenüber dem Modulgehäuse (11) und/oder gegenüber dem jeweiligen Deckel (14) abgedichtet gehalten ist.

Description

Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriemodul einer Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs.
Eine Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs, die der Bereitstellung von Traktionsenergie für ein als elektrische Maschine ausgebildetes Antriebsaggregat dient, verfügt typischerweise über mehrere Batteriemodule, die elektrisch miteinander verschaltet sind. Jedes Batteriemodul verfügt dabei über ein Modulgehäuse sowie über in dem Modulgehäuse aufgenommene Batteriezellen, die wiederum untereinander elektrisch verschaltet sind. Das Modulgehäuse eines Batteriemoduls einer Traktionsbatterie ist an mindestens einer Stirnseite offen und an der jeweiligen offenen Stirnseite von einem jeweiligen Deckel verschlossen. Um den Bereich zwischen dem Modulgehäuse und dem jeweiligen Deckel abzudichten, ist bei aus der Praxis bekannten Batteriemodulen der jeweilige Deckel an dem Modulgehäuse angeschweißt. Dies macht es erforderlich, das Modulgehäuse und den Deckel metallisch auszuführen.
DE 10 2014 217 296 A1 offenbart eine Batteriezelle.
DE 10 2014 106 852 A1 offenbart ein Batteriemodul aus mehreren Batteriezellen.
Aus der DE 10 2016 212 016 A1 ist ein Batteriemodul aus mehreren Festkörperzellen bekannt. Die Festkörperzellen bilden einen Zellenstapel aus, der vollständig von einer Mantelhülle umhüllt ist.
Es besteht Bedarf an einem Batteriemodul, bei welchem das Modulgehäuse und der jeweilige Deckel nicht aus einem metallischen Werkstoff gefertigt sein müssen, bei welchem jedoch eine gute Dichtigkeit gewährleistet ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein neuartiges Batteriemodul einer Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs und eine Traktionsbatterie zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Batteriemodul einer Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß sind die Batteriezellen des Batteriemoduls von einem schlauchartigen Hüllelement umgeben.
Erfindungsgemäß ist das schlauchartige Hüllelement ist im Bereich der jeweiligen offenen Stirnseite des Modulgehäuses gegenüber dem Modulgehäuse und/oder gegenüber dem jeweiligen Deckel abgedichtet gehalten.
Bei dem erfindungsgemäßen Batteriemodul sind die Batteriezellen von einem schlauchartigen Hüllelement umgeben. Die Abdichtung des Batteriemoduls erfolgt mithilfe dieses schlauchartigen Hüllelements, wozu dasselbe im Bereich der jeweiligen offenen Stirnseite des Modulgehäuses gegenüber dem Modulgehäuse und/oder gegenüber dem jeweiligen Deckel abgedichtet gehalten ist.
Es ist nicht mehr erforderlich, Modulgehäuse und Deckel miteinander zu verschweißen, sodass es möglich ist, Modulgehäuse und Deckel aus einem anderen Werkstoff als einem metallischen Werkstoff zu fertigen.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das schlauchartige Hüllelement mit einem Abschnitt zwischen dem Modulgehäuse und dem jeweiligen Deckel und/oder zwischen dem jeweiligen Deckel und einem an der jeweiligen Stirnseite in das Modulgehäuse eingesetzten Abschlusselement abgedichtet gehalten. Hiermit kann die Dichtigkeit des Batteriemoduls besonders vorteilhaft gewährleistet werden.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besteht das schlauchartige Hüllelement aus Kunststoff. Das Modulgehäuse und/oder der der jeweilige Deckel besteht vorzugsweise auch aus Kunststoff, vorzugsweise aus einem faserverstärkten Kunststoff. Dann, wenn das Modulgehäuse und/oder der jeweilige Deckel aus einem Kunststoff bestehen, können Gewichtsvorteile realisiert werden.
Die erfindungsgemäße Traktionsbatterie ist in Anspruch 12 definiert.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

1 einen ausschnittsweisen Querschnitt durch ein erstes erfindungsgemäßes Batteriemodul einer Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs;
2 einen ausschnittsweisen Querschnitt durch ein zweites erfindungsgemäßes Batteriemodul einer Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs
3 einen ausschnittsweisen Querschnitt durch ein drittes erfindungsgemäßes Batteriemodul einer Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs
4 einen ausschnittsweisen Querschnitt durch ein viertes erfindungsgemäßes Batteriemodul einer Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs
5 einen ausschnittsweisen Querschnitt durch ein fünftes erfindungsgemäßes Batteriemodul einer Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs
6 einen ausschnittsweisen Querschnitt durch ein sechstes erfindungsgemäßes Batteriemodul einer Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs,
7 ein Detail der Batteriemodule nach 1 bis 6 in perspektivscher Ansicht.

Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul einer Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs und eine Traktionsbatterie.
Ein Batteriemodul 10 einer Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs verfügt über ein Modulgehäuse 11, welches typischerweise hülsenartig ausgebildet ist, also vier Seitenwände 12 aufweist, wobei das hülsenartige Modulgehäuse 11 an sich gegenüberliegenden Stirnseiten 13 offen ist. An den offenen Stirnseiten 13 ist das Modulgehäuse 12 über jeweils einen Deckel 14 verschlossen.
1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Batteriemodul 10 im Bereich einer Stirnseite 13 des Modulgehäuses 11 und eines an dieser Stirnseite 13 vorgesehenen Deckels 14, um das Modulgehäuse 12 an dieser Stirnseite 13 mithilfe des Deckels 14 zu verschließen. Im Modulgehäuse 11 sind mehrere Batteriezellen 15 positioniert, die untereinander elektrisch verschaltet sind.
Die Batteriezellen 15 sind von einem schlauchartigen Hüllelement 16 umgeben. Das schlauchartige Hüllelement 16 ist dabei vorzugsweise aus einem flexiblen, folienartigen Kunststoff gefertigt.
Das schlauchartige Hüllelement 16 ist im Bereich der jeweiligen offenen Stirnseite 13 des Modulgehäuses 11 gegenüber dem Modulgehäuse 11 und/oder gegenüber dem jeweiligen Deckel 14 abgedichtet gehalten.
So ist im Ausführungsbeispiel der 1 im Bereich der gezeigten Stirnseite 13 das schlauchartige Hüllelemente 16 mit einem endseitigen Abschnitt zwischen dem Modulgehäuse 11 und dem jeweiligen Deckel 14 abdichtend gehalten, wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel in eine Nut 17 im Deckel 14, nämlich an der dem Modulgehäuse 11 zugewandten Seite eines Abschnitts 14a des Deckels 14, ein Dichtelement 18 eingesetzt ist, um die Dichtwirkung zu verbessern.
Im Ausführungsbeispiel der 2, welches grundsätzlich dem Ausführungsbeispiel der 1 entspricht, ist in das Modulgehäuse 11 zusätzlich zu den Batteriezellen 15 ein Abschlusselement 19 eingesetzt, wobei dieses Abschlusselement 19 den Deckel 14 führt. So kann der Deckel 14 mit seinem Abschnitt 14a, der zwischen dem Abschlusselement 19 und dem Modulgehäuse 11 positioniert ist, zwischen dem Abschlusselement 19 und dem Modulgehäuse 11 geklemmt werden, um so den zwischen dem Deckel 14, nämlich dem Abschnitt 14a des Deckels 14, und dem Modulgehäuse 11 positionierten Abschnitt des schlauchartigen Hüllelements 16 zu klemmen. Hiermit kann die Dichtwirkung verbessert werden.
Im Ausführungsbeispiel der 3 ist im Bereich der jeweiligen Stirnseite 13 des Modulgehäuses 11 das schlauchartige Hüllelement 16 mit einem endseitigen Abschnitt wiederum zwischen dem Deckel 14 und dem Modulgehäuse 11 angeordnet und abdichtend gehalten, wobei im Ausführungsbeispiel der 3 das schlauchartige Hüllelement 16 mit dem in das Modulgehäuse 11 hineinragenden Abschnitt 14a des Deckels 14 verschweißt ist. Alternativ kann dieser Abschnitt des schlauchartigen Hüllelements 16 mit dem Abschnitt 14a des Deckels 14 auch verklebt oder auf sonstige Art und Weise verbunden sein. In 3 ist derjenige Abschnitt des schlauchartigen Hüllelements 16, der mit dem Abschnitt 14a des Deckels 14 verschweißt ist, in einer Nut 20 des Abschnitts 14a des Deckels 14 angeordnet. Dies ist jedoch rein optional.
Im Ausführungsbeispiel der 4, welches grundsätzlich dem Ausführungsbeispiel der 3 entspricht, ist wiederum in das Modulgehäuse 11 das Abschlusselement 19 eingesetzt, wobei dann über das Abschlusselement 19 zusätzlich eine Klemmkraft auf den Abschnitt 14a des Deckels 14 und so auf den mit dem Abschnitt 14a des Deckels 14 verschweißten, verklebten oder auf andere Art und Weise verbundenen endseitigen Abschnitt des schlauchartigen Hüllelements 16 ausgeübt werden kann, um so die Dichtwirkung weiter zu verbessern.
5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Batteriemoduls 10, bei welchem der Deckel 14 anders ausgeführt ist als im Ausführungsbeispiel der 1 bis 4. In 5 ist der Deckel 15 vollständig in die offene Stirnseite 13 des Modulgehäuses 11 eingeführt ist. Das Hüllelement 16 ist in 5 zwischen dem Deckel 14 und einem zusätzlich in den Deckel 14 eingeführten Abschlusselement 20 positioniert, welches unter Klemmung des schlauchartigen Hüllelements 16 am Deckel 14 zwischen dem Deckel 14 und das Modulgehäuse 11 eingeführt ist. Der Deckel 14 und das Abschlusselement 20 weisen dabei aneinander zur Anlage kommende Flächen auf, die kegelstumpfartig oder trichterartig konturiert sind. So kann das Abschlusselement 20 in 5 vorteilhaft zwischen Modulgehäuse 11 und Deckel 14 eingeschoben werden, und zwar unter Klemmung des schlauchartigen Hüllelements 16 zwischen dem Deckel 14 und dem Abschlusselement 20. In das Abschlusselement 20 ist dabei eine Nut 21 eingebracht, in die ein Dichtelement 22 eingesetzt ist, um die Dichtwirkung des Hüllelements 16 zu verbessern.
6 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Batteriemoduls 10, bei welchem in das Modulgehäuse 11 zusätzlich zu den Batteriezellen 15 in Analogie zu den Ausführungsbeispielen der 2 und 4 wiederum ein Abschlusselement 19 eingesetzt ist. An dieser Stirnseite 13 ist das Modulgehäuse 11 von einem Deckel 14 verschlossen, wobei der Deckel 14 mit dem Abschnitt 14a zwischen dem Modulgehäuse 11 und dem Abschlusselement 19 positioniert ist und hierbei das schlauchartige Hüllelement 16 zwischen dem Abschnitt 14a des Deckels 14 und dem Abschlusselement 19 abdichtend hält, nämlich klemmt. In den Abschnitt 14a des Deckels 14, nämlich an der dem Abschlusselement 19 zugewandten Seite, ist dabei die Nut 17 eingebracht, in die das Dichtelement 18 eingesetzt ist, um die Dichtwirkung zu verbessern.
Es liegt im Sinne der Erfindung, ein Batteriemodul 10 für eine Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs vorzuschlagen, welches zumindest das Modulgehäuse 11, in das Modulgehäuse 11 eingesetzte Batteriezellen 15 und an mindestens einer offenen Stirnseite 13 des Modulgehäuses 11 einen die offene Stirnseite 13 des Modulgehäuses 11 verschließenden Deckel 14 aufweist.
Die Batteriezellen 15 sind dabei in einem schlauchartigen Hüllelement 16 aufgenommen, wobei im Bereich der jeweiligen Stirnseite 13 des Modulgehäuses 11 das schlauchartige Hüllelement 16 gegenüber dem Modulgehäuse 11 und/oder gegenüber dem jeweiligen Deckel 14 abgedichtet gehalten ist.
Dabei kann das schlauchartige Hüllelement 16 zwischen dem Deckel 14 und dem Modulgehäuse 11 geklemmt sein, mit dem Deckel 14 verbunden sein, oder auch zwischen dem Deckel 14 und einem Abschlusselement 19 bzw. 20 geklemmt sein.
7 zeigt ein perspektivisches Detail des Batteriemoduls 10, wobei 7 mehrere nebeneinander positionierte Batteriezellen 15 zeigt, die von dem schlauchartigen Hüllelement 16 umgeben sind. Ebenfalls zeigt 7 an beiden Stirnseiten der Batteriezellen 17 jeweils ein Abschlusselement 19, welches als Batteriezellenrahmen ausgeführt ist. Im Bereich dieses Batteriezellenrahmens können die Batteriezellen 15 elektrisch miteinander kontaktiert werden. So zeigt 7 Kontaktelemente 24 zur elektrischen Verschaltung der Batteriezellen 15. Die in 7 gezeigte Einheit aus Batteriezellen 15, Hüllelement 16 und Abschlusselementen 19 kann in ein Modulgehäuse 11 eingeschoben werden und dann über einen Deckel 14 im Bereich der jeweiligen Stirnseite 13 des Modulgehäuses 11 verschlossen werden. Im Bereich der jeweiligen Stirnseite 13 des Modulgehäuses 11 ist das schlauchartige Hüllelement 16 gegenüber dem Modulgehäuse 11 und/oder gegenüber dem jeweiligen Deckel 14 abgedichtet gehalten.
Wie bereits ausführt, besteht das Hüllelement 16 vorzugsweise aus einem flexiblen, folienartigen Kunststoff. Mit der Erfindung ist es möglich, auch das Modulgehäuse 11 und die Deckel 14 aus einem Kunststoff zu fertigen, vorzugsweise aus einem faserverstärkten Kunststoff.
Das Hüllelement 16 erstreckt sich vorzugsweise durchgehend zwischen beiden Stirnseiten des Modulgehäuses 11 und ist im Bereich der jeweiligen Stirnseite 13 des Modulgehäuses 11 gegenüber dem Modulgehäuse 11 und/oder gegenüber dem jeweiligen Deckel 14 abgedichtet gehalten.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs, die mehrere erfindungsgemäße Batteriemodule 10 umfasst.
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 102014217296 A1 [0003]
DE 102014106852 A1 [0004]
DE 102016212016 A1 [0005]

Claims

Batteriemodul (10) einer Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs, mit einem an mindestens einer Stirnseite (13) offenen Modulgehäuse (11), mit mindestens einem Deckel (14), welcher das Modulgehäuse (11) an einer jeweiligen Stirnseite (13) des Modulgehäuses (11) verschließt, mit mehreren in dem Modulgehäuse (11) aufgenommen Batteriezellen (15), dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezellen (15) von einem schlauchartigen Hüllelement (16) umgeben sind, das schlauchartige Hüllelement (16) im Bereich der jeweiligen Stirnseite (13) des Modulgehäuses (11) gegenüber dem Modulgehäuse (11) und/oder gegenüber dem jeweiligen Deckel (14) abgedichtet gehalten ist.
Batteriemodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das schlauchartige Hüllelement (16) mit einem Abschnitt zwischen dem Modulgehäuse (11) und dem jeweiligen Deckel (14) abgedichtet gehalten ist.
Batteriemodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das schlauchartige Hüllelement (16) zwischen dem Modulgehäuse (11) und dem jeweiligen Deckel (14) geklemmt ist.
Batteriemodul nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das schlauchartige Hüllelement (16) mit dem dem jeweiligen Deckel (14) verschweißt ist.
Batteriemodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das schlauchartige Hüllelement (16) mit einem Abschnitt zwischen dem jeweiligen Deckel (14) und einem an der jeweiligen Stirnseite (13) in das Modulgehäuse (11) eingesetzten Abschlusselement (19, 20) abgedichtet gehalten ist.
Batteriemodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Dichtung (18, 22), welche in eine Nut (17, 21) des Deckels (14) oder eines Abschlusselements (20) eingesetzt ist und das schlauchartige Hüllelement (16) gegenüber dem Deckel (14) oder Abschlusselement (20) abdichtet.
Batteriemodul nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschlusselement (19) ein Batteriezellenrahmen ist.
Batteriemodul nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschlusselement (20) ein Klemmelement ist.
Batteriemodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das schlauchartige Hüllelement (16) aus Kunststoff besteht.
Batteriemodul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Modulgehäuse (11) aus Kunststoff, vorzugsweise aus einem faserverstärkten Kunststoff, besteht.
Batteriemodul nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Deckel (14) aus Kunststoff, vorzugsweise aus einem faserverstärkten Kunststoff, besteht
Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs mit mehreren Batteriemodulen nach einem der Ansprüche 1 bis 11.