DE102019200156A1

DE102019200156A1 - Batteriesystem

Info

Publication number: DE102019200156A1
Application number: DE102019200156.4A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Maurer; Christoph Woll
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-01-09
Filing date: 2019-01-09
Publication date: 2020-07-09
Also published as: CN111430637A; CN111430637B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Batteriesystem, insbesondere für ein Elektrofahrzeug, umfassend ein Batteriegehäuse (20), welches einen Grundkörper (22) und einen Deckel (24) aufweist, mindestens ein innerhalb des Batteriegehäuses (20) angeordnetes Batteriemodul, welches mindestens eine Batteriezelle aufweist, und mindestens einen Entgasungskanal (26) zur Entgasung der mindestens einen Batteriezelle. Innerhalb des Batteriegehäuses (20) ist mindestens ein Strukturelement (30) angeordnet ist, welches den mindestens einen Entgasungskanal (26) zur Entgasung bildet, und welches mit dem Deckel (24) verbunden ist, wobei der Deckel (24) mittelbar mittels des Strukturelements (30) an dem Grundkörper (22) befestigt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Batteriesystem, insbesondere für ein Elektrofahrzeug, das ein Batteriegehäuse, welches einen Grundkörper und einen Deckel aufweist, mindestens ein innerhalb des Batteriegehäuses angeordnetes Batteriemodul, welches mindestens eine Batteriezelle aufweist und mindestens einen Entgasungskanal zur Entgasung der mindestens einen Batteriezelle umfasst.
Stand der Technik
Es zeichnet sich ab, dass in Zukunft vermehrt elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge zum Einsatz kommen werden. In solchen Elektrofahrzeugen werden aufladbare Batterien eingesetzt, vorwiegend um elektrische Antriebseinrichtungen mit elektrischer Energie zu versorgen. Für solche Anwendungen eignen sich insbesondere Lithium-Batteriezellen. Lithium-Batteriezellen zeichnen sich unter anderem durch hohe Energiedichten, thermische Stabilität und eine äußerst geringe Selbstentladung aus.
Ein Batteriesystem eines Elektrofahrzeugs umfasst mehrere Batteriemodule, welche sich wiederrum aus mehreren Batteriezellen zusammensetzen. Die Batteriemodule sind von einem Batteriegehäuse umgeben. Das Batteriegehäuse bietet neben der höheren Crashsicherheit auch Schutz vor der ungewollten Berührung mit stromführenden Teilen der Batteriemodule. Findet eine Reparatur statt, so erfolgt diese ausschließlich in einer Werkstatt durch unterwiesenes Fachpersonal.
Lithium-Batteriezellen weisen in der Regel auch eine Entgasungsöffnung auf. Eine solche Entgasungsöffnung ist beispielsweise in Form eines Berstventils ausgestaltet. Im normalen Betrieb ist das Berstventil geschlossen. Im Fall einer Überhitzung der Batteriezelle öffnet das Berstventil, wodurch in der Batteriezelle entstandene Gase entweichen können. Dadurch wird ein Überdruck in der Batteriezelle abgebaut.
Das Dokument DE 10 2012 219 784 A1 offenbart ein Batteriemodul mit mehreren Batteriezellen. Die Batteriezellen sind dabei nebeneinander angeordnet und weisen jeweils eine Gasaustrittsöffnung auf. Das Batteriemodul umfasst ferner einen Entgasungskanal, welcher durch eine U-Profilschiene gebildet ist. Die U-Profilschiene weist mehrere Durchbrüche auf und ist derart angeordnet, dass die Durchbrüche mit den Gasaustrittsöffnungen der Batteriezelle fluchten. Der Entgasungskanal ist dabei auf der der Batteriezelle abgewandten Seite von einer Leiterplatte verschlossen, welche mittels Schrauben befestigt ist.
Das Dokument DE 10 2015 214 181 A1 offenbart ein Batteriemodul mit mehreren Batteriezellen sowie eine Anordnung von mehreren Batteriemodulen. Das Batteriemodul weist dabei einen Entgasungskanal auf, welcher derart angeordnet ist, dass Gas, welches durch ein Berstventil aus einer Batteriezelle entweicht, in den Entgasungskanal geleitet wird. Mehrere Batteriemodule sind dabei nebeneinander angeordnet und bilden eine Modulanordnung, welche von einem Rahmen gehalten wird.
Das Dokument DE 10 2016 110 330 A1 offenbart eine Fahrzeugbatterie mit einem Gehäuse, in welchem mehrere Batteriemodule angeordnet sind. Die Batteriemodule sind dabei zwischen einer Deckelplatte und einer Bodenplatte angeordnet. Das Gehäuse umfasst neben der Deckelplatte und der Bodenplatte noch mehrere parallel verlaufende Querträger, welche in Form von Hutprofilen ausgebildet sind. Die Querträger verbinden dabei die Deckelplatte mit der Bodenplatte.
Das Dokument DE 10 2009 043 858 A1 offenbart ein Autobatteriesystem mit mehreren Batterieblöcken, welche jeweils eine Vielzahl von Batteriezellen aufweisen. Die Batteriezellen sind nebeneinander angeordnet und weisen jeweils eine Auslassöffnung auf. Ein Gasauslasskanal in Form eines U-Profils ist dabei derart angeordnet, dass die Auslassöffnungen der Batteriezellen in den besagten Gasauslasskanal münden.
Offenbarung der Erfindung
Es wird ein Batteriesystem, insbesondere für ein Elektrofahrzeug, vorgeschlagen. Das Batteriesystem umfasst ein Batteriegehäuse, welches einen Grundkörper und einen Deckel aufweist. Das Batteriesystem umfasst ferner mindestens ein innerhalb des Batteriegehäuses angeordnetes Batteriemodul. Das Batteriemodul weist mindestens eine Batteriezelle auf. Das Batteriesystem umfasst auch mindestens einen Entgasungskanal zur Entgasung der mindestens einen Batteriezelle.
Erfindungsgemäß ist innerhalb des Batteriegehäuses mindestens ein Strukturelement angeordnet, welches den mindestens einen Entgasungskanal zur Entgasung der mindestens einen Batteriezelle bildet. Das Strukturelement ist mit dem Deckel des Batteriegehäuses verbunden. Dabei ist der Deckel mittelbar mittels des Strukturelements an dem Grundkörper des Batteriegehäuses befestigt. Das Strukturelement, das den Entgasungskanal bildet, dient also gleichzeitig zur Befestigung des Deckels an dem Grundkörper des Batteriegehäuses.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das mindestens eine Strukturelement mittels einer Schraubverbindung an dem Deckel befestigt. Die Schraubverbindung umfasst beispielsweise mehrere Gewindestäbe, die an dem Strukturelement fixiert, beispielsweise mit dem Strukturelement verschweißt, sind. Die Gewindestäbe durchragen dafür vorgesehene Bohrungen in dem Deckel. Auf der dem Strukturelement abgewandten Seite des Deckels sind beispielsweise Flügelmuttern auf die Gewindestäbe geschraubt.
Vorteilhaft ist durch Lösen der besagten Schraubverbindung, also beispielsweise durch Aufdrehen und Entfernen der Flügelmuttern, der Deckel von dem Grundkörper des Batteriegehäuses lösbar.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist an dem Grundkörper mindestens eine Befestigungsschiene befestigt. Die Befestigungsschiene ist dabei zwischen dem mindestens einen Strukturelement und dem Deckel des Batteriegehäuses eingeklemmt. Die Befestigungsschiene dient somit auch zur Befestigung des Deckels an dem Grundkörper des Batteriegehäuses.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die mindestens eine Befestigungsschiene mittels einer Verschraubung an dem Grundkörper des Batteriegehäuses befestigt. Durch Lösen der Verschraubung ist die Befestigungsschiene somit von dem Grundkörper lösbar. Dies kann vorteilhaft sein, wenn ein defektes Batteriemodul aus dem Batteriegehäuse zu entnehmen ist, welches unmittelbar an einer Innenwand des Batteriegehäuses und unterhalb der Befestigungsschiene angeordnet ist.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die mindestens eine Befestigungsschiene mit dem Grundkörper des Batteriegehäuses stoffschlüssig verbunden. Durch die stoffschlüssige Verbindung, insbesondere Verschweißung der Befestigungsschiene mit dem Grundkörper ist die Steifigkeit des Batteriegehäuses vorteilhaft erhöht.
Bevorzugt verläuft die mindestens eine an dem Grundkörper des Batteriegehäuses befestigte Befestigungsschiene rechtwinklig zu dem mindestens einen mit dem Deckel des Batteriegehäuses verbundenen Stru ktu relement.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das mindestens eine Strukturelement in Form eines U-Profils ausgebildet. Das Strukturelement weist also einen Basisschenkel sowie zwei Seitenschenkel auf. Die Seitenschenkel verlaufen vorzugsweise parallel beabstandet voneinander und rechtwinklig zu dem Basisschenkel. Dabei verbindet der Basisschenkel die beiden Seitenschenkel.
Vorzugsweise ist das in Form eines U-Profils ausgebildete Strukturelement derart mit dem Deckel des Batteriegehäuses verbunden, dass der Basisschenkel dem Deckel abgewandt angeordnet ist. Die Seitenschenkel des Strukturelements liegen also an dem Deckel an, während der Basisschenkel von dem Deckel beabstandet ist. Der mindestens eine Entgasungskanal zur Entgasung der mindestens einen Batteriezelle ist somit von dem Strukturelement und dem Deckel gebildet.
Es ist auch denkbar, dass das mindestens eine Strukturelement in Form eines Rechteckrohrs ausgebildet ist. In diesem Fall liegt eine Seitenwand des Strukturelements an dem Deckel des Batteriegehäuses an. Der mindestens eine Entgasungskanal zur Entgasung der mindestens einen Batteriezelle ist somit von dem Strukturelement allein gebildet.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Basisschenkel des in Form eines U-Profils ausgebildeten Strukturelements mindestens ein Durchbruch vorgesehen. Das mindestens eine Strukturelement ist dabei derart angeordnet, dass der mindestens eine Durchbruch mit einer Entgasungsöffnung der mindestens einen Batteriezelle fluchtet. Das aus der Batteriezelle durch die Entgasungsöffnung austretende Gas kann somit durch den Durchbruch in den Entgasungskanal strömen.
Wenn das mindestens eine Strukturelement beispielsweise in Form eines Rechteckrohrs ausgebildet ist, so kann in einer dem Deckel des Batteriegehäuses abgewandt angeordneten Seitenwand des Strukturelements mindestens ein Durchbruch vorgesehen sein. Das mindestens eine Strukturelement ist dann ebenfalls derart angeordnet, dass der mindestens eine Durchbruch mit einer Entgasungsöffnung der mindestens einen Batteriezelle fluchtet. Das aus der Batteriezelle durch die Entgasungsöffnung austretende Gas kann somit durch den Durchbruch in den Entgasungskanal strömen.
Bevorzugt ist zwischen dem mindestens einen Durchbruch in dem mindestens einen Strukturelement und der Entgasungsöffnung der mindestens einen Batteriezelle eine Dichtung vorgesehen. Somit ist sichergestellt, dass aus der Batteriezelle durch die Entgasungsöffnung austretendes Gas durch den Durchbruch in den Entgasungskanal strömt und nicht seitlich an dem Strukturelement vorbei strömt.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Batteriesystem ist insbesondere bei autonom betriebenen Shuttlefahrzeugen vorteilhaft einsetzbar. Das Batteriesystem ermöglicht einen verhältnismäßig schnellen, einfachen und leichten Wechsel von in dem Batteriegehäuse angeordneten Batteriemodulen. Das Batteriesystem ist besonders servicefreundlich, und im Fehlerfall ist eine schnelle Reparatur des Batteriesystems möglich. Das Batteriegehäuse kann ohne Spezialwerkzeug geöffnet werden. Wenige von Hand zu lösende Verschraubungen ermöglichen einen schnellen Batteriemodulwechsel. Dabei bleibt die Stabilität des Batteriegehäuses erhalten. Ferner ist das Batteriegehäuse vibrationssicher. Durch den Tausch eines einzelnen Batteriemoduls und nicht des ganzen Batteriesystems reduziert sich die Lagerhaltung auf Batteriemodule und nicht auf komplette Batteriesysteme. Dadurch ist ein vereinfachter Vor-Ort-Service möglich. Der Entgasungskanal ermöglicht eine kontrollierte Entgasung der Batteriezellen im Fehlerfall. Dadurch erfolgt keine Kontaminierung der restlichen intakten Batteriemodule. Die restlichen intakten Batteriemodule stehen somit zur weiteren direkten Verwendung zur Verfügung und müssen nicht ersetzt werden. Es ergibt sich eine vorteilhafte Kostenersparnis. Es ist ein guter Zugang zu den einzelnen Batteriemodulen zwecks Tauschs sowie zwecks visueller Diagnose möglich. Das Batteriegehäuse ist insbesondere für prismatische Batteriezellen geeignet, aber auch für Rundzellen sowie für Pouchzellen. Das Batteriesystem ist für unterschiedliche Aufbauvarianten geeignet und unabhängig von der Anzahl der Batteriemodule in dem Batteriegehäuse und der Größe des Batteriegehäuses verwendbar.
Figurenliste
Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine schematische Explosionsdarstellung eines Batteriegehäuses eines Batteriesystems,
2 eine schematische, perspektivische Darstellung eines Strukturelements des Batteriegehäuses aus 1,
3 eine schematische Darstellung eines Batteriesystems,
4 eine schematische, perspektivische Darstellung eines Batteriegehäuses eines Batteriesystems,
5 eine schematische, perspektivische Darstellung einer Batterieeinheit,
6 eine schematische Explosionsdarstellung eines Batteriegehäuses eines Batteriesystems gemäß einer ersten alternativen Ausführungsform,
7 eine schematische Explosionsdarstellung eines Batteriegehäuses eines Batteriesystems gemäß einer zweiten alternativen Ausführungsform,
8 eine schematische, perspektivische Darstellung eines Strukturelements der Batteriegehäuse aus 6 und 7,
9 eine schematische, semitransparente Draufsicht auf ein Batteriesystem und
10 eine schematische, semitransparente Draufsicht auf ein weiteres Batteriesystem.

Ausführungsformen der Erfindung
In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
1 zeigt eine schematische Explosionsdarstellung eines Batteriegehäuses 20 eines Batteriesystems 10 für ein Elektrofahrzeug. Das Batteriegehäuse 20 ist prismatisch, insbesondere quaderförmig ausgebildet und weist einen Grundkörper 22 und einen Deckel 24 auf. Der Deckel 24 verschließt dabei den einseitig offenen Grundkörper 22. Innerhalb des Batteriegehäuses 20 sind mehrere, hier nicht dargestellte Batteriemodule 5 angeordnet, welche jeweils mehrere Batteriezellen 2 aufweisen.
Innerhalb des Batteriegehäuses 20 sind vorliegend zwei Strukturelemente 30 angeordnet, welche mit dem Deckel 24 des Batteriegehäuses 20 verbunden sind. Die Strukturelemente 30 sind vorliegend identisch ausgestaltet und verlaufen parallel zueinander. Die Strukturelemente 30 sind jeweils in Form eines U-Profils ausgebildet. Ein solches Strukturelement 30, das in der 2 detailliert dargestellt ist, weist dabei einen Basisschenkel 33 sowie zwei Seitenschenkel 31, 32 auf.
Die Strukturelemente 30 sind mittels einer Schraubverbindung an dem Deckel 24 befestigt. Die Schraubverbindung umfasst dazu mehrere Gewindestäbe 37, die an den Strukturelementen 30 fixiert, beispielsweise mit den Strukturelementen 30 verschweißt, sind. Die Gewindestäbe 37 durchragen dafür vorgesehene Bohrungen 28 in dem Deckel 24. Auf der den Strukturelementen 30 abgewandten Seite des Deckels 24 sind hier nicht dargestellte Flügelmuttern auf die Gewindestäbe 37 geschraubt.
Die in Form von U-Profilen ausgebildeten Strukturelemente 30 sind derart mit dem Deckel 24 des Batteriegehäuses 20 verbunden, dass die Basisschenkel 33 dem Deckel 24 abgewandt angeordnet sind. Die Seitenschenkel 31, 32 der Strukturelemente 30 liegen also an dem Deckel 24 an, während die Basisschenkel 33 von dem Deckel 24 beabstandet sind. Von jedem der Strukturelemente 30 wird gemeinsam mit dem Deckel 24 jeweils ein Entgasungskanal 26 zur Entgasung von innerhalb des Batteriegehäuses 20 angeordneten Batteriezellen 2 gebildet.
An dem Grundkörper 22 sind zwei Befestigungsschienen 40 befestigt. Die Befestigungsschienen 40 sind vorliegend mittels einer hier nicht dargestellten Verschraubung an dem Grundkörper 22 befestigt. Durch Lösen dieser Verschraubung sind die Befestigungsschienen 40 somit von dem Grundkörper 22 lösbar. Die an dem Grundkörper 22 befestigten Befestigungsschienen 40 verlaufen rechtwinklig zu den mit dem Deckel 24 verbundenen Strukturelementen 30. Die Befestigungsschienen 40 dienen ebenso wie die Strukturelemente 30 zur Befestigung des Deckels 24 an dem Grundkörper 22.
Zu Beginn der Montage des Deckels 24 auf dem Grundkörper 22 sind die Flügelmuttern auf die Gewindestäbe 37 geschraubt, aber noch nicht fest angezogen. Die Strukturelemente 30 sind also nur lose mit dem Deckel 24 verbunden. Die Befestigungsschienen 40 sind mittels der Verschraubung an dem Grundkörper 22 befestigt.
Bei der Montage wird zunächst der Deckel 24 derart schräg auf den Grundkörper 22 zu geführt, dass eine der beiden Befestigungsschienen 40 zwischen die Strukturelemente 30 und den Deckel 24 gelangt. Anschließend wird der Deckel 24 gekippt und flach auf den Grundkörper 22 aufgelegt. Dann wird der Deckel 24 in Richtung auf die andere der beiden Befestigungsschienen 40 zu geschoben, wobei auch die andere der beiden Befestigungsschienen 40 zwischen die Strukturelemente 30 und den Deckel 24 gelangt.
Anschließend werden die Flügelmuttern zugedreht. Dadurch werden die Strukturelemente 30 mittels der Gewindestäbe 37 und den Flügelmuttern an dem Deckel 24 befestigt. Die Befestigungsschienen 40 sind dabei zwischen den Strukturelementen 30 und dem Deckel 24 eingeklemmt.
Der Deckel 24 ist somit mittels der Strukturelemente 30 und der Befestigungsschienen 40 an dem Grundkörper 22 befestigt. Durch Lösen der besagten Schraubverbindung, also durch Aufdrehen und Entfernen der Flügelmuttern, ist der Deckel 24 von dem Grundkörper 22 des Batteriegehäuses 20 lösbar.
Jede der Befestigungsschienen 40 weist eine Schienenbreite a auf. Zwischen den beiden Befestigungsschienen 40 ist eine Montageöffnung gebildet, welche von dem Deckel 24 verschlossen wird. Die an dem Deckel 24 befestigten Strukturelemente 30 ragen in die besagte Montageöffnung hinein. Die Montageöffnung weist eine Montagebreite b auf.
An den Seiten des Grundkörpers 22 sind jeweils Kanalöffnungen 45 eingebracht, die mit den Strukturelementen 30 fluchten. Hier nicht dargestellte Adapter werden mit den Strukturelementen 30 verbunden und durchragen die Kanalöffnungen 45, so dass die Entgasungskanäle 26 verlängert werden und durch die Kanalöffnungen 45 aus dem Batteriegehäuse 20 herausragen.
2 zeigt eine schematische, perspektivische Darstellung eines Strukturelements 30 des in 1 gezeigten Batteriegehäuses 20. Wie bereits erwähnt, weist das Strukturelement 30 einen Basisschenkel 33 sowie einen ersten Seitenschenkel 31 und einen zweiten Seitenschenkel 32 auf. Der erste Seitenschenkel 31 und der zweite Seitenschenkel 32 verlaufen parallel beabstandet voneinander und rechtwinklig zu dem Basisschenkel 33. Der Basisschenkel 33 verbindet den ersten Seitenschenkel 31 mit dem zweiten Seitenschenkel 32.
An dem Basisschenkel 33 des Strukturelements 30 sind die Gewindestäbe 37 fixiert. Die Gewindestäbe 37 erstrecken sich entlang der beiden Seitenschenkel 31, 32 und überragen diese. In dem Basisschenkel 33 sind ferner mehrere Durchbrüche 35 eingebracht. Die Durchbrüche 35 können jeweils in Form eines kreisrunden Lochs ausgebildet sein. Das Strukturelement 30 weist eine Länge c auf, welche der Summe aus der Montagebreite b und der Schienenbreite a entspricht.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Batteriesystems 10 für ein Elektrofahrzeug. Das Batteriesystem 10 umfasst eine Abwandlung des in 1 gezeigten Batteriegehäuses 20, welches quaderförmig ausgebildet ist und einen Grundkörper 22 sowie einen Deckel 24 aufweist. Der Deckel 24 ist dabei in der hier gezeigten Darstellung entfernt. Ebenso sind die Gewindestäbe 37 und die Flügelmuttern der Schraubverbindung nicht dargestellt.
Innerhalb des Batteriegehäuses 20 sind mehrere, vorliegend drei, Batteriemodule 5 nebeneinander angeordnet. Jedes der Batteriemodule 5 weist mehrere, vorliegend zehn, Batteriezellen 2 auf, welche ebenfalls nebeneinander angeordnet sind. Die Batteriezellen 2 sind vorliegend quaderförmig ausgebildet. Auch die Batteriemodule 5 sind vorliegend quaderförmig ausgebildet.
Jede der Batteriezellen 2 weist ein negatives Terminal 11 und ein positives Terminal 12 auf. Zwischen den Terminals 11, 12 liegt eine Zellenspannung an. Über die Terminals 11, 12 kann die Batteriezelle 2 geladen sowie entladen werden. Die Terminals 11, 12 sind vorliegend an der gleichen Seite der Batteriezelle 2 angebracht.
Zwischen den Terminals 11, 12 ist eine Entgasungsöffnung 15 vorgesehen, die beispielsweise in Form eines Berstventils ausgestaltet ist. Im normalen Betrieb der Batteriezelle 2 ist das Berstventil geschlossen. Im Fall einer Überhitzung der Batteriezelle 2 öffnet das Berstventil. Dadurch kann in der Batteriezelle 2 entstandenes Gas durch die Entgasungsöffnung 15 entweichen und ein Überdruck in der Batteriezelle 2 wird abgebaut.
Es sind vorliegend drei Strukturelemente 30 vorgesehen, welche derart angeordnet sind, dass die Durchbrüche 35 mit den Entgasungsöffnungen 15 der Batteriezellen 2 fluchten. Aus den Batteriezellen 2 durch die Entgasungsöffnung 15 austretendes Gas kann somit durch die Durchbrüche 35 in die Entgasungskanäle 26 strömen. Zwischen den Durchbrüchen 35 in den Strukturelementen 30 und den Entgasungsöffnungen 15 der Batteriezellen 2 ist jeweils eine hier nicht dargestellte Dichtung angeordnet.
Die Strukturelemente 30 ragen bis unter die Befestigungsschienen 40. Die Batteriemodule 5 ragen vorliegend nicht bis unter die Befestigungsschienen 40. Wenn der Deckel 24 samt den Strukturelementen 30 von dem Grundkörper 22 abgenommen ist, kann ein defektes Batteriemodul 5 aus dem Batteriegehäuse 20 durch die Montageöffnung entnommen werden.
Es ist auch denkbar, dass einige oder alle Batteriemodule 5 bis unter die Befestigungsschienen 40 ragen. In diesem Fall kann die Befestigungsschiene 40 durch Lösen der Verschraubung von dem Grundkörper 22 gelöst werden, wodurch die Montageöffnung vergrößert wird. Dann kann ein defektes Batteriemodul 5 aus dem Batteriegehäuse 20 durch die derart vergrößerte Montageöffnung entnommen werden.
4 zeigt eine schematische, perspektivische Darstellung eines Batteriegehäuses 20 eines Batteriesystems 10. An den Seiten des Batteriegehäuses 20 sind jeweils Kanalöffnungen 45 eingebracht, durch welche die Entgasungskanäle 26 ragen. So kann Gas durch die Entgasungskanäle 26 und die Kanalöffnungen 45 aus dem Batteriegehäuse 20 entweichen.
5 zeigt eine schematische, perspektivische Darstellung einer Batterieeinheit 7, welche mehrere, vorliegend vier, Batteriesysteme 10 mit jeweils einem Batteriegehäuse 20 aufweist. Jeweils zwei Batteriesysteme 10 sind derart angeordnet, dass ihre Entgasungskanäle 26 miteinander fluchten.
Die Entgasungskanäle 26 münden in seitlich angeordnete Verbindungskanäle 50. Die Verbindungskanäle 50 sind mit jeweils einem Weiterleitungskanal 52 verbunden. Die Weiterleitungskanäle 52 sind mit einem gemeinsamen Zusatzkanal 54 verbunden, welcher hier nicht dargestellte Öffnungen aufweist, durch welche Gas entweichen kann. Der Zusatzkanal 54 kann auch entfallen. In diesem Fall weisen die Weiterleitungskanäle 52 Öffnungen auf, durch welche Gas entweichen kann.
6 zeigt eine schematische Explosionsdarstellung eines Batteriegehäuses 20 eines Batteriesystems 10 gemäß einer ersten alternativen Ausführungsform. Das Batteriegehäuse 20 ist prismatisch, insbesondere quaderförmig ausgebildet und weist einen Grundkörper 22 und einen Deckel 24 auf. Der Deckel 24 verschließt dabei den einseitig offenen Grundkörper 22. Innerhalb des Batteriegehäuses 20 ist ein hier nicht dargestelltes Batteriemodul 5 angeordnet, welches mehrere Batteriezellen 2 aufweist.
Innerhalb des Batteriegehäuses 20 ist ein Strukturelement 30 angeordnet, welches mit dem Deckel 24 des Batteriegehäuses 20 verbunden ist. Das Strukturelement 30 ist dabei stoffschlüssig mit dem Deckel 24 verbunden, insbesondere verschweißt. Das Strukturelement 30 ist in Form eines U-Profils ausgebildet. Ein solches Strukturelement 30, das in der 8 detailliert dargestellt ist, weist dabei einen Basisschenkel 33 sowie zwei Seitenschenkel 31, 32 auf.
Das in Form eines U-Profils ausgebildete Strukturelement 30 ist derart mit dem Deckel 24 des Batteriegehäuses 20 verbunden, dass der Basisschenkel 33 dem Deckel 24 abgewandt angeordnet ist. Die Seitenschenkel 31, 32 des Strukturelements 30 liegen also an dem Deckel 24 an, während der Basisschenkel 33 von dem Deckel 24 beabstandet ist. Von dem Strukturelement 30 wird gemeinsam mit dem Deckel 24 ein Entgasungskanal 26 zur Entgasung von innerhalb des Batteriegehäuses 20 angeordneten Batteriezellen 2 gebildet.
An dem Deckel 24 sind Befestigungslaschen 61 angebracht, welche jeweils eine Befestigungsbohrung 62 aufweisen. An dem Grundkörper 22 sind Montagebohrungen 63 vorgesehen. Bei der Montage wird zunächst der Deckel 24 auf den Grundkörper 22 aufgesetzt. Danach fluchten die Befestigungsbohrungen 62 mit den Montagebohrungen 63. Anschließend werden hier nicht dargestellte Schrauben durch die Befestigungsbohrungen 62 und die Montagebohrungen 63 geführt und mittels hier nicht dargestellter Muttern verschraubt. Der Deckel 24 wird dadurch an dem Grundkörper 22 befestigt.
Der Grundkörper 22 weist eine Montageöffnung auf, welche von dem Deckel 24 verschlossen wird. Das an dem Deckel 24 befestigte Strukturelement 30 ragt in die besagte Montageöffnung hinein. Die Montageöffnung weist eine Montagebreite b auf.
An den Seiten des Grundkörpers 22 sind Kanalöffnungen 45 eingebracht, die mit dem Strukturelement 30 fluchten. Hier nicht dargestellte Adapter werden mit dem Strukturelement 30 verbunden und durchragen die Kanalöffnungen 45, so dass die Entgasungskanäle 26 verlängert werden und durch die Kanalöffnungen 45 aus dem Batteriegehäuse 20 herausragen.
7 zeigt eine schematische Explosionsdarstellung eines Batteriegehäuses 20 eines Batteriesystems 10 gemäß einer zweiten alternativen Ausführungsform. Das Batteriegehäuse 20 ist prismatisch, insbesondere quaderförmig ausgebildet und weist einen Grundkörper 22 und einen Deckel 24 auf. Der Deckel 24 verschließt dabei den einseitig offenen Grundkörper 22. Innerhalb des Batteriegehäuses 20 sind drei hier nicht dargestellte Batteriemodule 5 angeordnet, welche jeweils mehrere Batteriezellen 2 aufweisen.
Innerhalb des Batteriegehäuses 20 sind drei Strukturelemente 30 angeordnet, welche mit dem Deckel 24 des Batteriegehäuses 20 verbunden sind. Die Strukturelemente 30 sind dabei stoffschlüssig mit dem Deckel 24 verbunden, insbesondere verschweißt. Die Strukturelemente 30 sind jeweils in Form eines U-Profils ausgebildet. Ein solches Strukturelement 30, das in der 8 detailliert dargestellt ist, weist dabei einen Basisschenkel 33 sowie zwei Seitenschenkel 31, 32 auf.
Die in Form eines U-Profils ausgebildeten Strukturelemente 30 sind derart mit dem Deckel 24 des Batteriegehäuses 20 verbunden, dass die Basisschenkel 33 dem Deckel 24 abgewandt angeordnet sind. Die Seitenschenkel 31, 32 der Strukturelemente 30 liegen also an dem Deckel 24 an, während die Basisschenkel 33 von dem Deckel 24 beabstandet sind. Von den Strukturelementen 30 werden gemeinsam mit dem Deckel 24 drei Entgasungskanäle 26 zur Entgasung von innerhalb des Batteriegehäuses 20 angeordneten Batteriezellen 2 gebildet.
An dem Deckel 24 sind Befestigungslaschen 61 angebracht, welche jeweils eine Befestigungsbohrung 62 aufweisen. An dem Grundkörper 22 sind Montagebohrungen 63 vorgesehen. Bei der Montage wird zunächst der Deckel 24 auf den Grundkörper 22 aufgesetzt. Danach fluchten die Befestigungsbohrungen 62 mit den Montagebohrungen 63. Anschließend werden hier nicht dargestellte Schrauben durch die Befestigungsbohrungen 62 und die Montagebohrungen 63 geführt und mittels hier nicht dargestellter Muttern verschraubt. Der Deckel 24 wird dadurch an dem Grundkörper 22 befestigt.
Der Grundkörper 22 weist eine Montageöffnung auf, welche von dem Deckel 24 verschlossen wird. Die an dem Deckel 24 befestigten Strukturelemente 30 ragen in die besagte Montageöffnung hinein. Die Montageöffnung weist eine Montagebreite b auf.
An den Seiten des Grundkörpers 22 sind Kanalöffnungen 45 eingebracht, die mit dem Strukturelement 30 fluchten. Hier nicht dargestellte Adapter werden mit dem Strukturelement 30 verbunden und durchragen die Kanalöffnungen 45, so dass die Entgasungskanäle 26 verlängert werden und durch die Kanalöffnungen 45 aus dem Batteriegehäuse 20 herausragen.
8 zeigt eine schematische, perspektivische Darstellung eines Strukturelements 30 der in den 6 und 7 gezeigten Batteriegehäuse 20. Wie bereits erwähnt, weist das Strukturelement 30 einen Basisschenkel 33 sowie einen ersten Seitenschenkel 31 und einen zweiten Seitenschenkel 32 auf. Der erste Seitenschenkel 31 und der zweite Seitenschenkel 32 verlaufen parallel beabstandet voneinander und rechtwinklig zu dem Basisschenkel 33. Der Basisschenkel 33 verbindet den ersten Seitenschenkel 31 mit dem zweiten Seitenschenkel 32.
In dem Basisschenkel 33 sind mehrere Durchbrüche 35 eingebracht. Die Durchbrüche 35 können jeweils in Form eines kreisrunden Lochs ausgebildet sein. Das Strukturelement 30 weist eine Länge c auf, welche der Montagebreite b des Batteriegehäuses 20 entspricht.
9 zeigt eine schematische, semitransparente Draufsicht auf ein Batteriesystem 10 für ein Elektrofahrzeug. Das Batteriesystem 10 umfasst das in 6 gezeigte Batteriegehäuse 20, welches quaderförmig ausgebildet ist und einen Grundkörper 22 sowie einen Deckel 24 aufweist. Der Deckel 24 ist dabei in der hier gezeigten Darstellung transparent. Durch die Befestigungsbohrungen 62 und die Montagebohrungen 63 ragende Schrauben und zugehörige Muttern sind nicht dargestellt.
Innerhalb des Batteriegehäuses 20 ist ein Batteriemodul 5 angeordnet. Das Batteriemodul 5 ist so ausgestaltet wie eines der in 3 gezeigten Batteriemodule 5 und weist mehrere Batteriezellen 2 auf. Das Strukturelement 30 ist derart angeordnet, dass die Durchbrüche 35 mit den Entgasungsöffnungen 15 der Batteriezellen 2 fluchten. Das aus den Batteriezellen 2 durch die Entgasungsöffnung 15 austretende Gas kann somit durch die Durchbrüche 35 in den Entgasungskanal 26 strömen. Zwischen den Durchbrüchen 35 in dem Strukturelement 30 und den Entgasungsöffnungen 15 der Batteriezellen 2 ist jeweils eine hier nicht dargestellte Dichtung angeordnet.
Wenn der Deckel 24 samt dem Strukturelement 30 von dem Grundkörper 22 abgenommen ist, kann das defekte Batteriemodul 5 aus dem Batteriegehäuse 20 durch die Montageöffnung entnommen werden.
10 zeigt eine schematische, semitransparente Draufsicht auf ein weiteres Batteriesystem 10 für ein Elektrofahrzeug. Das Batteriesystem 10 umfasst das in 7 gezeigte Batteriegehäuse 20, welches quaderförmig ausgebildet ist und einen Grundkörper 22 sowie einen Deckel 24 aufweist. Der Deckel 24 ist dabei in der hier gezeigten Darstellung transparent. Durch die Befestigungsbohrungen 62 und die Montagebohrungen 63 ragende Schrauben und zugehörige Muttern sind nicht dargestellt.
Innerhalb des Batteriegehäuses 20 sind drei Batteriemodule 5 nebeneinander angeordnet. Jedes der Batteriemodule 5 ist so ausgestaltet wie die in 3 gezeigten Batteriemodule 5 und weist mehrere Batteriezellen 2 auf. Die Strukturelemente 30 sind derart angeordnet, dass die Durchbrüche 35 mit den Entgasungsöffnungen 15 der Batteriezellen 2 fluchten. Das aus den Batteriezellen 2 durch die Entgasungsöffnung 15 austretende Gas kann somit durch die Durchbrüche 35 in die Entgasungskanäle 26 strömen. Zwischen den Durchbrüchen 35 in den Strukturelementen 30 und den Entgasungsöffnungen 15 der Batteriezellen 2 ist jeweils eine hier nicht dargestellte Dichtung angeordnet.
Wenn der Deckel 24 samt den Strukturelementen 30 von dem Grundkörper 22 abgenommen ist, kann ein defektes Batteriemodul 5 aus dem Batteriegehäuse 20 durch die Montageöffnung entnommen werden.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012219784 A1 [0005]
DE 102015214181 A1 [0006]
DE 102016110330 A1 [0007]
DE 102009043858 A1 [0008]

Claims

Batteriesystem (10), insbesondere für ein Elektrofahrzeug, umfassend ein Batteriegehäuse (20), welches einen Grundkörper (22) und einen Deckel (24) aufweist, mindestens ein innerhalb des Batteriegehäuses (20) angeordnetes Batteriemodul (5), welches mindestens eine Batteriezelle (2) aufweist, und mindestens einen Entgasungskanal (26) zur Entgasung der mindestens einen Batteriezelle (2), dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Batteriegehäuses (20) mindestens ein Strukturelement (30) angeordnet ist, welches den mindestens einen Entgasungskanal (26) zur Entgasung bildet, und welches mit dem Deckel (24) verbunden ist, wobei der Deckel (24) mittelbar mittels des Strukturelements (30) an dem Grundkörper (22) befestigt ist.
Batteriesystem (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Strukturelement (30) mittels einer Schraubverbindung an dem Deckel (24) befestigt ist.
Batteriesystem (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch Lösen der Schraubverbindung der Deckel (24) von dem Grundkörper (22) lösbar ist.
Batteriesystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Grundkörper (22) mindestens eine Befestigungsschiene (40) befestigt ist, welche zwischen dem mindestens einen Strukturelement (30) und dem Deckel (24) eingeklemmt ist.
Batteriesystem (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Befestigungsschiene (40) mittels einer Verschraubung an dem Grundkörper (22) befestigt ist.
Batteriesystem (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Befestigungsschiene (40) mit dem Grundkörper (22) stoffschlüssig verbunden ist.
Batteriesystem (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Befestigungsschiene (40) rechtwinklig zu dem mindestens einen Strukturelement (30) verläuft.
Batteriesystem (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Strukturelement (30) in Form eines U-Profils ausgebildet ist und einen Basisschenkel (33) sowie zwei Seitenschenkel (31, 32) aufweist.
Batteriesystem (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisschenkel (33) dem Deckel (24) abgewandt angeordnet ist.
Batteriesystem (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Basisschenkel (33) mindestens ein Durchbruch (35) vorgesehen ist, wobei das mindestens eine Strukturelement (30) derart angeordnet ist, dass der mindestens eine Durchbruch (35) mit einer Entgasungsöffnung (15) der mindestens einen Batteriezelle (2) fluchtet.
Batteriesystem (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem mindestens einen Durchbruch (35) und der Entgasungsöffnung (15) der mindestens einen Batteriezelle (2) eine Dichtung vorgesehen ist.