DE102019205839A1

DE102019205839A1 - Batteriemodul mit einer Mehrzahl an Batteriezellen und Verfahren zur Herstellung eines solchen sowie Batterie

Info

Publication number: DE102019205839A1
Application number: DE102019205839.6A
Authority: DE
Inventors: Anton Ringel; Andreas Ringk
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-04-24
Filing date: 2019-04-24
Publication date: 2020-10-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul mit einer Mehrzahl an Batteriezellen (5), welche insbesondere als Lithium-Ionen-Batteriezellen (50) ausgebildet sind, wobei die Batteriezellen (5) in einem von einem Temperierfluid durchströmbar ausgebildeten Innenraum (4) eines Gehäuse (10) des Batteriemoduls (1) aufgenommen sind, welches ein erstes Gehäuseelement (2) und ein zweites Gehäuseelement (3) umfasst, wobei zwischen dem ersten Gehäuseelement (2) und dem zweiten Gehäuseelement (3) ein Dichtelement (9) angeordnet ist, wobei das erste Gehäuseelement (2) und das zweite Gehäuseelement (3) formschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind, wobei das erste Gehäuseelement (2) und das zweite Gehäuseelement (3) zur Ausbildung einer formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung gegeneinander rotierbar ausgebildet sind.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Batteriemodul mit einer Mehrzahl an Batteriezellen. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen sowie eine Batterie mit einer Mehrzahl an solchen Batteriemodulen.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass ein Batteriemodul eine Mehrzahl an Batteriezellen aufweist, welche jeweils einen positiven Spannungsabgriff und einen negativen Spannungsabgriff aufweisen, wobei zu einer elektrisch leitenden seriellen und/oder parallelen Verbindung der Mehrzahl an Batteriezellen untereinander die jeweiligen Spannungsabgriffe elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
Weiterhin erwärmen sich die Batteriezellen eines Batteriemoduls während eines Betriebes insbesondere aufgrund ihres elektrischen Widerstandes bei einer Leistungsabgabe oder einer Leistungsaufnahme. Um die Sicherheit eines Batteriemoduls zu erhöhen und auch die Leistungsfähigkeit der Batteriezellen sicherzustellen, sind die Batteriezellen eines Batteriemoduls zu kühlen, um diese möglichst in einem bestimmten Temperaturbereich betreiben zu können, sodass beispielsweise ein erhöhtes Alterungsverhalten bzw. eine Zersetzung der Zellchemie verhindert werden kann.
Dazu ist es beispielsweise möglich, dass ein Batteriemodul bzw. eine Batterie mit einem Kühlmedium, wie beispielsweise einer Kühlflüssigkeit durchströmt werden kann.
Die DE 10 2015 005 529 zeigt eine Ausführungsform eines Batteriemoduls, welches von einem Temperierfluid durchströmbar ausgebildet ist.
Offenbarung der Erfindung
Ein Batteriemodul mit einer Mehrzahl an Batteriezellen mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs bietet den Vorteil, dass eine zuverlässige Abdichtung eines die Mehrzahl an Batteriezellen aufnehmenden Innenraums gegenüber einer Umgebung ausgebildet werden kann. Weiterhin kann ein solches Batteriemodul vergleichbar einfach und schnell zusammengebaut werden, da beispielsweise nur eine Schraubverbindung zur Abdichtung des gesamten Batteriemoduls ausreicht.
Dazu wird erfindungsgemäß ein Batteriemodul mit einer Mehrzahl an Batteriezellen zur Verfügung gestellt. Die Batteriezellen sind insbesondere als Lithiumlonen-Batteriezellen ausgebildet.
Dabei sind die Batteriezellen in einem von einem Temperierfluid durchströmbar ausgebildeten Innenraum eines Gehäuses des Batteriemoduls aufgenommen. Das Gehäuse des Batteriemoduls umfasst ein erstes Gehäuseelement und ein zweites Gehäuseelement. Dabei ist zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem zweiten Gehäuseelement ein Dichtelement angeordnet. Das Dichtelement ist dabei dazu ausgebildet, den Innenraum des Gehäuses des Batteriemoduls fluiddicht gegenüber einer Umgebung abzudichten.
Weiterhin sind das erste Gehäuseelement und das zweite Gehäuseelement formschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden.
Zur Ausbildung dieser formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung sind das erste Gehäuseelement und das zweite Gehäuseelement gegeneinander rotierbar ausgebildet.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
Mit einem erfindungsgemäßen Batteriemodul ist es zudem möglich, dass eine definierte Presskraft auf das Dichtelement ausgeübt werden kann, so dass Schädigungen am Dichtelement verhindert werden und mögliche Leckagestellen ausgeschlossen werden können.
Unter einer gegeneinander rotierbaren Ausbildung des ersten Gehäuseelements und des zweiten Gehäuseelements soll verstanden sein, dass das erste Gehäuseelement relativ zu dem zweiten Gehäuseelement verdreht werden kann. Beispielsweise kann dazu das erste Gehäuseelement im Uhrzeigersinn und das zweite Gehäuseelement gegen den Uhrzeigersinn gedreht werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass dazu das erste Gehäuseelement gegen den Uhrzeigersinn und dass das zweite Gehäuseelement im Uhrzeigersinn gedreht werden kann. Ferner ist es auch möglich, dass jeweils nur das erste Gehäuseelement oder nur das zweite Gehäuseelement gedreht wird und das zweite Gehäuseelement bzw. das erste Gehäuseelement nicht verdreht werden.
Beispielsweise kann das erste Gehäuseelement aus einem metallischen Werkstoff, einem polymeren Werkstoff oder auch aus einem keramischen Werkstoff ausgebildet sein. Eine Herstellung als Spritzgussteil ist bevorzugt möglich. Beispielsweise kann das zweite Gehäuseelement aus einem metallischen Werkstoff, einem polymeren Werkstoff oder auch aus einem keramischen Werkstoff ausgebildet sein. Eine Herstellung als Spritzgussteil ist zudem bevorzugt möglich.
Das Dichtelement kann beispielsweise aus einem elastischen Polymer, wie beispielsweise einem thermoplastischen Elastomer, ausgebildet sein.
Unter einer Anordnung des Dichtelements zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem zweiten Gehäuseelement soll verstanden sein, dass das Dichtelement in der Art angeordnet ist, dass mittels des Dichtelements eine fluiddichte Verbindung zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem zweiten Gehäuseelement ausgebildet ist.
Es ist zweckmäßig, wenn die Mehrzahl an Batteriezellen jeweils als Rundzellen ausgebildet sind. Als Rundzellen ausgebildete Batteriezellen werden hierbei auch als zylindrische Batteriezellen bezeichnet.
Es ist von Vorteil, wenn das erste Gehäuseelement als zylindrischer Hohlkörper ausgebildet ist. Ein zylindrischer Hohlkörper besteht aus einer einen hohlen Innenraum umschließenden Mantelfläche, welche kreisförmig ausgebildete Querschnittsflächen aufweist. Eine solche Ausbildung bietet beispielsweise den Vorteil, dass eine einfache formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem zweiten Gehäuseelement ausgebildet werden kann.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn das Batteriemodul auf einer dem zweiten Gehäuseelement gegenüberliegend angeordneten Seite ein drittes Gehäuseelement aufweist.
Dadurch ist es möglich, eine flexible Ausbildung des Batteriemoduls zur Verfügung zu stellen.
Gemäß einem ersten Aspekt dichtet das dritte Gehäuseelement das erste Gehäuseelement fluiddicht gegenüber einer Umgebung ab.
Dadurch kann auf einfache Weise ein zuverlässig fluiddicht abgeschlossener Innenraum ausgebildet werden. Insbesondere kann hierzu das dritte Gehäuseelement stoffschlüssig, wie beispielsweise geschweißt oder geklebt, mit dem ersten Gehäuseelement verbunden sein. Besonders bevorzugt sind das erste Gehäuseelement und das dritte Gehäuseelement einteilig miteinander verbunden ausgebildet, also mit anderen Worten ausgedrückt als ein Bauteil ausgebildet.
Gemäß einem zweiten Aspekt ist zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem dritten Gehäuseelement ein Dichtelement angeordnet. Dabei sind das erste Gehäuseelement und das dritte Gehäuseelement formschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden. Dabei sind das erste Gehäuseelement und das dritte Gehäuseelement zur Ausbildung einer formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung gegeneinander rotierbar ausgebildet.
Dadurch ist es möglich, das erste Gehäuseelement auf gegenüber zueinander angeordneten Seiten mittels des zweiten Gehäuseelements bzw. des dritten Gehäuseelements fluiddicht zu verschließen.
An dieser Stelle sei hierzu angemerkt, dass das dritte Gehäuseelement dem zweiten Gehäuseelement entsprechend ausgebildet sein kann und auch durch alle im Zusammenhang mit dem zweiten Gehäuseelement aufgeführten Vorteile und Weiterbildungen weitergebildet werden können. Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, dass der einzige Unterschied zwischen dem zweiten Gehäuseelement und dem dritten Gehäuseelement lediglich darin besteht, dass das zweite Gehäuseelement dem dritten Gehäuseelement gegenüberliegend angeordnet ist.
Bevorzugt ist es, wenn das zweite Gehäuseelement ein erstes zweites Gehäuseelement und ein zweites zweites Gehäuseelement umfasst. Das erste zweite Gehäuseelement ist dabei dazu ausgebildet, das erste Gehäuseelement fluiddicht zu verschließen. Beispielsweise kann das erste zweite Gehäuseelement auch als eine Deckelplatte bezeichnet sein.
Das zweite zweite Gehäuseelement ist dabei dazu ausgebildet, eine formschlüssige Verbindung mit dem ersten Gehäuseelement auszubilden. Beispielsweise kann das zweite zweite Gehäuseelement auch als ein Verschlussring bezeichnet sein.
Dies hat den Vorteil, dass das fluiddichte Abdichten des ersten Gehäuseelements und die kraftschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem zweiten Gehäuseelement auf zwei Bauteile aufgeteilt werden kann, sodass beispielsweise eine noch zuverlässigere Ausbildung zur Verfügung gestellt werden kann.
An dieser Stelle sei hierzu angemerkt, dass das zweite Gehäuseelement somit insbesondere einteilig ausgebildet ist, was mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet, dass das erste zweite Gehäuseelement und das zweite zweite Gehäuseelement ein Bauteil sind oder dass das zweite Gehäuseelement insbesondere zweiteilig ausgebildet ist, was mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet, dass das erste zweite Gehäuseelement und das zweite zweite Gehäuseelement zwei voneinander verschiedene Bauteile sind.
Gemäß einem zweckmäßigen Aspekt der Erfindung weist das zweite Gehäuseelement, insbesondere das erste zweite Gehäuseelement, Öffnungen auf, in welchen Spannungsabgriffe der Batteriezelle aufgenommen sind oder durch welche Spannungsabgriffen der Batteriezellen von einer Umgebung des Batteriemoduls aus kontaktierbar sind.
Dadurch ist es möglich, Spannungsabgriffe der Batteriezellen aus dem Innenraum des Batteriemoduls heraus zu führen und elektrisch leitend zu verschalten bzw. von einer Umgebung des Batteriemoduls aus elektrisch leitend zu kontaktieren und zu verschalten.
Besonders bevorzugt ist es, wenn das Dichtelement weiterhin auch zwischen dem zweiten Gehäuseelement und einem jeweiligen Batteriezellgehäuse der Mehrzahl an Batteriezellen angeordnet ist. Insbesondere, wenn das zweite Gehäuseelement, beispielsweise das erste zweite Gehäuseelement, Öffnungen aufweist, in welchen Spannungsabgriffe der Batteriezellen aufgenommen sind oder durch welche Spannungsabgriffen der Batteriezellen von einer Umgebung des Batteriemoduls aus kontaktierbar sind, kann durch die Anordnung des Dichtelements zwischen dem zweiten Gehäuseelement bzw. dem ersten zweiten Gehäuseelement und dem Batteriezellgehäuse eine zuverlässigere Abdichtung des Innenraums gegenüber einer Umgebung ausgebildet werden. Des Weiteren bietet eine solche Ausführungsform gegenüber Lösungen, bei welchen Batteriezellen durch Dichtungen hindurchgedrückt werden und somit solche Dichtungen beschädigen können, den Vorteil, dass aufgrund des Verzichts auf ein Hindurchdrücken der Batteriezellen durch die Dichtelemente Schädigungen an den Dichtelementen vermieden werden können. Weiterhin kann hierdurch die Dichtfunktion zwischen dem Batteriezellgehäuse und dem zweiten Gehäuseelement bzw. dem ersten zweiten Gehäuseelement an einer Stirnseite der Batteriezelle ausgebildet werden, an welcher beispielsweise ein jeweiliger Spannungsabgriff der Batteriezelle angeordnet ist. Toleranzen im Zelldurchmesser, welche auch zu Leckagestellen führen können, durch welche Temperierfluid ausfließen kann, können mit einer erfindungsgemäßen Ausführungsform vorteilhaft ausgeglichen werden.
Insgesamt kann die Verpresskraft, mit welcher die Dichtung zusammengepresst wird, sehr definiert eingeleitet und auch kontrolliert werden.
Hierzu sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass es möglich ist, für jede Batteriezelle ein separates Dichtelement, sogenannte Dichtringe, an deren jeweiligem Batteriezellgehäuse anzuordnen oder dass es auch möglich ist, ein das gesamte Batteriemodul erfassendes Dichtelement anzuordnen, welches beispielsweise Öffnungen zur Durchführung des Spannungsabgriffs einer jeweiligen Batteriezelle aufweist.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn das erste Gehäuseelement ein Außengewinde umfasst und wenn das zweite Gehäuseelement ein Innengewinde umfasst. Dabei sind das Außengewinde des ersten Gehäuseelements und das Innengewinde des zweiten Gehäuseelements in der Art passend zueinander ausgeführt, dass diese zur Ausbildung einer formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung gegeneinander rotierbar ausgebildet sind. Insbesondere umfasst dabei das zweite zweite Gehäuseelement das Innengewinde. Eine solche Ausbildung bietet den besonderen Vorteil, dass auf einfache Weise eine geschraubt ausgebildete, kraftschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem zweiten Gehäuseelement ausgebildet werden kann.
Weiterhin ist es auch zweckmäßig, wenn das erste Gehäuseelement einen zu einem Einströmen von Temperierfluid in den Innenraum des Gehäuses hinein ausgebildeten ersten Anschluss aufweist und wenn das erste Gehäuseelemente einen zu einem Ausströmen von Temperierfluid aus dem Innenraum heraus ausgebildeten zweiten Anschluss aufweist.
Dadurch kann auf zuverlässige Weise ein Temperierfluid zu einer Temperierung der Mehrzahl an Batteriezellen zwischen dem Innenraum des Gehäuses und einer Umgebung des Batteriemoduls strömen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines Batteriemoduls mit einer Mehrzahl an Batteriezellen, welche insbesondere als Lithium-Ionen-Batteriezellen ausgebildet werden. Dabei werden die Batteriezellen in einem von einem Temperierfluid durchströmbar ausgebildeten Innenraum eines Gehäuses des Batteriemoduls aufgenommen. Das Gehäuse des Batteriemoduls umfasst dabei ein erstes Gehäuseelement und ein zweites Gehäuseelement. Dabei wird zwischen dem ersten Gehäuseelement und dem zweiten Gehäuseelement ein Dichtelement angeordnet, wobei das erste Gehäuseelement und das zweite Gehäuseelement zur Ausbildung einer formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung gegeneinander rotierbar ausgebildet sind. Das erste Gehäuseelement und das zweite Gehäuseelement werden formschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden.
Eine solches Verfahren bietet den Vorteil, dass auf einfache Weise das Batteriemodul abgedichtet werden kann. Insbesondere ist ein solches Batteriemodul durch die Ausbildung nur einer Verbindung einfach herzustellen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine Batterie mit einem erfindungsgemäßen Batteriemodul.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigt:

1 in einer perspektivischen Ansicht ein erstes Gehäuseelement und ein drittes Gehäuseelement eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls,
2 in einer perspektivischen Ansicht ein erstes Gehäuseelement eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls mit einer Mehrzahl an Batteriezellen und ein erstes zweites Gehäuseelement,
3 in einer perspektivischen Ansicht eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls in einer teilweisen Explosionsdarstellung,
4 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls,
5 in einer Schnittansicht eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls,
6 in einer Schnittansicht eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls,
7 in einer Schnittansicht eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls und
8 eine Batterie mit einer Mehrzahl an erfindungsgemäßen Batteriemodulen.

Die 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein erstes Gehäuseelement 2 eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls 1. Das erste Gehäuseelement 2 ist dabei Teil eines Gehäuses 10 des Batteriemoduls 1.
Das erste Gehäuseelement 2 ist dabei als ein zylindrischer Hohlkörper 20 ausgebildet. Der zylindrische Hohlkörper 20 weist hierbei eine Mantelfläche 200 auf.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 bildet das erste Gehäuseelement 2 einen Innenraum 4 aus. Der Innenraum 4 ist zu einer Aufnahme in der 1 nicht zu erkennender Batteriezellen 5 ausgebildet. Weiterhin ist der Innenraum 4 von einem Temperierfluid durchströmbar ausgebildet. Dazu weist das erste Gehäuseelement 2 einen ersten Anschluss 51 und einen zweiten Anschluss 52 auf. Der erste Anschluss 51 ist dabei zu einem Einströmen des Temperierfluids in den Innenraum 4 des ersten Gehäuseelements 51 bzw. des Gehäuses 10 des Batteriemoduls 1 hinein ausgebildet. Der zweite Anschluss 52 ist dabei zu einem Ausströmen des Temperierfluids aus dem Innenraum 4 des ersten Gehäuseelements 51 bzw. des Gehäuses 10 des Batteriemoduls 1 heraus ausgebildet.
Weiterhin zeigt die 1 auch, dass das erste Gehäuseelement 2 ein Außengewinde 61 umfasst.
Weiterhin ist aus der 1 auch ein drittes Gehäuseelement 7 eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls 1 zu erkennen. Das dritte Gehäuseelement 7 ist dabei auch Teil des Gehäuses 10 des Batteriemoduls 1. Insbesondere bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 dichtet das dritte Gehäuseelement 7 das erste Gehäuseelement 2 bzw. das Gehäuse 10 des Batteriemoduls 1 fluiddicht gegenüber einer Umgebung des Batteriemoduls 1 ab. Hierzu können das erste Gehäuseelement 2 und das dritte Gehäuseelement 7 beispielsweise einteilig ausgebildet sein. Hierzu können das erste Gehäuseelement 2 und das dritte Gehäuseelement 7 an einer Verbindungsstelle 70 auch stoffschlüssig, wie beispielsweise geschweißt oder geklebt, miteinander verbunden sein.
Die 2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht das erste Gehäuseelement 2 eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls 1 mit einer Mehrzahl an Batteriezellen 5 und ein erstes zweites Gehäuseelement 31.
Dabei ist eine Mehrzahl an Batteriezellen 5 in dem Innenraum 4 des ersten Gehäuseelements 2 aufgenommen. Die Mehrzahl an Batteriezellen 5 ist dabei insbesondere als Lithium-Ionen-Batteriezellen 50 ausgebildet. Weiterhin ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 die Mehrzahl an Batteriezellen 5, jeweils als Rundzellen 500 bzw. als zylindrische Zellen 500 ausgebildet.
Weiterhin ist in der 2 auch ein erstes zweites Gehäuseelement 31 zu erkennen. Das erste zweite Gehäuseelement 31 ist dabei Teil eines zweiten Gehäuseelements 3. Insbesondere ist das erste zweite Gehäuseelement 31 dazu ausgebildet, das erste Gehäuseelement 2 fluiddicht zu verschließen. Insbesondere sei noch bemerkt, dass das erste zweite Gehäuseelement 31 auf einer dem dritten Gehäuseelement 7 gegenüberliegenden Seite des ersten Gehäuseelements 2 angeordnet ist.
Die Batteriezellen 5 weisen jeweils Spannungsabgriffe 8 auf. Das zweite Gehäuseelement 3 und insbesondere das erste zweite Gehäuseelement 31 weist Öffnungen 80 auf. Die Öffnungen 80 sind dabei dazu ausgebildet, die Spannungsabgriff 8 der Batteriezellen 5 aufzunehmen oder sind dabei dazu ausgebildet, dass die Spannungsabgriff 8 der Batteriezellen 5 von einer Umgebung des Batteriemoduls 1 aus kontaktierbar sind.
In der vergrößert dargestellten Schnittansicht ist weiterhin ein Dichtelement 9 zu erkennen. Das Dichtelement 9 ist hierbei zwischen dem ersten Gehäuseelement 2 und dem zweiten Gehäuseelement 3 bzw. zwischen dem ersten Gehäuseelement 2 und dem ersten zweiten Gehäuseelement 31 angeordnet.
Insbesondere weisen die Batteriezellen 5 ein Batteriezellgehäuse 11 auf. Insbesondere ist das Dichtelement 9 zwischen dem zweiten Gehäuseelement 3 bzw. dem ersten zweiten Gehäuseelement 31 und dem jeweiligen Batteriezellgehäuse 11 der Mehrzahl an Batteriezellen 5 angeordnet.
3 zeigt in einer teilweisen Explosionsdarstellung ein Batteriemodul 1. Dabei sind das erste Gehäuseelement 2 und das zweite Gehäuseelement 3 zu erkennen. Insbesondere sind das erste zweite Gehäuseelement 31 und ein zweites zweites Gehäuseelement 32 zu erkennen. Das zweite zweite Gehäuseelement 32 ist dabei in einem noch unverbundenen Zustand gezeigt. Das zweite zweite Gehäuseelement 32 ist dabei dazu ausgebildet, eine formschlüssige Verbindung mit dem ersten Gehäuseelement 2 auszubilden.
Hierzu kann das zweite Gehäuseelement 3 bzw. das zweite zweite Gehäuseelement 32 ein Innengewinde 62 umfassen. Das Innengewinde 62 ist dabei passend zu dem Außengewinde 61 ausgeführt. Dadurch können das erste Gehäuseelement 2 und das zweite Gehäuseelement 3, welches gemäß 3 das erste zweite Gehäuseelement 31 und das zweite zweite Gehäuseelement 32 umfasst, formschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden werden. Hierzu können das erste Gehäuseelement 2 und das zweite Gehäuseelement 3 gegeneinander rotiert werden, wobei zur Ausbildung der formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung beispielsweise das Außengewinde 61 des ersten Gehäuseelements 2 und das Innengewinde 62 des zweiten Gehäuseelements 3 ineinandergreifen können. Dadurch kann mit diesem einen Schraubprozess alleine eine zuverlässige Abdichtung des Batteriemoduls 1 ausgebildet werden.
Die 4 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls 1. Insbesondere ist dabei zu erkennen, dass das erste Gehäuseelement 2 und das zweite Gehäuseelement 3 formschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Des Weiteren ist zu erkennen, dass die Spannungsabgriffe 8 der Batteriezellen 5 durch die Öffnungen 80 elektrisch kontaktierbar sind bzw. durch diese herausragen.
Weiterhin ist aus der 4 auch zu erkennen, dass das dritte Gehäuseelement 7 an einer dem zweiten Gehäuseelement 3 gegenüberliegenden Seite des Batteriemoduls 1 angeordnet ist. Insbesondere ist das dritte Gehäuseelement 7 an einer dem zweiten Gehäuseelement 3 gegenüberliegenden Seite des ersten Gehäuseelements 2 angeordnet.
An dieser Stelle sei hierzu bemerkt, dass die 1 bis 4 insbesondere den zeitlichen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ausbildung eines Batteriemoduls 1 darstellen.
Die 5 zeigt in einer Schnittansicht eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls 1.
Dabei ist in der 5 eine als Rundzelle 500 ausgebildet Batteriezelle 5 zu erkennen, welche einen Spannungsabgriff 8 aufweist.
Weiterhin ist das erste Gehäuseelement 2 zu erkennen, welches das Außengewinde 61 umfasst.
Zudem ist in der 5 das zweite Gehäuseelement 3 zu erkennen, wobei insbesondere das erste zweite Gehäuseelement 31 und das zweite zweite Gehäuseelement 32 zu erkennen sind. Das zweite zweite Gehäuseelement 32 umfasst dabei das Innengewinde 62.
Dabei sind das Außengewinde 61 des ersten Gehäuseelements 2 und das Innengewinde 62 des zweiten Gehäuseelements 3 bzw. des zweiten zweiten Gehäuseelements 32 kraftschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden. Weiterhin ist auch das dritte Gehäuseelement 7 zu erkennen, welches beispielsweise an der Verbindungsstelle 70 stoffschlüssig mit dem ersten Gehäuseelement 2 verbunden ist.
In der 5 ist weiterhin das Dichtelement 9 zu erkennen, welches zwischen dem ersten Gehäuseelement 2 und dem zweiten Gehäuseelement 3, insbesondere zwischen dem ersten Gehäuseelement 2 und dem ersten zweiten Gehäuseelement 31 angeordnet ist. Insbesondere ist das Dichtelement 9 dabei auch zwischen dem Batteriezellgehäuse 11 und dem zweiten Gehäuseelement 3 angeordnet.
Aus der 5 ist eindeutig zu erkennen, dass somit der Innenraum 4 mittels des Dichtelements 9 fluiddicht gegenüber einer Umgebung abgedichtet ist.
Die 6 zeigt in einer Schnittansicht eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls 1.
Die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Batteriemoduls 1 gemäß 6 unterscheidet sich von der in der 5 gezeigten Ausführungsform des Batteriemoduls 1 dadurch, dass das dritte Gehäuseelement 7 auch eine Öffnung 80 aufweist. Dabei ist zwischen dem dritten Gehäuseelement 7 und dem Batteriezellgehäuse 11 ein weiteres Dichtelement 90 angeordnet. Damit kann der Innenraum 4 fluiddicht gegenüber einer Umgebung abgeschlossen werden.
Bei der Ausführungsform gemäß 6 ist somit neben dem Spannungsabgriff 8 auch ein weiterer Spannungsabgriff, welcher gegenüberliegend zu dem Spannungsabgriff 8 an der Batteriezelle 5 angeordnet ist, elektrisch leitend kontaktierbar. Beispielsweise kann das Batteriezellgehäuse 11 einen solchen weiteren Spannungsabgriff ausbilden, sodass bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 das Batteriezellengehäuse 11 als weiterer Spannungsabgriff elektrisch leitend kontaktierbar ist. Bei einer solchen Ausführungsform ist ein elektrisch isolierendes Temperierfluid zu nutzen, um elektrisch Kurzschlüsse oder ungewollte Verschaltungen zu vermeiden.
Die 7 zeigt eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls 1.
Bei der dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Batteriemoduls 1 ist das dritte Gehäuseelement 7 dem zweiten Gehäuseelement 2 entsprechend ausgebildet.
Das dritte Gehäuseelement 7 weist demzufolge auch eine Öffnung 80 auf. Des Weiteren kann das dritte Gehäuseelement 7 ein erstes drittes Gehäuseelement 71 aufweisen, welches dazu ausgebildet ist, das erste Gehäuseelement 2 fluiddicht zu verschließen und somit entsprechend dem ersten zweiten Gehäuseelement ausgebildet. Zudem kann das dritte Gehäuseelement 7 ein zweites drittes Gehäuseelement 72 aufweisen, welches dazu ausgebildet ist, eine formschlüssige Verbindung mit dem ersten Gehäuseelement 2 auszubilden und somit entsprechend dem zweiten zweiten Gehäuseelement 32 ausgebildet ist. Dazu kann das dritte Gehäuseelement 7 und insbesondere das zweite dritte Gehäuseelement 72 ein Innengewinde 62 aufweisen, welches in ein weiteres Außengewinde 61 des ersten Gehäuseelements 2 eingreifen kann somit ist das Innengewinde 62 des zweiten dritten Gehäuseelements 72 entsprechend dem Innengewinde 62 des zweiten zweiten Gehäuseelements 32 ausgebildet.
Zudem ist ein Dichtelement 9 zwischen dem ersten Gehäuseelement 2 und dem dritten Gehäuseelement 7 angeordnet. Insbesondere ist das Dichtelement 9 zwischen dem Batteriezellgehäuse 11 und dem Gehäuseelement 7 bzw. dem ersten dritten Gehäuseelement 71 angeordnet. Das Dichtelement 9 des dritten Gehäuseelements 7 ist dabei entsprechend dem Dichtelement 9 des zweiten Gehäuseelements 3 ausgebildet.
Weiterhin können das erste Gehäuseelement 2 und das dritte Gehäuseelement 7 formschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden werden, insbesondere da das erste Gehäuseelement 2 und das dritte Gehäuseelement 7 zur Ausbildung der formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung gegeneinander rotierbar ausgebildet sind.
Die 8 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batterie 100 mit einer Mehrzahl an Batteriemodulen 1. Vorteilhafterweise können die Batteriemodule 1 beispielsweise übereinandergestapelt werden, um platzsparend angeordnet zu sein oder um einfache elektrische Verschaltungen auszubilden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015005529 [0005]

Claims

Batteriemodul mit einer Mehrzahl an Batteriezellen (5), welche insbesondere als Lithium-Ionen-Batteriezellen (50) ausgebildet sind, wobei die Batteriezellen (5) in einem von einem Temperierfluid durchströmbar ausgebildeten Innenraum (4) ein Gehäuse (10) des Batteriemoduls (1) aufgenommen sind, welches ein erstes Gehäuseelement (2) und ein zweites Gehäuseelement (3) umfasst, wobei zwischen dem ersten Gehäuseelement (2) und dem zweiten Gehäuseelement (3) ein Dichtelement (9) angeordnet ist, wobei das erste Gehäuseelement (2) und das zweite Gehäuseelement (3) formschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseelement (2) und das zweite Gehäuseelement (3) zur Ausbildung einer formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung gegeneinander rotierbar ausgebildet sind.
Batteriemodul nach dem vorherigen Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl an Batteriezellen (5) jeweils als Rundzellen (500) ausgebildet ist.
Batteriemodul nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseelement (2) als ein zylindrischer Hohlkörper (20) ausgebildet ist.
Batteriemodul nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriemodul (1) auf einer dem zweiten Gehäuseelement (3) gegenüberliegend angeordneten Seite ein drittes Gehäuseelement (7) aufweist.
Batteriemodul nach dem vorherigen Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Gehäuseelement (7) das erste Gehäuseelement (2) fluiddicht gegenüber einer Umgebung abdichtet.
Batteriemodul nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Gehäuseelement (2) und dem dritten Gehäuseelement (7) ein Dichtelement (9) angeordnet ist, wobei das erste Gehäuseelement (2) und das dritte Gehäuseelement (7) formschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseelement (2) und das dritte Gehäuseelement (7) zur Ausbildung einer formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung gegeneinander rotierbar ausgebildet sind.
Batteriemodul nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gehäuseelement (3) ein erstes zweites Gehäuseelement (31) umfasst, welches ausgebildet ist, das erste Gehäuseelement (2) fluiddicht zu verschließen und dass das zweite Gehäuseelement (3) ein zweites zweites Gehäuseelement (32) umfasst, welches ausgebildet ist, eine formschlüssige Verbindung mit dem ersten Gehäuseelement (2) auszubilden.
Batteriemodul nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gehäuseelement (3), insbesondere das erste zweite Gehäuseelement (31), Öffnungen (80) aufweist, in welchen Spannungsabgriffe (8) der Batteriezellen (5) aufgenommen sind oder durch welche Spannungsabgriffe (8) der Batteriezellen (5) von einer Umgebung des Batteriemoduls (1) aus kontaktierbar sind.
Batteriemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (9) weiterhin zwischen dem zweiten Gehäuseelement (3) und einem jeweiligen Batteriezellgehäuse (11) der Mehrzahl an Batteriezellen (5) angeordnet ist.
Batteriemodul nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseelement (2) ein Außengewinde (61) umfasst und dass das zweite Gehäuseelement (3), insbesondere das zweite zweite Gehäuseelement (32), ein Innengewinde (62) umfasst.
Batteriemodul nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseelement (2) einen zu einem Einströmen von Temperierfluid in den Innenraum (4) des Gehäuses (10) hinein ausgebildeten ersten Anschluss (51) aufweist und das erste Gehäuseelement (2) einen zu einem Ausströmen von Temperierfluid aus dem Innenraum (4) des Gehäuses (10) heraus ausgebildeten zweiten Anschluss (52) aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Batteriemoduls (1) mit einer Mehrzahl an Batteriezellen (5), welche insbesondere als Lithium-Ionen-Batteriezellen (500) ausgebildet werden, wobei die Batteriezellen (5) in einem von einem Temperierfluid durchströmbar ausgebildeten Innenraum (4) eines Gehäuses (10) des Batteriemoduls (1) aufgenommen werden, welches ein erstes Gehäuseelement (2) und ein zweites Gehäuseelement (3) umfasst, wobei zwischen dem ersten Gehäuseelement (2) und dem zweiten Gehäuseelement (3) ein Dichtelement (9) angeordnet wird, wobei das erste Gehäuseelement (2) und das zweite Gehäuseelement (3) zur Ausbildung einer formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung gegeneinander rotierbar ausgebildet sind, wobei das erste Gehäuseelement (2) und das zweite Gehäuseelement (3) formschlüssig und/oder kraftschlüssig durch eine Rotation miteinander verbunden werden.
Batterie mit einer Mehrzahl an Batteriemodulen (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11.