DE102020107727A1 - Battery module for a battery of a motor vehicle, battery and motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul (2) für eine Batterie eines Kraftfahrzeugs mit zumindest zwei miteinander verschalteten Zellpaketen (1) jeweils aufweisend zumindest zwei miteinander verschaltete Rundzellen (4) und einen einstückig ausgebildeten Zellhalter (3), welcher an einer Oberseite (5) und einer Unterseite (6) jeweils zumindest einen, sich entlang einer Längsrichtung (L) der Rundzellen (4) erstreckenden, zylindersegmentförmigen Aufnahmebereich (7) aufweist, in welche die Rundzellen (4) eingesteckt sind und welche sich zum Halten der Rundzellen (4) mehr als 180° über einen Umfang der Rundzellen (4) erstrecken,wobei das Batteriemodul (2) ein schachtartiges Modulgehäuse (22) aufweist, welches zwei Gehäuseteile (23, 24) in Form von einem Unterteil (23) und einem Oberteil (24) aufweist und in welchem die zumindest zwei Zellpakete (1) in Längsrichtung (L) hintereinander angeordnet sind, wobei die Gehäuseteile (23, 24) jeweils zumindest eine,sich entlang der Längsrichtung (L) erstreckende, zylindersegmentförmige Vertiefung (26) aufweist, welche sich weniger als 180° über den Umfang der Rundzellen (4) erstrecken,sodass die Gehäuseteile (23, 24) und der Zellhalter (3) jeweilige hohlzylinderförmige Ummantelungen für die Rundzellen (4) ausbilden, und wobei die Gehäuseteile (23, 24) integrierte, sich in Längsrichtung (L) Kühlkanäle (28) zum Kühlen der Rundzellen (4) aufweisen..The invention relates to a battery module (2) for a battery of a motor vehicle with at least two interconnected cell packs (1) each having at least two interconnected round cells (4) and an integrally formed cell holder (3) which is attached to an upper side (5) and a Underside (6) each has at least one cylindrical segment-shaped receiving area (7) extending along a longitudinal direction (L) of the round cells (4) into which the round cells (4) are inserted and which are more than Extend 180 ° over a circumference of the round cells (4), the battery module (2) having a slot-like module housing (22) which has two housing parts (23, 24) in the form of a lower part (23) and an upper part (24) and in which the at least two cell stacks (1) are arranged one behind the other in the longitudinal direction (L), the housing parts (23, 24) each extending at least one along the longitudinal direction (L) has stretching, cylindrical segment-shaped recess (26) which extend less than 180 ° over the circumference of the round cells (4), so that the housing parts (23, 24) and the cell holder (3) form respective hollow cylindrical sheaths for the round cells (4), and wherein the housing parts (23, 24) have integrated cooling channels (28) for cooling the round cells (4) in the longitudinal direction (L).
Description
Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul für eine Batterie eines Kraftfahrzeugs mit zumindest zwei miteinander verschalteten Zellpaketen. Die Zellpakete weisen jeweils zumindest zwei miteinander verschaltete Rundzellen sowie einen einstückig ausgebildeten Zellhalter auf, welcher an einer Oberseite und einer Unterseite jeweils zumindest einen sich entlang einer Längsrichtung der Rundzellen erstreckenden, zylindersegmentförmigen Aufnahmebereich aufweist, in welche die Rundzellen eingesteckt sind und welche sich zum Halten der Rundzellen mehr als 180° über einen Umfang der Rundzellen erstrecken. Die Erfindung betrifft außerdem eine Batterie sowie ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a battery module for a battery of a motor vehicle with at least two interconnected cell packs. The cell packs each have at least two interconnected round cells as well as an integrally formed cell holder, which on an upper side and a lower side has at least one cylindrical segment-shaped receiving area extending along a longitudinal direction of the round cells, into which the round cells are inserted and which are used to hold the Round cells extend more than 180 ° over a circumference of the round cells. The invention also relates to a battery and a motor vehicle.
Vorliegend richtet sich das Interesse auf Batterien für elektrisch antreibbare Kraftfahrzeuge, beispielsweise batterieelektrisch betriebene Fahrzeuge, sogenannte BEVs, Hybridfahrzeuge, sogenannte HEVs, oder Brennstoffzellenfahrzeuge, sogenannte FCEVs. Die Batterien weisen üblicherweise zumindest ein Batteriemodul mit mehreren, miteinander verschalteten Batteriezellen, beispielsweise Rundzellen, auf. Eine Herausforderung besteht dabei darin, die Batteriemodule einerseits möglichst sicher, platzsparend und in einer hohen Packungsdichte in einem zur Verfügung stehenden Bauraum im Kraftfahrzeug anzuordnen und andererseits die Rundzellen der Batteriemodule möglichst gut kühlen zu können.In the present case, the interest is directed towards batteries for electrically drivable motor vehicles, for example battery-electrically operated vehicles, so-called BEVs, hybrid vehicles, so-called HEVs, or fuel cell vehicles, so-called FCEVs. The batteries usually have at least one battery module with several interconnected battery cells, for example round cells. One challenge here is to arrange the battery modules as safely, space-savingly and in a high packing density as possible in an available installation space in the motor vehicle, and to be able to cool the round cells of the battery modules as well as possible.
Aus der
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, wie Rundzellen eines Batteriemoduls für eine Batterie eines Kraftfahrzeugs auf sichere, einfache und platzsparende Weise angeordnet und effizient gekühlt werden können.The object of the present invention is to provide a solution as to how round cells of a battery module for a battery of a motor vehicle can be arranged and efficiently cooled in a safe, simple and space-saving manner.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Batteriemodul, 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 module, 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.
Ein erfindungsgemäßes Batteriemodul für eine Batterie eines Kraftfahrzeugs weist zumindest zwei miteinander verschaltete Zellpakete auf. Die Zellpakte weisen zumindest zwei miteinander verschaltete Rundzellen sowie einen einstückig ausgebildeten Zellhalter auf. Der Zellhalter weist an einer Oberseite und einer Unterseite jeweils zumindest einen sich entlang einer Längsrichtung der Rundzellen erstreckenden, zylindersegmentförmigen Aufnahmebereich auf. In jeden Aufnahmebereich ist eine Rundzelle eingesteckt, wobei sich der jeweilige Aufnahmebereich zum Halten der Rundzelle mehr als 180° über einen Umfang der Rundzelle erstreckt. Darüber hinaus weist das Batteriemodul ein schachtartiges Modulgehäuse auf, welches zwei Gehäuseteile in Form von einem Unterteil und einem Oberteil aufweist und in welchem die zumindest zwei Zellpakete in Längsrichtung hintereinander angeordnet sind. Die Gehäuseteile weisen jeweils zumindest eine, sich entlang der Längsrichtung erstreckende, zylindersegmentförmige Vertiefung auf. Jede Vertiefung erstreckt sich weniger als 180° über den Umfang der Rundzelle, sodass die Gehäuseteile und der Zellhalter jeweilige hohlzylinderförmige Ummantelungen für die Rundzellen ausbilden. Außerdem weisen die Gehäuseteile integrierte, sich in Längsrichtung erstreckende Kühlkanäle zum Kühlen der Rundzellen auf.A battery module according to the invention for a battery of a motor vehicle has at least two interconnected cell packs. The cell packs have at least two interconnected round cells and a one-piece cell holder. The cell holder has on an upper side and an underside in each case at least one cylindrical segment-shaped receiving area extending along a longitudinal direction of the round cells. A round cell is inserted into each receiving area, the respective receiving area for holding the round cell extending more than 180 ° over a circumference of the round cell. In addition, the battery module has a shaft-like module housing which has two housing parts in the form of a lower part and an upper part and in which the at least two cell packs are arranged one behind the other in the longitudinal direction. The housing parts each have at least one cylinder segment-shaped depression extending along the longitudinal direction. Each recess extends less than 180 ° over the circumference of the round cell, so that the housing parts and the cell holder form respective hollow-cylindrical sheaths for the round cells. In addition, the housing parts have integrated, longitudinally extending cooling channels for cooling the round cells.
Die Rundzellen sind zylinderförmige, wiederaufladbare Batteriezellen bzw. Akkumulatorzellen, welche jeweils einen sich in Längsrichtung erstreckenden, zylinderförmigen Zellmantel und zwei sich in Längsrichtung gegenüberliegende, runde Zellabdeckungen in Form von einem Gehäusedeckel und einem Gehäuseboden aufweisen. Die Rundzellen weisen jeweils zwei Zellpole bzw. Zellterminals zum Kontaktieren der Rundzellen auf, welche gemeinsam an einer der Zellabdeckungen oder an beiden Zellabdeckungen angeordnet sind. Zumindest zwei Rundzellen, insbesondere zumindest vier Rundzellen, sind dabei zu dem Zellpaket paketiert und miteinander verschaltet.The round cells are cylindrical, rechargeable battery cells or accumulator cells, each of which has a longitudinally extending, cylindrical cell jacket and two longitudinally opposite, round cell covers in the form of a housing cover and a housing base. The round cells each have two cell poles or cell terminals for contacting the round cells, which are arranged together on one of the cell covers or on both cell covers. At least two round cells, in particular at least four round cells, are packaged to form the cell packet and interconnected with one another.
Zum Halten der Rundzellen sind die Zellhalter vorgesehen, welche aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet sind. Beispielsweise kann jeder Zellhalter ein Kunststoffteil sein und durch Spritzgießen hergestellt sein. Der Zellhalter weist die Oberseite und die der Oberseite gegenüberliegende Unterseite auf. Außerdem weist der Zellhalter zwei sich in Längsrichtung erstreckende, senkrecht zur Längsrichtung, in Breitenrichtung einander gegenüberliegende Seitenbereiche auf. Auch weist der Zellhalter zwei sich in Breitenrichtung erstreckende, einander in Längsrichtung gegenüberliegende Stirnseiten auf. Eine Länge eines Zellhalters entspricht dabei insbesondere einer Länge der Rundzellen.The cell holders, which are made of an electrically insulating material, are provided to hold the round cells. For example, each cell holder can be a plastic part and manufactured by injection molding. The cell holder has the top and the bottom opposite the top. In addition, the cell holder has two side regions extending in the longitudinal direction, perpendicular to the longitudinal direction, opposite one another in the width direction. The cell holder also has two end faces extending in the width direction and opposite one another in the longitudinal direction. A length of a cell holder corresponds in particular to a length of the round cells.
Sowohl in der Oberseite als auch an der Unterseite ist zumindest ein Aufnahmebereich als nutartige Vertiefung bzw. Ausnehmung ausgebildet. Insbesondere sind in der Oberseite und der Unterseite jeweils zumindest zwei parallel zueinander verlaufende, sich in Längsrichtung erstreckende Aufnahmebereiche angeordnet. Die Aufnahmebereiche erstrecken sich entlang der Längsrichtung, parallel zu den Seitenbereichen, von einer Stirnseite zur anderen Stirnseite des Zellhalters, sodass im angeordneten Zustand der Rundzellen in den Aufnahmebereichen die Zellabdeckungen der Rundzellen an den Stirnseiten des Zellhalters angeordnet und zugänglich sind. Im Falle von jeweils zumindest zwei Aufnahmebereichen an der Oberseite und der Unterseite sind die Aufnahmebereiche an der Oberseite und die Aufnahmebereiche an der Unterseite in Breitenrichtung insbesondere versetzt zueinander angeordnet. So können stegartige Wandbereiche des Zellhalters zwischen den Aufnahmebereichen der Oberseite und der Unterseite besonders schmal ausgebildet werden, was in vorteilhafter Weise einen besonders kompakten Zellhalter mit geringen Außenabmessungen zur Folge hat.Both in the upper side and on the lower side, at least one receiving area is designed as a groove-like depression or recess. In particular, at least two receiving areas running parallel to one another and extending in the longitudinal direction are arranged in each case in the upper side and the lower side. The receiving areas extend along the longitudinal direction, parallel to the side areas, from one end face to the other end face of the cell holder, so that when the round cells are arranged in the receiving areas, the cell covers of the round cells are arranged and accessible on the end faces of the cell holder. In the case of at least two receiving areas on the top and the bottom, the receiving areas on the top and the receiving areas on the underside are, in particular, arranged offset to one another in the width direction. Thus, web-like wall areas of the cell holder between the receiving areas of the top and the bottom can be designed to be particularly narrow, which advantageously results in a particularly compact cell holder with small external dimensions.
Dabei sind die Aufnahmebereiche zylindersegmentförmig ausgebildet und sind über sich in Längsrichtung erstreckende, schlitzartige Öffnungen an der Oberseite und der Unterseite des Zellhalters zugänglich, welche einen Öffnungswinkel von weniger als 180° aufweist. So können die Rundzellen über die Öffnungen in die Aufnahmebereiche eingesteckt werden und sind im eingesteckten Zustand entlang der Umfangsrichtung über mehr als eine Hälfte des Umfangs von dem Zellhalter umgeben.The receiving areas are designed in the shape of cylinder segments and are accessible via slot-like openings extending in the longitudinal direction on the upper side and the lower side of the cell holder, which have an opening angle of less than 180 °. Thus, the round cells can be inserted into the receiving areas via the openings and, in the inserted state, are surrounded by the cell holder along the circumferential direction over more than half of the circumference.
Ein Teilbereich der Rundzellen ragt dabei über die Öffnungen der Aufnahmebereiche aus den Aufnahmebereichen hinaus. Vorzugsweise ist zumindest ein, an einen Aufnahmebereich angrenzender Wandbereich des Zellhalters reversibel biegbar ausgebildet, sodass die Rundzellen über die entlang der Längsrichtung verlaufende Öffnung des Aufnahmebereiches in den Aufnahmebereich einsteckbar sind. Beim Einstecken wird also der zumindest eine Wandbereich des Aufnahmebereiches zur Seite gebogen, sodass die Rundzelle in den Aufnahmebereich eingesteckt werden kann. Nach Einstecken biegt sich der zumindest eine Wandbereich wieder zurück und hält die Rundzelle in dem Aufnahmebereich des Zellhalters. Die Rundzellen werden also insbesondere nicht über eine Stirnseite des Zellhalters in die Aufnahmebereiche eingeschoben, sondern über die Öffnungen in der Oberseite und der Unterseite eingesteckt. Dadurch, dass die Wandbereiche der Aufnahmebereiche mehr als die Hälfte des Umfangs der Rundzellen umschließen, können die Rundzellen zuverlässig in dem Zellhalter gehalten werden. Zusätzlich können die Rundzellen aber auch mittels eines Klebstoffs in dem Aufnahmebereich gehalten werden.A partial area of the round cells protrudes beyond the openings of the receiving areas from the receiving areas. At least one wall area of the cell holder adjoining a receiving area is preferably designed to be reversibly bendable, so that the round cells can be inserted into the receiving area via the opening of the receiving area running along the longitudinal direction. When plugging in, the at least one wall area of the receiving area is bent to the side so that the round cell can be inserted into the receiving area. After insertion, the at least one wall area bends back again and holds the round cell in the receiving area of the cell holder. In particular, the round cells are not pushed into the receiving areas via an end face of the cell holder, but rather are inserted via the openings in the top and bottom. Because the wall areas of the receiving areas enclose more than half of the circumference of the round cells, the round cells can be reliably held in the cell holder. In addition, the round cells can also be held in the receiving area by means of an adhesive.
Die Rundzellen eines Zellpakets werden dabei, seriell und/oder parallel, miteinander verschaltet. Dazu kann an zumindest einer Stirnseite des Zellhalters ein Zellkontaktiersystem zum Verschalten der Rundzellen eines Zellpakets angeordnet werden. Im Falle, dass die Zellpole an einer Zellabdeckung der Rundzellen angeordnet sind, wird das Zellkontaktiersystem an derjenigen Stirnseite des Zellhalters angeordnet, an welcher sich die Zellabdeckung mit den Zellpolen befindet. Im Falle, dass die Zellpole an einander gegenüberliegenden Zellabdeckungen angeordnet sind, wird jeweils ein Zellkontaktiersystem an den einander gegenüberliegenden Stirnseiten des Zellhalters angeordnet. Im Falle, dass die Rundzellen eines Zellpakets parallel verschaltet werden sollen, können die Zellkontaktiersysteme als elektrisch leitfähige Kontaktplatten ausgebildet sein, welche frontseitig und rückseitig am Zellpaket angeordnet sind und somit an den Zellpolen der Rundzellen anliegen. Zumindest zwei Zellpakete werden hintereinander aufgereiht und in dem schachtartigen Modulgehäuse angeordnet, wobei die Verschaltung aus Rundzellen eines Zellpakets mit der Verschaltung aus Rundzellen zumindest eines weiteren Zellpakets verschaltet wird. Um die hintereinander angeordneten Zellpakete mit den Parallelschaltungen aus Rundzellen beispielsweise seriell miteinander zu verschalten, können die Zellpakete derart in dem Modulgehäuse angeordnet werden, dass das Zellkontaktiersystem eines Zellpakets anliegend an dem Zellkontaktiersystem eines anderen Zellpaktes angeordnet ist.The round cells of a cell package are connected to one another in series and / or in parallel. For this purpose, a cell contact system for interconnecting the round cells of a cell package can be arranged on at least one end face of the cell holder. In the event that the cell poles are arranged on a cell cover of the round cells, the cell contact system is arranged on that end face of the cell holder on which the cell cover with the cell poles is located. In the event that the cell poles are arranged on opposite cell covers, a cell contact system is arranged on the opposite end faces of the cell holder. In the event that the round cells of a cell package are to be connected in parallel, the cell contacting systems can be designed as electrically conductive contact plates which are arranged on the front and back of the cell package and thus rest against the cell poles of the round cells. At least two cell packs are lined up one behind the other and arranged in the shaft-like module housing, the interconnection of round cells of a cell pack being interconnected with the interconnection of round cells of at least one further cell pack. In order to interconnect the cell packs arranged one behind the other with the parallel connections of round cells, for example in series, the cell packs can be arranged in the module housing in such a way that the cell contact system of one cell pack is arranged adjacent to the cell contact system of another cell pack.
Das schachtartige Modulgehäuse weist die zwei Gehäuseteile in Form von dem Unterteil und dem Oberteil auf, welche im zusammengefügten Zustand einen mit der Oberseite des Zellhalters überlappenden Modulgehäusedeckel, einen mit der Unterseite des Zellhalters überlappenden Modulgehäuseboden und zwei mit den Seitenbereichen des Zellhalters überlappende Modulgehäuseseitenwände ausbilden. Das Unterteil und das Oberteil sind insbesondere als Gleichteile, also baugleich, ausgebildet. Frontseitig und rückseitig ist das Modulgehäuse offen ausgebildet, sodass die Zellpole des frontseitig angeordneten Zellpakets und des rückseitig angeordneten Zellpakets zugänglich und, beispielsweise mittels einer Endkontaktplatte, kontaktierbar sind. Die Endkontaktplatten können beispielsweise Modulanschlüsse zum Verschalten mehrere Batteriemodule aufweisen. Die Gehäuseteile können durch ein Scharnier klappbar verbunden sein. In einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Gehäuseteile an einem sich in Längsrichtung erstreckenden Seitenrand jeweils zumindest eine rohrförmige Buchse auf, wobei die Buchsen der Gehäuseteile im zusammengefügten Zustand des Modulgehäuse fluchtend zueinander angeordnet sind und wobei ein Verschlussstift zum Verbinden der Gehäuseteile und damit zum Verschließen des Modulgehäuses durch die rohrförmigen Buchsen geschoben ist. Ein solcher Verschluss des Modulgehäuses kann besonders einfach realisiert werden. Außerdem kann das Modulgehäuse durch Entfernen bzw. Herausziehen des Verschlussstiftes aus den Buchsen wieder geöffnet werden.The shaft-like module housing has the two housing parts in the form of the lower part and the upper part, which when assembled form a module housing cover that overlaps the top of the cell holder, a module housing base that overlaps the underside of the cell holder, and two module housing side walls that overlap the side areas of the cell holder. The lower part and the upper part are designed in particular as identical parts, that is to say structurally identical. The module housing is designed to be open on the front and rear, so that the cell poles of the cell pack arranged on the front and the cell pack arranged on the rear are accessible and contactable, for example by means of an end contact plate. The end contact plates can, for example, have module connections for interconnecting a plurality of battery modules. The housing parts can be hingedly connected by a hinge. In a further development of the invention, the housing parts each have at least one tubular socket on a side edge extending in the longitudinal direction, the sockets of the housing parts being aligned with one another in the assembled state of the module housing and a locking pin for connecting the housing parts and thus for closing the module housing is pushed through the tubular sockets. Such a closure the module housing can be implemented particularly easily. In addition, the module housing can be opened again by removing or pulling the locking pin out of the sockets.
Das Modulgehäuse weist an einer Innenseite ebenfalls nutartige Vertiefungen bzw. Ausnehmungen auf, in welche die aus den Öffnungen der Aufnahmebereiche ragenden Teilbereiche der Rundzellen anordenbar sind. Jede Rundzelle wird also von dem Zellhalter und einem Gehäuseteils des Modulgehäuses ummantelt, indem der Aufnahmebereich des Zellhalters und die Vertiefung des Gehäuseteils die zylinderförmige Ummantelung für den Zellmantel der Rundzelle ausbilden. Die Rundzellen sind dabei liegend und in zwei Schichten in dem Modulgehäuse angeordnet. Zumindest eine untere Rundzelle ist zwischen der Unterseite des Zellhalters und dem Unterteil des Modulgehäuses angeordnet und zumindest eine obere Rundzelle ist zwischen der Oberseite des Zellhalters und dem Oberteil des Modulgehäuses angeordnet. Zwischen den Rundzellen und dem Modulgehäuse kann außerdem eine Isolierlage, welche elektrisch isolierend und thermisch leitend ist, angeordnet sein.The module housing also has groove-like depressions or recesses on an inner side, in which the partial areas of the round cells protruding from the openings of the receiving areas can be arranged. Each round cell is encased by the cell holder and a housing part of the module housing in that the receiving area of the cell holder and the recess of the housing part form the cylindrical casing for the cell jacket of the round cell. The round cells are arranged horizontally and in two layers in the module housing. At least one lower round cell is arranged between the underside of the cell holder and the lower part of the module housing and at least one upper round cell is arranged between the upper side of the cell holder and the upper part of the module housing. An insulating layer, which is electrically insulating and thermally conductive, can also be arranged between the round cells and the module housing.
Ferner weist das Modulgehäuse die Kühlkanäle auf, welche als Durchgangsöffnungen in den Gehäuseteilen ausgebildet sind und von einem Kühlmittel durchströmbar sind. Die Kühlkanäle erstrecken sich als längs der Rundzellen durch das Gehäuseteil hindurch und kühlen somit einen Gehäusemantel der Rundzellen. Das Modulgehäuse ist insbesondere als ein Strangpressprofil, beispielsweise aus Aluminium, ausgebildet, sodass die Kühlkanäle durch Strangpressen gebildet sind. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Kühlkanäle in Zwischenwandbereichen zwischen den Vertiefungen angeordnet sind. Das Batteriemodul weist insbesondere zwei Verteilerstücke und zwei Sammlerstücke auf. Jeweils ein Verteilerstück und ein Sammlerstück sind an einem Ende oder an in Längsrichtung gegenüberliegenden Enden des Batteriemoduls angeordnet und mit Kühlkanalöffnungen der Kühlkanäle fluidisch verbunden. Beispielsweise können die Kühlkanäle des Oberteils und des Unterteils fluidisch mit jeweils einem Verteilerstück, über welches den Kühlkanälen das Kühlmittel zugeführt wird, und mit jeweils einem Sammlerstück, über welches den Kühlkanälen das Kühlmittel wieder entnommen wird, gekoppelt werden. Auch kann vorgesehen sein, dass eine thermisch leitfähige, elektrisch isolierende Paste zwischen den Rundzellen und den Gehäuseteilen angeordnet ist. So kann der thermische Widerstand zwischen den Rundzellen und den Gehäuseteilen verringert werden und die Rundzellen können besonders effektiv gekühlt werden.Furthermore, the module housing has the cooling channels, which are designed as passage openings in the housing parts and through which a coolant can flow. The cooling channels extend along the round cells through the housing part and thus cool a housing jacket of the round cells. The module housing is designed in particular as an extruded profile, for example made of aluminum, so that the cooling channels are formed by extrusion. It can be provided that the cooling channels are arranged in intermediate wall areas between the depressions. The battery module has in particular two distributor pieces and two collector pieces. In each case a distributor piece and a collector piece are arranged at one end or at opposite ends of the battery module in the longitudinal direction and are fluidically connected to cooling duct openings of the cooling ducts. For example, the cooling channels of the upper part and the lower part can be fluidically coupled to a distributor piece, via which the coolant is supplied to the cooling channels, and to a collector piece, via which the coolant is removed from the cooling channels. It can also be provided that a thermally conductive, electrically insulating paste is arranged between the round cells and the housing parts. In this way, the thermal resistance between the round cells and the housing parts can be reduced and the round cells can be cooled particularly effectively.
Das Modulgehäuse kann außerdem an einer Außenseite Positionierhilfen aufweisen, über welche mehrere Modulgehäuse und damit mehrere Batteriemodule übereinander gestapelt werden können. Die Positionierhilfen können beispielsweise nach dem Nut-Feder-Prinzip ineinander greifen. Beispielsweise können die Oberteile der Modulgehäuse Federn und die Unterteile der Modulgehäuse Nuten aufweisen. So können die Federn eines Modulgehäuses in den Nuten eines darüber angeordneten Modulgehäuses angeordnet werden.The module housing can also have positioning aids on an outside, by means of which a plurality of module housings and thus a plurality of battery modules can be stacked on top of one another. The positioning aids can, for example, interlock according to the tongue and groove principle. For example, the upper parts of the module housing can have springs and the lower parts of the module housing can have grooves. The springs of a module housing can thus be arranged in the grooves of a module housing arranged above.
Es erweist sich als vorteilhaft, wenn die zwei in Breitenrichtung einander gegenüberliegende, sich in Längsrichtung erstreckende Seitenbereiche des Zellhalters Durchgangsöffnungen aufweisen und das Batteriemodul stangenartige Zuganker aufweist, welche durch die Durchgangsöffnungen zum Zusammenhalten der in Längsrichtung hintereinander angeordneten Zellpakete geschoben sind. Die hintereinander angeordneten Zellhalter werden also auf die stangenartigen Zuganker aufgefädelt, indem die Durchgangsöffnungen der Zellhalter fluchtend zueinander angeordnet werden und die Zuganker durch die Durchgansöffnungen gesteckt werden. Durch die Zuganker werden die Zellpakte verspannt bzw. verpresst gehalten.It proves to be advantageous if the two longitudinally extending side areas of the cell holder that are opposite one another in the width direction have through openings and the battery module has rod-like tie rods which are pushed through the through openings to hold the cell packs arranged one behind the other in the longitudinal direction together. The cell holders arranged one behind the other are therefore threaded onto the rod-like tie rods by arranging the through openings of the cell holders in alignment with one another and inserting the tie rods through the through openings. The cell packs are clamped or pressed together by the tie rods.
Es erweist sich als vorteilhaft, wenn diejenige(n) Stirnseite(n) des Zellhalters, an welcher das zumindest eine Zellkontaktiersystem angeordnet wird. Positionierhilfen für das Zellkontaktiersystem aufweisen. Insbesondere weisen die Stirnseiten Stecköffnungen als die Positionierhilfen auf, wobei das zumindest Zellkontaktiersystem stiftartige Positionierelemente aufweisen, welche in die Stecköffnungen eingesteckt sind. Die Stecköffnungen sind insbesondere Sacklöcher in den Stirnseiten des Zellhalters, in welche die stiftartigen Positionierelemente eingesteckt werden. So kann das zumindest eine Zellkontaktiersystem durch Zusammenstecken mit der zumindest einen Stirnseite des Zellhalters einfach positioniert werden.It proves to be advantageous if the end face (s) of the cell holder on which the at least one cell contacting system is arranged. Have positioning aids for the cell contact system. In particular, the end faces have plug-in openings as the positioning aids, the at least cell contacting system having pin-like positioning elements which are plugged into the plug-in openings. The plug-in openings are in particular blind holes in the end faces of the cell holder, into which the pin-like positioning elements are inserted. The at least one cell contact system can thus be easily positioned by plugging it together with the at least one end face of the cell holder.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Batterie für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem erfindungsgemäßen Batteriemodul. Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Batterie. Das Kraftfahrzeug kann beispielsweise als ein batterieelektrisches Fahrzeug, ein Hybridfahrzeug oder ein Brennstoffzellenfahrzeug ausgebildet sein. Die Batterie ist insbesondere unter einer Rücksitzbank des Fahrzeugs angeordnet und weist mehrere, in Fahrzeughochrichtung übereinander gestapelte Batteriemodule auf. Die schachtartigen Modulgehäuse erlauben ein einfaches und platzsparendes Übereinanderstapeln der Batteriemodule.The invention also relates to a battery for a motor vehicle with at least one battery module according to the invention. A motor vehicle according to the invention comprises a battery according to the invention. The motor vehicle can be designed, for example, as a battery-electric vehicle, a hybrid vehicle or a fuel cell vehicle. The battery is arranged in particular under a rear seat bench of the vehicle and has a plurality of battery modules stacked on top of one another in the vertical direction of the vehicle. The shaft-like module housings allow the battery modules to be stacked on top of one another in a simple and space-saving manner.
Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Batteriemodul vorgestellten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Batterie sowie für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.The embodiments presented with reference to the battery module according to the invention and their advantages apply accordingly to the battery according to the invention and to the motor vehicle according to the invention.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den 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. Dabei zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Zellpakets eines Batteriemoduls; -
2 eine schematische Darstellung eines Zellhalters des Zellpakets; -
3 eine schematische Darstellung eines mit Rundzellen bestückten Zellhalters; -
4 eine schematische Darstellung mehrerer, aufgereihter Zellpakete; -
5 eine schematische Darstellung eines Modulgehäuses des Batteriemoduls; -
6 eine schematische Darstellung der Zellpakete in dem Modulgehäuse; -
7 eine schematische Darstellung des Batteriemoduls; und -
8 eine schematische Schnittdarstellung eines Teilbereiches des Batteriemoduls.
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1 a schematic representation of a cell pack of a battery module; -
2 a schematic representation of a cell holder of the cell packet; -
3 a schematic representation of a cell holder equipped with round cells; -
4th a schematic representation of several lined up cell packets; -
5 a schematic representation of a module housing of the battery module; -
6th a schematic representation of the cell packs in the module housing; -
7th a schematic representation of the battery module; and -
8th a schematic sectional view of a partial area of the battery module.
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.
Der Zellhalter
Ein Teilbereich der Rundzellen
Zum Ausbilden des Batteriemoduls
Die hintereinander angeordneten, verspannten Zellpakete
Die Gehäuseteile
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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