DE102020112110A1 - Battery module with cell gas supply, battery system and motor vehicle - Google Patents

Battery module with cell gas supply, battery system and motor vehicle Download PDF

Info

Publication number
DE102020112110A1
DE102020112110A1 DE102020112110.5A DE102020112110A DE102020112110A1 DE 102020112110 A1 DE102020112110 A1 DE 102020112110A1 DE 102020112110 A DE102020112110 A DE 102020112110A DE 102020112110 A1 DE102020112110 A1 DE 102020112110A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
battery
gas
module
cell
interior
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102020112110.5A
Other languages
German (de)
Inventor
Hannes Jahnke
Philipp Teichert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Priority to DE102020112110.5A priority Critical patent/DE102020112110A1/en
Publication of DE102020112110A1 publication Critical patent/DE102020112110A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/209Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567Liquids
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/659Means for temperature control structurally associated with the cells by heat storage or buffering, e.g. heat capacity or liquid-solid phase changes or transition
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/147Lids or covers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul (1) für ein Batteriesystem (16) für ein Kraftfahrzeug (2), aufweisend ein Modulgehäuse (3) mit einem durch eine Gehäusewandung (4) gebildeten Modulinnenraum (5), mehrere im Modulinnenraum (5) angeordnete Batteriezellen (6) und ein Kühlfluid zum Kühlen der Batteriezellen (6), wobei die Batteriezellen (6) vom Kühlfluid umspült sind. Im Modulinnenraum (5) sind mindestens eine Gasführungsvorrichtung (7) zum Führen von Zellgas sowie mindestens eine Sensorvorrichtung (8) angeordnet, wobei die Sensorvorrichtung (8) zum Detektieren von Zellgas in der mindestens einen Gasführungsvorrichtung (7) ausgebildet ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Batteriesystem (16) für ein Kraftfahrzeug (2) sowie ein Kraftfahrzeug (2) mit einem erfindungsgemäßen Batteriemodul (1) oder Batteriesystem (16).The invention relates to a battery module (1) for a battery system (16) for a motor vehicle (2), comprising a module housing (3) with a module interior (5) formed by a housing wall (4), several battery cells (5) arranged in the module interior (5). 6) and a cooling fluid for cooling the battery cells (6), the battery cells (6) being bathed in the cooling fluid. At least one gas routing device (7) for guiding cell gas and at least one sensor device (8) are arranged in the module interior (5), the sensor device (8) being designed for detecting cell gas in the at least one gas guiding device (7). The invention also relates to a battery system (16) for a motor vehicle (2) and a motor vehicle (2) with a battery module (1) or battery system (16) according to the invention.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriemodul für ein Kraftfahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung ein Batteriesystem mit mehreren Batteriemodulen sowie ein Kraftfahrzeug mit einem gattungsgemäßen Batteriesystem.The present invention relates to a battery module for a motor vehicle. The invention also relates to a battery system with a plurality of battery modules and a motor vehicle with a generic battery system.

Elektrisch betriebene Kraftfahrzeuge weisen zumeist eine Batterie zum Aufnehmen, Speichern sowie Bereitstellen elektrischer Energie auf. Als Batterie kommen insbesondere sogenannte Batteriesysteme zum Einsatz. Herkömmliche Batteriesysteme für elektrisch betriebene Kraftfahrzeuge weisen eine Vielzahl von Batteriezellen auf, welche über ihre Ableiter miteinander verschaltet sind. Ferner weisen derartige Batteriesysteme eine Leistungselektronik auf, welche oftmals auch ein Batteriemanagementsystem (BMS) zum Steuern sowie Überwachen des Batteriesystems aufweist.Electrically operated motor vehicles usually have a battery for receiving, storing and providing electrical energy. In particular, so-called battery systems are used as the battery. Conventional battery systems for electrically operated motor vehicles have a large number of battery cells which are connected to one another via their arresters. Furthermore, such battery systems have power electronics, which often also have a battery management system (BMS) for controlling and monitoring the battery system.

Für Batteriesysteme haben sich Batteriezellen auf Li-Ionen Basis als besonders vorteilhaft bewährt. Derartige Batteriezellen weisen eine verhältnismäßig hohe Leistungsdichte sowie einen relativ geringen Verschleiß auf.Battery cells based on Li-ions have proven to be particularly advantageous for battery systems. Such battery cells have a relatively high power density and relatively little wear.

Herkömmliche zylindrische bzw. prismatische Zellen auf Li-Ionen Basis weisen eine zylindrische bzw. prismatische Bauform mit einer starren Zellwandung auf. Modernere Batteriezellen für Kraftfahrzeuge sind immer häufiger als sogenannte Pouchzellen ausgebildet. Pouchzellen weisen zum Aufnehmen, Speichern sowie Bereitstellen elektrischer Energie einen Aktivteil auf, welcher innerhalb eines durch eine flexible Zellwandung gebildeten Zellinnenraums angeordnet ist. Der Aktivteil ist über Ableiter mit anderen Pouchzellen verschaltbar. Die Zellwandung weist Verbindungsnähte, wie beispielsweise Schweißnähte oder Klebenähte, zum Bilden eines geschlossenen Zellinnenraums zum Versiegeln des Zellinnenraums auf.Conventional cylindrical or prismatic cells based on Li-ions have a cylindrical or prismatic design with a rigid cell wall. More modern battery cells for motor vehicles are increasingly being designed as so-called pouch cells. For receiving, storing and providing electrical energy, pouch cells have an active part which is arranged within a cell interior formed by a flexible cell wall. The active part can be connected to other pouch cells via arresters. The cell wall has connecting seams, such as weld seams or adhesive seams, for forming a closed cell interior for sealing the cell interior.

Batteriezellen unterliegen einer fortlaufenden Alterung, welche durch unsachgemäßen Gebrauch, wie beispielsweise Kurzschluss, Tiefenentladung, Überhitzung, Schnellladung, hohe Entladeströme oder dergleichen beschleunigbar ist. Bei der Alterung einer Batteriezelle laufen chemische Reaktionen und Umwandlungen an und in Elektroden, sowie zwischen Elektroden und einem Elektrolyten der Batteriezelle ab. Hierdurch bilden sich Gase innerhalb der Batteriezelle und sorgen somit für einen Druckanstieg innerhalb der Batteriezelle.Battery cells are subject to continuous aging, which can be accelerated by improper use, such as short circuit, deep discharge, overheating, rapid charging, high discharge currents or the like. When a battery cell ages, chemical reactions and conversions take place on and in electrodes, as well as between electrodes and an electrolyte of the battery cell. As a result, gases form inside the battery cell and thus ensure a rise in pressure within the battery cell.

Zum Reduzieren der Alterung weisen Batteriesysteme eine Vorrichtung zur Temperierung auf, z.B. eine Kühlvorrichtung. Mittels der Kühlvorrichtung sind beispielsweise Zellwandungen der Batteriezellen über Kühlfluidleitungen kühlbar. Bei alternativen Batteriesystemen werden die Batteriezellen vom Kühlfluid umspült.To reduce aging, battery systems have a device for temperature control, e.g. a cooling device. By means of the cooling device, for example, cell walls of the battery cells can be cooled via cooling fluid lines. In alternative battery systems, the battery cells are washed around by the cooling fluid.

Bei herkömmlichen zylindrischen oder prismatischen Zellen ist die Zellwandung verhältnismäßig starr ausgebildet, sodass ein Druckanstieg innerhalb der Batteriezelle zunächst zu einer Erhöhung der Spannung innerhalb der Zellwandung führt. Zur Vermeidung eines Überdrucks innerhalb der Batteriezelle, welcher im Extremfall zu einem Bersten der Zellwandung der Batteriezelle sowie einer Modulwandung eines mehrere Batteriezellen umfassenden Batteriemoduls führen kann, weisen derartige Batteriezellen oftmals ein Überdruckventil auf, um bei einem kritischen Überdruck Gase aus der Batteriezelle abzulassen. Insbesondere prismatische Zellen können Vorrichtungen beinhalten, welche den Stromfluss in der Zelle bei zu hohem Zellinnendruck unterbrechen. Bei Pouchzellen und zylindrischen Zellen ist dies schwieriger, so dass diese Zelle bei einer Öffnung der Zellhülle das Gas entweichen lassen ohne dass dies unmittelbar z.B. durch Spannung, Stromfluss, Temperaturverhalten oder Verspannungsdruck der Zellen detektiert wird. Überdies weisen derartige Batteriesysteme oftmals eine Kühlvorrichtung zum Kühlen der Batteriemodule sowie der Batteriezellen auf.In conventional cylindrical or prismatic cells, the cell wall is designed to be relatively rigid, so that an increase in pressure within the battery cell initially leads to an increase in the voltage within the cell wall. To avoid overpressure within the battery cell, which in extreme cases can lead to the cell wall of the battery cell and a module wall of a battery module comprising several battery cells bursting, such battery cells often have an overpressure valve in order to vent gases from the battery cell at a critical overpressure. In particular, prismatic cells can contain devices which interrupt the flow of current in the cell when the internal cell pressure is too high. This is more difficult with pouch cells and cylindrical cells, so that when the cell envelope is opened, these cells allow the gas to escape without this being detected directly e.g. by voltage, current flow, temperature behavior or tension pressure of the cells. In addition, battery systems of this type often have a cooling device for cooling the battery modules and the battery cells.

Bei Pouchzellen ist die Zellwandung aus einem flexibleren Material, wie beispielsweise einer mit einem Isolator, insbesondere einem Kunststoff, beschichteten Metallfolie, insbesondere einer Alufolie, ausgebildet, sodass ein Ansteigen eines Drucks innerhalb der Batteriezelle zu einer Ausdehnung der Batteriezelle führt. Herkömmliche Verbindungsnähte von Pouchzellen können einem mit zylindrischen Zellen vergleichbaren Überdruck nicht standhalten. Daher weisen Pouchzellen üblicherweise keine Überdruckventile auf. Gleichwohl ist es von großer Bedeutung, ein Versagen der Verbindungsnähte zuverlässig zu detektieren, da offene Batteriezellen austrocknen und durch ihren immer größer werdenden Innenwiderstand ein komplettes Batteriezellensystem negativ beeinflussen können.In the case of pouch cells, the cell wall is made of a more flexible material, such as a metal foil coated with an insulator, in particular a plastic, in particular an aluminum foil, so that an increase in pressure within the battery cell leads to an expansion of the battery cell. Conventional connection seams of pouch cells cannot withstand an overpressure comparable to that of cylindrical cells. Therefore, pouch cells usually do not have any pressure relief valves. Nevertheless, it is of great importance to reliably detect failure of the connection seams, since open battery cells dry out and can negatively affect a complete battery cell system due to their increasing internal resistance.

Aus den Druckschriften US 2012/0133521 A1 und US 2018/0287223 A1 sind Batteriezellensysteme auf Basis von gestapelten Pouchzellen bekannt, bei welchen mittels Dehnungsmessstreifen (DMS) eine Veränderung einer Krümmung einer Pouchzelle ermittelbar ist. Auf diese Weise ist die Anhäufung von Zellgasen innerhalb der Pouchzelle detektierbar. Die US 2013/0330577 A1 offenbart ein Batteriezellensystem mit einem Stapel von Pouchzellen, bei welchem Zustandsvariablen der Pouchzellen ermittelt und mittels einer Druckvorrichtung ein externer Druck auf den Stapel ausgeübt wird, um somit eine Leistungsfähigkeit des Batteriezellensystems zu erhalten oder auch zu steigern.From the pamphlets US 2012/0133521 A1 and US 2018/0287223 A1 Battery cell systems based on stacked pouch cells are known in which a change in the curvature of a pouch cell can be determined by means of strain gauges (DMS). In this way, the accumulation of cell gases within the pouch cell can be detected. the US 2013/0330577 A1 discloses a battery cell system with a stack of pouch cells, in which state variables of the pouch cells are determined and an external pressure is exerted on the stack by means of a pressure device in order to maintain or increase the efficiency of the battery cell system.

Aus der Druckschrift US 2014/0045036 A1 ist ein Batteriezellensystem mit einem Systemgehäuse bekannt, an welchem ein Drucksensor zum Bestimmen eines Innendrucks im Systemgehäuse angeordnet ist. Auf Basis von Messwerten des Drucksensors ist ein Betrieb des Batteriesystems steuerbar. Die Druckschrift US 2017/0162923 A1 offenbart ein Batteriesystem mit mehreren Batteriezellen, welche von einem Systemgehäuse umgeben sind. Im Systemgehäuse ist eine Kühlflüssigkeit angeordnet, welche die Batteriezellen umspült. Die Kühlflüssigkeit ist über eine Pumpe aus dem Systemgehäuse durch einen Wärmetauscher und in einen Kühlflüssigkeitstank pumpbar. Über einen Füllstandssensor ist ein Flüssigkeitsniveau im Kühlflüssigkeitstank messbar. Ein Druckanstieg im Systemgehäuse aufgrund austretenden Zellgases bewirkt eine Änderung des Flüssigkeitsniveaus im Kühlflüssigkeitstank.From the pamphlet US 2014/0045036 A1 a battery cell system is known with a system housing on which a pressure sensor for determining an internal pressure in the system housing is arranged. Operation of the battery system can be controlled on the basis of measured values from the pressure sensor. The pamphlet US 2017/0162923 A1 discloses a battery system having a plurality of battery cells which are surrounded by a system housing. A cooling liquid that washes around the battery cells is arranged in the system housing. The cooling liquid can be pumped from the system housing through a heat exchanger and into a cooling liquid tank using a pump. A liquid level in the coolant tank can be measured using a fill level sensor. An increase in pressure in the system housing due to escaping cell gas causes a change in the liquid level in the coolant tank.

Bekannte Batteriezellensysteme haben den Nachteil, dass nur eine unzureichende Überwachung eines Zustands der Batteriezellen gewährleistet ist. Eine Detektion eines Austretens von Zellgas ist bei den meisten Batteriezellsystemen nicht oder nur bei größeren Mengen an Zellgas sowie mit einer nachteiligen Zeitverzögerung möglich.Known battery cell systems have the disadvantage that only insufficient monitoring of the state of the battery cells is guaranteed. A leakage of cell gas is not possible in most battery cell systems or only possible with larger amounts of cell gas and with a disadvantageous time delay.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einem Batteriemodul, einem Batteriesystem sowie einem Kraftfahrzeug zu beheben oder zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Batteriemodul für ein Batteriesystem für ein Kraftfahrzeug, ein Batteriesystem für ein Kraftfahrzeug und ein Kraftfahrzeug zu schaffen, die auf eine einfache und kostengünstige Art und Weise eine verbesserte Detektion des Austretens von Zellgas gewährleisten.It is therefore the object of the present invention to remedy or at least partially remedy the disadvantages described above in a battery module, a battery system and a motor vehicle. In particular, it is the object of the present invention to create a battery module for a battery system for a motor vehicle, a battery system for a motor vehicle and a motor vehicle, which ensure improved detection of the escape of cell gas in a simple and inexpensive manner.

Voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Demnach wird die Aufgabe durch ein Batteriemodul für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1, ein Batteriesstem mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 8 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 10 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Batteriemodul beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Batteriesystem sowie dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird, beziehungsweise werden kann. The above problem is solved by the patent claims. Accordingly, the object is achieved by a battery module for a motor vehicle with the features of independent claim 1, a battery system with the features of independent claim 8 and by a motor vehicle with the features of the independent claim 10. Further features and details of the invention emerge from the subclaims, the description and the drawings. Features and details that are described in connection with the battery module according to the invention naturally also apply in connection with the battery system according to the invention and the motor vehicle according to the invention and vice versa, so that with regard to the disclosure of the individual aspects of the invention, reference is always or can be made to the individual aspects of the invention.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Batteriemodul für ein Batteriesystem für ein Kraftfahrzeug gelöst. Das Batteriemodul weist ein Modulgehäuse mit einem durch eine Gehäusewandung gebildeten Modulinnenraum, mehrere im Modulinnenraum angeordnete Batteriezellen und ein Kühlfluid zum Kühlen der Batteriezellen auf, wobei die Batteriezellen vom Kühlfluid umspült sind. Erfindungsgemäß sind im Modulinnenraum mindestens eine Gasführungsvorrichtung zum Führen von Zellgas sowie mindestens eine Sensorvorrichtung angeordnet, wobei die Sensorvorrichtung zum Detektieren von Zellgas in der mindestens einen Gasführungsvorrichtung ausgebildet ist.According to a first aspect of the invention, the object is achieved by a battery module for a battery system for a motor vehicle. The battery module has a module housing with a module interior formed by a housing wall, a plurality of battery cells arranged in the module interior and a cooling fluid for cooling the battery cells, the battery cells being bathed by the cooling fluid. According to the invention, at least one gas guiding device for guiding cell gas and at least one sensor device are arranged in the module interior, the sensor device for detecting cell gas being designed in the at least one gas guiding device.

Der Modulinnenraum ist durch die Gehäusewandung des Modulgehäuses gebildet. Das Modulgehäuse ist vorzugsweise ausgebildet, die im Modulinnenraum angeordneten Batteriezellen vor mechanischen Stößen, Drücken oder dergleichen zu schützen. Vorzugsweise ist das Modulgehäuse gasdicht ausgebildet. Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass das Modulgehäuse ein Überdruckventil zum Ablassen eines Überdrucks aufweist, um im Falle eines starken Austretens von Zellgas einen übermäßigen Druckanstieg im Modulinnenraum und somit ein etwaiges Bersten der Gehäusewandung zu vermeiden. Das Modulgehäuse ist vorzugsweise aus Metall und/oder einem faserverstärkten Kunststoff oder dergleichen gebildet. Die Batteriezellen sind vorzugsweise nebeneinander und/oder übereinander gestapelt im Modulinnenraum angeordnet.The module interior is formed by the housing wall of the module housing. The module housing is preferably designed to protect the battery cells arranged in the module interior from mechanical impacts, pressure or the like. The module housing is preferably designed to be gas-tight. It is preferred according to the invention that the module housing has a pressure relief valve for releasing excess pressure in order to avoid an excessive pressure increase in the module interior and thus a possible bursting of the housing wall in the event of a strong escape of cell gas. The module housing is preferably made of metal and / or a fiber-reinforced plastic or the like. The battery cells are preferably arranged next to one another and / or stacked on top of one another in the module interior.

Zwischen benachbarten Batteriezellen sind Zwischenräume ausgebildet. Das Kühlfluid ist in den Zwischenräumen angeordnet. Das Kühlfluid ist vorzugsweise als Kühlflüssigkeit ausgebildet. Vorzugsweise weist das Modulgehäuse einen Kühlfluideinlass zum Zuführen des Kühlfluids in den Modulinnenraum und einen Kühlfluidauslass zum Abführen des Kühlfluids aus dem Modulinnenraum auf. Der Kühlfluideinlass und der Kühlfluidauslass sind vorzugsweise mit einem Kühlsystem fluidkommunizierend gekoppelt. Das Kühlsystem weist vorzugsweise eine Kühlfluidpumpe und einen Wärmetauscher auf. Der Wärmetauscher ist vorzugsweise als Radiatorkühler und weiter bevorzugt zur Anordnung hinter einem Kühlergrill eines Kraftfahrzeugs ausgebildet. Weiter bevorzugt weist das Kühlsystem einen Kühlfluidspeicher zum Speichern des Kühlfluids auf. Zur besseren Überwachung des Batteriemoduls weist das Kühlsystem vorzugsweise einen Temperatursensor zum Messen einer Temperatur des Kühlfluids und/oder einen Drucksensor zum Messen des Drucks im Kühlfluidspeicher auf. Der Temperatursensor ist vorzugsweise im Bereich des Kühlfluidauslasses angeordnet. Vorzugsweise ist ein weiterer Temperatursensor am Kühlmitteleinlass angeordnet.Gaps are formed between adjacent battery cells. The cooling fluid is arranged in the intermediate spaces. The cooling fluid is preferably designed as a cooling liquid. The module housing preferably has a cooling fluid inlet for feeding the cooling fluid into the module interior and a cooling fluid outlet for discharging the cooling fluid from the module interior. The cooling fluid inlet and the cooling fluid outlet are preferably coupled in fluid communication with a cooling system. The cooling system preferably has a cooling fluid pump and a heat exchanger. The heat exchanger is preferably designed as a radiator cooler and more preferably for arrangement behind a radiator grille of a motor vehicle. The cooling system further preferably has a cooling fluid reservoir for storing the cooling fluid. For better monitoring of the battery module, the cooling system preferably has a temperature sensor for measuring a temperature of the cooling fluid and / or a pressure sensor for measuring the pressure in the cooling fluid reservoir. The temperature sensor is preferably arranged in the area of the cooling fluid outlet. Another temperature sensor is preferably arranged at the coolant inlet.

Die Gasführungsvorrichtung ist im Modulinnenraum angeordnet. Die Gasführungsvorrichtung kann beispielsweise als Teil der Gehäusewandung des Modulgehäuses und/oder als Teil einer Zellwandung eines Zellgehäuses einer Batteriezelle und/oder als unabhängiges Bauteil, wie beispielsweise als separates Rohr oder dergleichen, ausgebildet sein. Die Gasführungsvorrichtung kann beispielsweise durch eine Kante, insbesondere mit einem dem Modulinnenraum zugewandten Winkel unter 180°, vorzugsweise zwischen 90° und 120°, einer Wandung ausgebildet sein. Die Gasführungsvorrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet und eingerichtet, von den Batteriezellen ausströmendes Zellgas aufzunehmen und zur Sensorvorrichtung zu leiten. Die Sensorvorrichtung ist vorzugsweise in einem oberen Bereich des Modulgehäuses, vorzugsweise im Modulinnenraum, angeordnet, um das im Kühlfluid aufsteigende Zellgas besser erfassen zu können.The gas routing device is arranged in the module interior. The gas guide device can, for example, be part of the housing wall of the module housing and / or as part of a cell wall of a cell housing of a battery cell and / or as an independent component, such as a separate tube or the like, for example. The gas guide device can be formed, for example, by an edge, in particular with an angle facing the module interior of less than 180 °, preferably between 90 ° and 120 °, of a wall. The gas routing device is preferably designed and set up in such a way that it absorbs cell gas flowing out of the battery cells and guides it to the sensor device. The sensor device is preferably arranged in an upper region of the module housing, preferably in the module interior, in order to be able to better detect the cell gas rising in the cooling fluid.

Ein erfindungsgemäßes Batteriemodul hat gegenüber herkömmlichen Batteriemodulen den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine Konzentration des ausströmenden Zellgases der Batteriezellen an der Sensorvorrichtung bewirkbar ist, sodass bereits geringe Mengen an Zellgas frühzeitig, nämlich bereits innerhalb des Systeminnenraums, und ohne Zeitverzögerung zuverlässig detektierbar sind. Durch das frühzeitige Detektieren des Zellgases sind Gegenmaßnahmen, wie beispielsweise eine Verstärkung der Kühlung und/oder Abschaltung eines oder mehrerer Batteriemodule oder dergleichen, durch ein Batteriemanagementsystem des Batteriemoduls oder eines mehrere Batteriemodule aufweisenden Batteriesystems durchführbar. Auf diese Weise sind weitere Schäden am Batteriemodul bzw. Batteriesystem sowie Folgeschäden am Kraftfahrzeug deutlich zuverlässiger vermeidbar als bei herkömmlichen Batteriemodulen.A battery module according to the invention has the advantage over conventional battery modules that the outflowing cell gas of the battery cells can be concentrated on the sensor device with simple means and in a cost-effective manner, so that even small amounts of cell gas early, namely already within the system interior, and without Time delay can be reliably detected. By detecting the cell gas at an early stage, countermeasures such as intensifying the cooling and / or switching off one or more battery modules or the like can be carried out by a battery management system of the battery module or a battery system having a plurality of battery modules. In this way, further damage to the battery module or battery system and consequential damage to the motor vehicle can be avoided in a significantly more reliable manner than with conventional battery modules.

Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Batteriemodul vorgesehen sein, dass die Sensorvorrichtung vollständig oder teilweise in der Gasführungsvorrichtung angeordnet ist. Hierunter wird im Rahmen der Erfindung insbesondere verstanden, dass ein Sensor bzw. ein Detektionskopf der Sensorvorrichtung in der Gasführungsvorrichtung angeordnet ist. Demnach kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Sensorvorrichtung in die Gasführungsvorrichtung hineinragt und/oder einen Teil einer Wandung der Gasführungsvorrichtung bildet. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise das in der Gasführungsvorrichtung angeordnete Zellgas besser und somit schon in sehr geringen Konzentrationen frühzeitig detektierbar ist.According to a preferred further development of the invention, it can be provided in the case of a battery module that the sensor device is arranged completely or partially in the gas routing device. In the context of the invention, this is understood in particular to mean that a sensor or a detection head of the sensor device is arranged in the gas guide device. Accordingly, it can be provided according to the invention that the sensor device protrudes into the gas guide device and / or forms part of a wall of the gas guide device. This has the advantage that, with simple means and in a cost-effective manner, the cell gas arranged in the gas guiding device can be detected better and thus at an early stage even in very low concentrations.

Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Sensorvorrichtung einen Detektorschwimmer zum Schwimmen auf dem Kühlfluid und/oder mindestens eine Detektorlamelle und/oder ein Spektrometer zum Detektieren des Zellgases in der Gasführungsvorrichtung aufweist. Unter einem Detektorschwimmer wird im Rahmen der Erfindung eine Vorrichtung verstanden, welche zum Schwimmen auf dem Kühlfluid ausgebildet ist. Hierbei ist die Gasführungsvorrichtung vorzugsweise derart ausgebildet, dass durch einen Anstieg des Zellgases das Kühlfluid aus der Gasführungsvorrichtung verdrängt wird und ein Kühlfluidpegel in der Gasführungsvorrichtung somit sinkt. Dies ist mittels des Detektorschwimmers detektierbar. Unter einer Detektorlamelle wird im Rahmen der Erfindung eine Vorrichtung verstanden, die innerhalb der Gasführungsvorrichtung angeordnet ist und in Abhängigkeit des umgebenden Mediums, wie beispielsweise Kühlfluid und Zellgas, unterschiedlich auslenkbar ist. Diese Auslenkung ist beispielsweise mittels eines Stromkreises detektierbar, welcher durch die Detektorlamelle öffenbar sowie schließbar ist. Vorzugsweise weist die Sensorvorrichtung mehrere solcher Detektorlamellen auf, um eine Empfindlichkeit der Sensorvorrichtung zu erhöhen. Als Spektrometer ist im Rahmen der Erfindung ein IR-Spektrometer bevorzugt. Mittels eines Spektrometers lassen sich genaue Aussagen über die Art des detektierten Gases treffen. Somit ist auch ermittelbar, ob es sich bei dem detektierten Gas um Zellgas oder von außen eingeströmte Umgebungsluft handelt. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine zuverlässige Detektion von Zellgas bereitgestellt ist.It is preferred according to the invention that the sensor device has a detector float for swimming on the cooling fluid and / or at least one detector lamella and / or a spectrometer for detecting the cell gas in the gas guide device. In the context of the invention, a detector float is understood to mean a device which is designed to float on the cooling fluid. In this case, the gas routing device is preferably designed such that the cooling fluid is displaced from the gas routing device by an increase in the cell gas and a cooling fluid level in the gas routing device thus falls. This can be detected by means of the detector float. In the context of the invention, a detector lamella is understood to mean a device which is arranged within the gas guiding device and can be deflected differently depending on the surrounding medium, such as, for example, cooling fluid and cell gas. This deflection can be detected, for example, by means of a circuit which can be opened and closed by the detector lamella. The sensor device preferably has a plurality of such detector lamellae in order to increase the sensitivity of the sensor device. An IR spectrometer is preferred as the spectrometer in the context of the invention. Using a spectrometer, precise statements can be made about the type of gas detected. It can thus also be determined whether the detected gas is cell gas or ambient air flowing in from the outside. This has the advantage that reliable detection of cell gas is provided with simple means and in a cost-effective manner.

Weiter bevorzugt weist das Modulgehäuse einen Gehäusedeckel mit einer dem Modulinnenraum zugewandten Deckelinnenseite auf, wobei sich die mindestens eine Gasführungsvorrichtung auf der Deckelinnenseite erstreckt. Unter einem Gehäusedeckel wird im Rahmen der Erfindung eine den Modulinnenraum nach oben abgrenzende Gehäusewandung verstanden. Der Gehäusedeckel kann abnehmbar oder mit einer oder mehreren benachbarten Gehäusewandungen fest, insbesondere unlösbar, verbunden sein. Die Gasführungsvorrichtung ist vorzugsweise derart am Gehäusedeckel angeordnet, dass die Gasführungsvorrichtung vom Rand, vorzugsweise von Ecken, des Gehäusedeckels zu einem Flächenmittelpunkt des Gehäusedeckels verläuft. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein Konzentrieren des Zellgases innerhalb des Modulinnenraums und somit eine verbesserte Detektion des Zellgases gewährleistet ist.The module housing further preferably has a housing cover with an inside of the cover facing the module interior, the at least one gas guide device extending on the inside of the cover. In the context of the invention, a housing cover is understood to mean a housing wall that delimits the module interior at the top. The housing cover can be detachable or fixedly, in particular permanently, connected to one or more adjacent housing walls. The gas routing device is preferably arranged on the housing cover in such a way that the gas routing device runs from the edge, preferably from corners, of the housing cover to a surface center point of the housing cover. This has the advantage of being easy to use as well as in an inexpensive manner Concentration of the cell gas inside the module interior and thus an improved detection of the cell gas is guaranteed.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Deckelinnenseite konkav und/oder pyramidenförmig oder kegelförmig ausgebildet. Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass der gesamte Gehäusedeckel konkav und/oder pyramidenförmig oder kegelförmig ausgebildet ist. Eine derartige Wölbung bzw. Schräge des Gehäusedeckels hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein Konzentrieren des Zellgases innerhalb des Modulinnenraums und somit eine verbesserte Detektion des Zellgases gewährleistet ist.In a particularly preferred embodiment of the invention, the inside of the cover is concave and / or pyramidal or conical. According to the invention, it can be provided that the entire housing cover is concave and / or pyramidal or conical. Such a curvature or incline of the housing cover has the advantage that a concentration of the cell gas within the module interior and thus an improved detection of the cell gas is ensured with simple means and in a cost-effective manner.

Vorzugsweise weist die Deckelinnenseite eine Beschichtung auf. Die Beschichtung ist vorzugsweise als Nanobeschichtung ausgebildet. Weiter bevorzugt ist die Beschichtung z.B. hydrophil oder lipophil ausgebildet, um ein Benetzen der Deckelinnenseite mit Kühlfluid zu begünstigen und somit ein Vorbeiströmen des Zellgases zu verbessern. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein Konzentrieren des Zellgases innerhalb des Modulinnenraums und somit eine verbesserte Detektion des Zellgases gewährleistet ist.The inside of the lid preferably has a coating. The coating is preferably designed as a nano-coating. More preferably, the coating is, for example, hydrophilic or lipophilic, in order to promote wetting of the inside of the lid with cooling fluid and thus to improve the flow of cell gas. This has the advantage that a concentration of the cell gas within the module interior and thus an improved detection of the cell gas is ensured with simple means and in a cost-effective manner.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Gasführungsvorrichtung eine umfänglich geschlossene Gasführungsleitung oder einen längsseitlich offenen Gasführungskanal auf. Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Gasführungsvorrichtung teilweise als Gasführungsleitung und teilweise als Gasführungskanal ausgebildet ist. Eine Gasführungsleitung ist im Rahmen der Erfindung eine Vorrichtung, welche einen Gaseinlass und einen Gasauslass aufweist und zum Leiten des Zellgases vom Gaseinlass zum Gasauslass ausgebildet ist. Ein Gasführungskanal ist zum Aufnehmen von Zellgas über die offene Seite ausgebildet. Der Gasführungskanal ist vorzugsweise derart angeordnet, dass die offene Seite nach unten weist, sodass nach oben strömendes Zellgas in den Gasführungskanal strömen kann, wobei bei besonders großen Zellgasströmen auch Zellgas über die offene Seite aus dem Gasführungskanal ausströmen kann. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein Konzentrieren des Zellgases innerhalb des Systeminnenraums und somit eine verbesserte Detektion des Zellgases gewährleistet ist.According to a preferred embodiment of the invention, the gas routing device has a circumferentially closed gas routing line or a gas routing channel open on the longitudinal side. According to the invention, it can be provided that the gas guide device is designed partly as a gas guide line and partly as a gas guide channel. In the context of the invention, a gas guide line is a device which has a gas inlet and a gas outlet and is designed to guide the cell gas from the gas inlet to the gas outlet. A gas guide channel is designed to receive cell gas via the open side. The gas guide channel is preferably arranged such that the open side points downwards so that cell gas flowing upwards can flow into the gas guide channel, with cell gas also being able to flow out of the gas guide channel via the open side in the case of particularly large cell gas flows. This has the advantage that a concentration of the cell gas within the system interior and thus an improved detection of the cell gas is ensured with simple means and in a cost-effective manner.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Batteriesystem gelöst, Das Batteriesystem weist einen von einem Systemgehäuse gebildeten Systeminnenraum sowie mehrere im Systeminnenraum angeordnete Batteriemodule auf. Erfindungsgemäß ist mindestens eines der Batteriemodule als erfindungsgemäßes Batteriemodul ausgebildet.According to a second aspect of the invention, the object is achieved by a battery system. The battery system has a system interior formed by a system housing and a plurality of battery modules arranged in the system interior. According to the invention, at least one of the battery modules is designed as a battery module according to the invention.

Vorzugsweise sind mehrere oder sämtliche Batteriemodule als erfindungsgemäße Batteriemodule ausgebildet. Hierbei ist es bevorzugt, dass die Gasführungsvorrichtungen mehrerer Batteriemodule miteinander fluidkommunizierend gekoppelt sind. Weiter bevorzugt weisen mindestens zwei Batteriemodule eine gemeinsame Sensorvorrichtung auf, sodass Herstellungskosten des Batteriesystems reduziert sind.Several or all of the battery modules are preferably designed as battery modules according to the invention. It is preferred here that the gas routing devices of a plurality of battery modules are coupled to one another in a fluid-communicating manner. More preferably, at least two battery modules have a common sensor device, so that manufacturing costs of the battery system are reduced.

Bei dem erfindungsgemäßen Batteriesystem ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einem Batteriemodul gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat das erfindungsgemäße Batteriesystem gegenüber herkömmlichen Batteriesystemen den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine Konzentration des ausströmenden Zellgases der Batteriezellen an der Sensorvorrichtung bewirkbar ist, sodass bereits geringe Mengen an Zellgas frühzeitig, nämlich bereits innerhalb des Modulinnenraums, und ohne Zeitverzögerung zuverlässig detektierbar sind. Durch das frühzeitige Detektieren des Zellgases sind Gegenmaßnahmen, wie beispielsweise eine Verstärkung der Kühlung und/oder Abschaltung eines oder mehrerer Batteriemodule oder dergleichen, durch ein Batteriemanagementsystem des Batteriesystems durchführbar. Auf diese Weise sind weitere Schäden am Batteriesystem sowie Folgeschäden am Kraftfahrzeug deutlich zuverlässiger vermeidbar als bei herkömmlichen Kraftfahrzeugen mit bekannten Batteriesystemen.The battery system according to the invention has all the advantages that have already been described for a battery module according to the first aspect of the invention. Accordingly, the battery system according to the invention has the advantage over conventional battery systems that the outflowing cell gas of the battery cells can be concentrated on the sensor device with simple means and in a cost-effective manner, so that even small amounts of cell gas early, namely already within the module interior, and can be reliably detected without a time delay. By detecting the cell gas at an early stage, countermeasures, such as, for example, increasing the cooling and / or switching off one or more battery modules or the like, can be carried out by a battery management system of the battery system. In this way, further damage to the battery system and consequential damage to the motor vehicle can be avoided significantly more reliably than in conventional motor vehicles with known battery systems.

Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Batteriemodule vom Kühlfluid umspült sind, wobei im Systeminnenraum außerhalb der Batteriemodule mindestens eine Gasführungsvorrichtung zum Führen von Zellgas sowie mindestens eine Sensorvorrichtung angeordnet sind, und wobei die Sensorvorrichtung zum Detektieren von Zellgas in der mindestens einen Gasführungsvorrichtung ausgebildet ist. Ein derartiges Batteriesystem weist eine verbesserte Kühlung der Batteriemodule auf, da das Kühlfluid die Batteriemodule sowohl von außen als auch von innen umspült. Eine zusätzliche Gasführungsvorrichtung sowie eine zusätzliche Sensorvorrichtung außerhalb der Batteriemodule haben den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein Konzentrieren des Zellgases innerhalb des Systeminnenraums und somit eine verbesserte Detektion des Zellgases gewährleistet ist. Ferner ist hierdurch eine Redundanz bereitgestellt, durch welche eine Betriebssicherheit des Batteriesystems weiter verbessert ist.It is preferred according to the invention that the battery modules are bathed in the cooling fluid, with at least one gas routing device for guiding cell gas and at least one sensor device being arranged in the system interior outside the battery modules, and with the sensor device for detecting cell gas being formed in the at least one gas routing device. Such a battery system has improved cooling of the battery modules, since the cooling fluid washes around the battery modules both from the outside and from the inside. An additional gas routing device and an additional sensor device outside the battery modules have the advantage that the cell gas is concentrated within the system interior and thus improved detection of the cell gas is ensured with simple means and in a cost-effective manner. Furthermore, this provides a redundancy through which the operational reliability of the battery system is further improved.

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug gelöst. Das Kraftfahrzeug weist ein Antriebssystem mit einem Elektromotor auf. Erfindungsgemäß weist das Kraftfahrzeug ein erfindungsgemäßes Batteriemodul oder ein erfindungsgemäßes Batteriesystem auf. Das Kraftfahrzeug ist vorzugsweise als Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug ausgebildet.According to a third aspect of the invention, the object is achieved by a motor vehicle. The motor vehicle has a drive system with an electric motor. According to the invention, the motor vehicle has a battery module according to the invention or a battery system according to the invention. The motor vehicle is preferably designed as an electric vehicle or a hybrid vehicle.

Der Elektromotor ist vorzugsweise zum Antreiben des Kraftfahrzeugs ausgebildet. Demnach ist der Elektromotor vorzugsweise als Hilfselektromotor zum Unterstützen eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs zum gemeinsamen Antreiben des Kraftfahrzeugs und/oder als Antriebselektromotor zum alleinigen Antreiben des Kraftfahrzeugs ausgebildet.The electric motor is preferably designed to drive the motor vehicle. Accordingly, the electric motor is preferably used as an auxiliary electric motor for supporting an internal combustion engine of the motor vehicle for jointly driving the motor vehicle and / or as Drive electric motor designed for the sole purpose of driving the motor vehicle.

Das Batteriemodul bzw. Batteriesystem ist vorzugsweise zum bereitstellen der elektrischen Energie zum Betreiben des Elektromotors ausgebildet.The battery module or battery system is preferably designed to provide the electrical energy for operating the electric motor.

Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einem Batteriemodul gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung sowie zu einem Batteriesystem gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug gegenüber herkömmlichen Kraftfahrzeugen den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine Konzentration des ausströmenden Zellgases der Batteriezellen an der Sensorvorrichtung bewirkbar ist, sodass bereits geringe Mengen an Zellgas frühzeitig, nämlich bereits innerhalb des Modulinnenraums oder Systeminnenraums, und ohne Zeitverzögerung zuverlässig detektierbar sind. Durch das frühzeitige Detektieren des Zellgases sind Gegenmaßnahmen, wie beispielsweise eine Verstärkung der Kühlung und/oder Abschaltung einer oder mehrerer Batteriezellen bzw. eines oder mehrerer Batteriemodule oder dergleichen, durch ein Batteriemanagementsystem des Batteriemoduls bzw. des Batteriesystems durchführbar. Auf diese Weise sind weitere Schäden am Batteriemodul bzw. Batteriesystemsowie Folgeschäden am Kraftfahrzeug deutlich zuverlässiger vermeidbar als bei herkömmlichen Kraftfahrzeugen mit bekannten Batteriemodulen bzw. Batteriesystemen.The motor vehicle according to the invention has all the advantages that have already been described for a battery module according to the first aspect of the invention and for a battery system according to the second aspect of the invention. Accordingly, the motor vehicle according to the invention has the advantage over conventional motor vehicles that the outflowing cell gas of the battery cells can be concentrated on the sensor device with simple means and in a cost-effective manner, so that even small amounts of cell gas early, namely already within the module interior or system interior , and can be reliably detected without a time delay. By detecting the cell gas at an early stage, countermeasures such as intensifying the cooling and / or switching off one or more battery cells or one or more battery modules or the like can be carried out by a battery management system of the battery module or the battery system. In this way, further damage to the battery module or battery system and consequential damage to the motor vehicle can be avoided in a significantly more reliable manner than in conventional motor vehicles with known battery modules or battery systems.

Ein erfindungsgemäßes Batteriemodul, ein erfindungsgemäßes Batteriesystem sowie ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:

  • 1 in einer perspektivischen Ansicht ein Batteriemodul gemäß einer bevorzugten ersten Ausführungsform,
  • 2 in einer Seitenansicht das Batteriemodul aus 1,
  • 3 in einer perspektivischen Ansicht ein Batteriemodul gemäß einer bevorzugten zweiten Ausführungsform,
  • 4 in einer Seitenansicht das Batteriemodul aus 3,
  • 5 in einer Draufsicht eine Deckelinnenseite eines Gehäusedeckels gemäß der bevorzugten zweiten Ausführungsform, und
  • 6 in einer Seitenansicht eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.
A battery module according to the invention, a battery system according to the invention and a motor vehicle according to the invention are explained in more detail below with reference to drawings. They each show schematically:
  • 1 in a perspective view a battery module according to a preferred first embodiment,
  • 2 in a side view of the battery module 1 ,
  • 3 in a perspective view a battery module according to a preferred second embodiment,
  • 4th in a side view of the battery module 3 ,
  • 5 a top view of a cover inside of a housing cover according to the preferred second embodiment, and
  • 6th in a side view a preferred embodiment of a motor vehicle according to the invention.

Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 6 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.Elements with the same function and mode of operation are in the 1 until 6th each provided with the same reference numerals.

In 1 ist ein Batteriemodul 1 gemäß einer bevorzugten ersten Ausführungsform schematisch in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. 2 zeigt das Batteriemodul 1 aus 1 schematisch in einer Seitenansicht. Das Batteriemodul 1 weist ein Modulgehäuse 3 mit einer Gehäusewandung 4 auf, welches einen Modulinnenraum 5 umfasst. Eine obere Gehäusewandung 4 ist als Gehäusedeckel 12 ausgebildet. Der Gehäusedeckel 12 ist im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet. Im Modulinnenraum 5 sind mehrere Batteriezellen 6 angeordnet. Die Batteriezellen 6 sind von einem flüssigen Kühlfluid umgeben.In 1 is a battery module 1 according to a preferred first embodiment shown schematically in a perspective view. 2 shows the battery module 1 the end 1 schematically in a side view. The battery module 1 has a module housing 3 with a housing wall 4th on which a module interior 5 includes. An upper case wall 4th is as a housing cover 12th educated. The housing cover 12th is essentially plate-shaped. In the module interior 5 are several battery cells 6th arranged. The battery cells 6th are surrounded by a liquid cooling fluid.

An senkrechten Kanten des Modulgehäuses 3 sind im Modulinnenraum 5 mehrere Gasführungsvorrichtungen 7 angeordnet, welche sich nach oben über den Gehäusedeckel 12 hinaus erstrecken. Die Gasführungsvorrichtungen 7 sind als umfänglich geschlossene Gasführungsleitungen 14 ausgebildet, wobei die Gasführungsleitungen 14 vorzugsweise Öffnungen zum Aufnehmen des Zellgases von den Batteriezellen 6 aufweisen. Exemplarisch sind an den Gasführungsvorrichtungen 7 unterschiedliche Sensorvorrichtungen 8, wie beispielsweise ein Detektorschwimmer 9, zwei Detektorlamellen 10 sowie ein Spektrometer 11 angeordnet. Gemäß alternativen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Batteriemoduls 1 können auch mehrere gleiche oder ausschließlich gleiche Sensorvorrichtungen 8 bei einem Batteriemodul 1 verwendet werden.On the vertical edges of the module housing 3 are in the module interior 5 several gas guiding devices 7th arranged, which is up over the housing cover 12th extend beyond. The gas guiding devices 7th are as completely closed gas ducts 14th formed, the gas guide lines 14th preferably openings for receiving the cell gas from the battery cells 6th exhibit. Examples are on the gas routing devices 7th different sensor devices 8th such as a detector float 9 , two detector blades 10 as well as a spectrometer 11 arranged. According to alternative embodiments of the battery module according to the invention 1 several identical or exclusively identical sensor devices can also be used 8th with a battery module 1 be used.

In 3 ist ein Batteriemodul 1 gemäß einer bevorzugten zweiten Ausführungsform schematisch in einer perspektivischen Ansicht abgebildet. 4 zeigt das Batteriemodul 1 aus 3 schematisch in einer Seitenansicht. In dieser bevorzugten zweiten Ausführungsform ist der Gehäusedeckel 12 pyramidenförmig ausgebildet, wobei die Gasführungsvorrichtungen 7 durch Innenkanten des Gehäusedeckels 12 als Gasführungskanäle 15 ausgebildet sind und somit von unteren Ecken des Gehäusedeckels 12 zu einer Spitze 19 des Gehäusedeckels 12 verlaufen. Weitere Gasführungsvorrichtungen 7 sind ebenfalls als Gasführungskanäle 15 ausgebildet und verlaufen von den Mitten von unteren Kanten 20 des Gehäusedeckels 13 zur Spitze 19.In 3 is a battery module 1 according to a preferred second embodiment shown schematically in a perspective view. 4th shows the battery module 1 the end 3 schematically in a side view. In this preferred second embodiment, the housing cover is 12th pyramid-shaped, the gas guide devices 7th through inner edges of the housing cover 12th as gas ducts 15th are formed and thus from the lower corners of the housing cover 12th to a tip 19th of the housing cover 12th get lost. Further gas routing devices 7th are also used as gas ducts 15th formed and extend from the centers of lower edges 20th of the housing cover 13th to the top 19th .

In 5 ist eine Deckelinnenseite 13 eines Gehäusedeckels 12 gemäß der bevorzugten zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Batteriemoduls 1 schematisch dargestellt. In dieser Ansicht sind die als Gasführungskanäle 15 ausgebildeten Gasführungsvorrichtungen 7, welche sich von den unteren Kanten 20 zur Spitze 19 hin erstrecken, besonders deutlich erkennbar. An der Spitze 19 ist die Sensorvorrichtung 8 angeordnet. Aufsteigendes Zellgas ist über die Gasführungsvorrichtungen 7 zur Spitze 19 und somit zur Sensorvorrichtung 8 leitbar.In 5 is the inside of the lid 13th a housing cover 12th according to the preferred second embodiment of the battery module according to the invention 1 shown schematically. In this view they are used as gas ducts 15th trained gas guiding devices 7th which stand out from the lower edges 20th to the top 19th extend towards, particularly clearly recognizable. At the top 19th is the sensor device 8th arranged. Ascending cell gas is via the gas guide devices 7th to the top 19th and thus to the sensor device 8th steerable.

6 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 2 schematisch in einer Seitenansicht. Das Kraftfahrzeug 2 weist ein Antriebssystem 17 mit einem Elektromotor 18 und einem erfindungsgemäßen Batteriesystem 16 auf. Das Batteriesystem 16 weist ein Systemgehäuse 21 auf, welches einen Systeminnenraum 22 bildet. Im Systeminnenraum 22 sind mehrere erfindungsgemäße Batteriemodule 1 angeordnet. 6th shows a preferred embodiment of a motor vehicle according to the invention 2 schematically in a side view. The car 2 exhibits a drive system 17th with an electric motor 18th and a battery system according to the invention 16 on. The battery system 16 has a system case 21 on which a system interior 22nd forms. In the system interior 22nd are several battery modules according to the invention 1 arranged.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
BatteriemodulBattery module
22
KraftfahrzeugMotor vehicle
33
ModulgehäuseModule housing
44th
GehäusewandungHousing wall
55
ModulinnenraumModule interior
66th
BatteriezelleBattery cell
77th
GasführungsvorrichtungGas guiding device
88th
SensorvorrichtungSensor device
99
DetektorschwimmerDetector float
1010
DetektorlamelleDetector lamella
1111
Spektrometerspectrometer
1212th
GehäusedeckelHousing cover
1313th
DeckelinnenseiteInside of the lid
1414th
GasführungsleitungGas duct
1515th
GasführungskanalGas duct
1616
BatteriesystemBattery system
1717th
AntriebssystemDrive system
1818th
ElektromotorElectric motor
1919th
Spitzetop
2020th
untere Kantelower edge
2121
SystemgehäuseSystem housing
2222nd
SysteminnenraumSystem interior

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • US 2012/0133521 A1 [0009]US 2012/0133521 A1 [0009]
  • US 2018/0287223 A1 [0009]US 2018/0287223 A1 [0009]
  • US 2013/0330577 A1 [0009]US 2013/0330577 A1 [0009]
  • US 2014/0045036 A1 [0010]US 2014/0045036 A1 [0010]
  • US 2017/0162923 A1 [0010]US 2017/0162923 A1 [0010]

Claims (10)

Batteriemodul (1) für ein Batteriesystem (16) für ein Kraftfahrzeug (2), aufweisend ein Modulgehäuse (3) mit einem durch eine Gehäusewandung (4) gebildeten Modulinnenraum (5), mehrere im Modulinnenraum (5) angeordnete Batteriezellen (6) und ein Kühlfluid zum Kühlen der Batteriezellen (6), wobei die Batteriezellen (6) vom Kühlfluid umspült sind, dadurch gekennzeichnet, dass im Modulinnenraum (5) mindestens eine Gasführungsvorrichtung (7) zum Führen von Zellgas sowie mindestens eine Sensorvorrichtung (8) angeordnet sind, wobei die Sensorvorrichtung (8) zum Detektieren von Zellgas in der mindestens einen Gasführungsvorrichtung (7) ausgebildet ist.A battery module (1) for a battery system (16) for a motor vehicle (2), comprising a module housing (3) with a module interior (5) formed by a housing wall (4), a plurality of battery cells (6) arranged in the module interior (5) and a Cooling fluid for cooling the battery cells (6), the battery cells (6) being bathed in the cooling fluid, characterized in that at least one gas routing device (7) for routing cell gas and at least one sensor device (8) are arranged in the module interior (5), wherein the sensor device (8) is designed for detecting cell gas in the at least one gas guide device (7). Batteriemodul (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (8) vollständig oder teilweise in der Gasführungsvorrichtung (7) angeordnet ist.Battery module (1) Claim 1 , characterized in that the sensor device (8) is arranged completely or partially in the gas guide device (7). Batteriemodul (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (8) einen Detektorschwimmer (9) zum Schwimmen auf dem Kühlfluid und/oder mindestens eine Detektorlamelle (10) und/oder ein Spektrometer (11) zum Detektieren des Zellgases in der Gasführungsvorrichtung (7) aufweist.Battery module (1) Claim 1 or 2 , characterized in that the sensor device (8) has a detector float (9) for swimming on the cooling fluid and / or at least one detector lamella (10) and / or a spectrometer (11) for detecting the cell gas in the gas guide device (7). Batteriemodul (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modulgehäuse (3) einen Gehäusedeckel (12) mit einer dem Modulinnenraum (5) zugewandten Deckelinnenseite (13) aufweist, wobei sich die mindestens eine Gasführungsvorrichtung (7) auf der Deckelinnenseite (13) erstreckt.Battery module (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the module housing (3) has a housing cover (12) with an inside (13) of the cover facing the module interior (5), the at least one gas guide device (7) being on the inside of the cover (13) extends. Batteriemodul (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckelinnenseite (13) konkav und/oder pyramidenförmig oder kegelförmig ausgebildet ist.Battery module (1) Claim 4 , characterized in that the inside of the lid (13) is concave and / or pyramidal or conical. Batteriemodul (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckelinnenseite (13) eine Beschichtung aufweist.Battery module (1) Claim 4 or 5 , characterized in that the inside of the lid (13) has a coating. Batteriemodul (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasführungsvorrichtung (7) eine umfänglich geschlossene Gasführungsleitung (14) oder einen längsseitlich offenen Gasführungskanal (15) aufweist.Battery module (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the gas routing device (7) has a circumferentially closed gas routing line (14) or a gas routing channel (15) open on the longitudinal side. Batteriesystem (16) für ein Kraftfahrzeug (2), aufweisend einen von einem Systemgehäuse (21) gebildeten Systeminnenraum (22) sowie mehrere im Systeminnenraum (22) angeordnete Batteriemodule (1), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Batteriemodule (1) als Batteriemodul (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche ausgebildet ist.Battery system (16) for a motor vehicle (2), comprising a system interior (22) formed by a system housing (21) and a plurality of battery modules (1) arranged in the system interior (22), characterized in that at least one of the battery modules (1) is used as a battery module (1) is designed according to one of the preceding claims. Batteriesystem (16) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriemodule (1) vom Kühlfluid umspült sind, wobei im Systeminnenraum (22) außerhalb der Batteriemodule (1) mindestens eine Gasführungsvorrichtung (7) zum Führen von Zellgas sowie mindestens eine Sensorvorrichtung (8) angeordnet sind, wobei die Sensorvorrichtung (8) zum Detektieren von Zellgas in der mindestens einen Gasführungsvorrichtung (7) ausgebildet ist.Battery system (16) Claim 8 , characterized in that the battery modules (1) are bathed in the cooling fluid, with at least one gas guide device (7) for guiding cell gas and at least one sensor device (8) being arranged in the system interior (22) outside the battery modules (1), the sensor device (8) is designed to detect cell gas in the at least one gas guiding device (7). Kraftfahrzeug (2), aufweisend ein Antriebssystem (17) mit einem Elektromotor (18), dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebssystem (17) ein Batteriemodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder ein Batteriesystem (16) nach einem der Ansprüche 8 oder 9 aufweist.Motor vehicle (2), having a drive system (17) with an electric motor (18), characterized in that the drive system (17) has a battery module (1) according to one of the Claims 1 until 7th or a battery system (16) according to one of the Claims 8 or 9 having.
DE102020112110.5A 2020-05-05 2020-05-05 Battery module with cell gas supply, battery system and motor vehicle Pending DE102020112110A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020112110.5A DE102020112110A1 (en) 2020-05-05 2020-05-05 Battery module with cell gas supply, battery system and motor vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020112110.5A DE102020112110A1 (en) 2020-05-05 2020-05-05 Battery module with cell gas supply, battery system and motor vehicle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020112110A1 true DE102020112110A1 (en) 2021-11-11

Family

ID=78231899

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020112110.5A Pending DE102020112110A1 (en) 2020-05-05 2020-05-05 Battery module with cell gas supply, battery system and motor vehicle

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102020112110A1 (en)

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008043808A1 (en) 2008-11-18 2010-05-20 Robert Bosch Gmbh battery
US20100285346A1 (en) 2009-05-06 2010-11-11 Gm Global Technology Operations, Inc. Battery assembly with immersed cell temperature regulating
US20120133521A1 (en) 2010-11-29 2012-05-31 Apple Inc. Fault detection and monitoring in batteries
DE102011002631A1 (en) 2011-01-13 2012-07-19 Sb Limotive Company Ltd. Battery cell module, method for producing a battery cell module and battery and motor vehicle
DE102011079037A1 (en) 2011-07-12 2013-01-17 Sb Limotive Company Ltd. Battery cell module, method for operating a battery cell module and battery and motor vehicle
US20130330577A1 (en) 2012-06-11 2013-12-12 Nucleus Scientific, Inc. Dynamic pressure control in a battery assembly
US20140045036A1 (en) 2012-08-13 2014-02-13 Li-Tec Battery Gmbh Converter cell comprising a cell housing, a battery with at least two such converter cells and a method of manufacturing a converter cell
DE102013210150A1 (en) 2013-05-31 2014-12-04 Robert Bosch Gmbh Method and device for increasing the safety when using battery cells
DE102013213877A1 (en) 2013-07-16 2015-01-22 Robert Bosch Gmbh Battery system comprising at least one battery cell and a battery case
DE102013218489A1 (en) 2013-09-16 2015-03-19 Robert Bosch Gmbh Battery module and battery pack
US20170162923A1 (en) 2014-01-21 2017-06-08 Microvast Power Systems Co.,Ltd. Liquid-cooled battery pack system
US20180287223A1 (en) 2017-03-31 2018-10-04 Bordrin Motor Corporation, Inc. Safety structure of a battery pack
DE102017219025A1 (en) 2017-10-25 2019-04-25 Robert Bosch Gmbh System for detecting critical operating states of electrical energy storage
DE102018215477A1 (en) 2018-09-12 2020-03-12 Audi Ag Battery system, method for temperature control and for pressurizing at least one battery cell of a battery module of such a battery system and motor vehicle with such a battery system

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008043808A1 (en) 2008-11-18 2010-05-20 Robert Bosch Gmbh battery
US20100285346A1 (en) 2009-05-06 2010-11-11 Gm Global Technology Operations, Inc. Battery assembly with immersed cell temperature regulating
US20120133521A1 (en) 2010-11-29 2012-05-31 Apple Inc. Fault detection and monitoring in batteries
DE102011002631A1 (en) 2011-01-13 2012-07-19 Sb Limotive Company Ltd. Battery cell module, method for producing a battery cell module and battery and motor vehicle
DE102011079037A1 (en) 2011-07-12 2013-01-17 Sb Limotive Company Ltd. Battery cell module, method for operating a battery cell module and battery and motor vehicle
US20130330577A1 (en) 2012-06-11 2013-12-12 Nucleus Scientific, Inc. Dynamic pressure control in a battery assembly
US20140045036A1 (en) 2012-08-13 2014-02-13 Li-Tec Battery Gmbh Converter cell comprising a cell housing, a battery with at least two such converter cells and a method of manufacturing a converter cell
DE102013210150A1 (en) 2013-05-31 2014-12-04 Robert Bosch Gmbh Method and device for increasing the safety when using battery cells
DE102013213877A1 (en) 2013-07-16 2015-01-22 Robert Bosch Gmbh Battery system comprising at least one battery cell and a battery case
DE102013218489A1 (en) 2013-09-16 2015-03-19 Robert Bosch Gmbh Battery module and battery pack
US20170162923A1 (en) 2014-01-21 2017-06-08 Microvast Power Systems Co.,Ltd. Liquid-cooled battery pack system
US20180287223A1 (en) 2017-03-31 2018-10-04 Bordrin Motor Corporation, Inc. Safety structure of a battery pack
DE102017219025A1 (en) 2017-10-25 2019-04-25 Robert Bosch Gmbh System for detecting critical operating states of electrical energy storage
DE102018215477A1 (en) 2018-09-12 2020-03-12 Audi Ag Battery system, method for temperature control and for pressurizing at least one battery cell of a battery module of such a battery system and motor vehicle with such a battery system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2612384B1 (en) Battery having a protection for adjacent cells in case of bursting of a battery cell
DE102015013377A1 (en) Temperature control device for a battery system
DE102009046385A1 (en) Battery with degassing system and method for discharging spills
DE102009050515A1 (en) Battery block, for a hybrid motor vehicle, has gas escape tubes from the openings in the cells of plastics with metal conductors to prevent clinging dust and dirt by static electricity
WO2009109346A1 (en) Electrochemical accumulator and vehicle comprising an electrochemical accumulator
DE102013223229A1 (en) Device for the indirect cooling and heating of a battery module of a vehicle
WO2013110359A1 (en) Battery and motor vehicle
DE102013216071A1 (en) Galvanic system comprising a plurality of galvanic cells and a degassing device
DE102007017019A1 (en) Electro-chemical energy storage e.g. lithium-ion-battery, cooling device, has battery area with battery area inlet for supplying outside air to battery area for cooling energy storage, and inner area provided with interior ventilation
DE102013210932A1 (en) Battery housing for receiving battery cells and battery system
DE102008034700A1 (en) Battery for use in e.g. luggage compartment in interior of e.g. hybrid vehicle, has set of battery cells and housing, and pipe attached to opening for discharging gases, where housing exhibits opening
DE102020113086A1 (en) Traction battery having a guide means for a fluid volume flow and a motor vehicle
DE102012222111A1 (en) Battery cell e.g. lithium-ion battery cells used in motor vehicle, has locking portion with channel structure which is adapted to guide gases in cell main portion to degassing vent
DE102018207327A1 (en) Storage device for storing electrical energy for a motor vehicle, and motor vehicle
DE102018207331A1 (en) Memory cell for a memory device of a motor vehicle, memory device for a motor vehicle and motor vehicle
DE102020112110A1 (en) Battery module with cell gas supply, battery system and motor vehicle
DE102018207329A1 (en) Memory cell for a memory device of a motor vehicle, memory device for a motor vehicle and motor vehicle
DE102009038422A1 (en) motor vehicle
DE102018000278B4 (en) battery arrangement
DE102013203106A1 (en) Housing for battery cell e.g. lithium ion battery cell, has gastight and fluid-conductive connected channel portions that are arranged for forming degassing channel, and safety valve that is opened into channel portion
DE102018219433A1 (en) Electrical energy storage cell, electrical energy storage and device
DE102018207332A1 (en) Memory cell for a memory device of a motor vehicle, memory device and motor vehicle
DE102013215116A1 (en) Outer shell for a battery system and battery system with outer shell
DE102022118985A1 (en) Electrical energy storage with a temperature-controlled gas outlet
WO2022152550A1 (en) Battery and vehicle having such a battery

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R082 Change of representative

Representative=s name: BALS & VOGEL PATENTANWAELTE PARTG MBB, DE