DE102020114262A1 - Haltevorrichtung für Batteriezellen - Google Patents

Haltevorrichtung für Batteriezellen Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung für Batteriezellen zum Aufbau eines für elektrisch betriebene Kraftfahrzeuge einsetzbaren Hochvoltspeicher-Moduls, die eine mit einem Ausnehmungsmuster für jede Batteriezelle versehene Isolierplatte umfasst, wobei das Ausnehmungsmuster sowohl Positionierstützen für die Batteriezelle als auch Flussfugen für das Einbringen einer elektrisch isolierenden Klebemasse aufweist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung für Batteriezellen, die in einer Vielzahl zu einem Batteriemodul eines Hochvoltspeichers insbesondere für ein Elektrofahrzeug oder für ein Hybridfahrzeug verbaut werden.
  • STAND DER TECHNIK
  • Zur Bereitstellung elektrischer Energie sind Speicherbatterien, auch als Batterien oder Akkus bezeichnet, bekannt. Zur Versorgung elektrischer Antriebe von Fahrzeugen wird elektrische Energie einer vergleichsweise hohen Spannung von beispielsweise 400 V benötigt und die hierfür verwendeten Speicherbatterien werden auch als Hochvoltspeicher oder Antriebsbatterien bezeichnet. Derartige Hochvoltspeicher sind heute im Allgemeinen nicht als Monoblocks, sondern modular aus einer Vielzahl von Batteriezellen aufgebaut. Dies erhöht die Gestaltungsfreiheit und ermöglicht die Verwendung vergleichsweise kostengünstiger Standardzellen, die als Massenprodukte hergestellt werden können, anstelle von individuellen Spezialanfertigungen. Die Anzahl der eingesetzten Batteriezellen steht in direktem Zusammenhang mit der Reichweite der Elektro- oder Hybridfahrzeuge. In der Praxis kommen als Batteriezellen für die Hochvoltspeicher beispielsweise Rundzellen oder prismatische Batteriezellen zum Einsatz.
  • Ferner werden die Hochvoltspeicher oft im Bereich der Fahrgastzelle oder des Kofferraums eines Fahrzeugs verbaut und nehmen beträchtlichen Raum ein. Es besteht daher eine Herausforderung darin, für die Unterbringung des Hochvoltspeichers eine Gestaltung derart zu finden, dass Fahrgastkomfort und Laderaum möglichst wenig eingeschränkt werden. Es ist daher anzustreben, möglichst derartige Räume zur Unterbringung der Batteriezellen zu verwenden, die sonst keine weitere Verwendung haben und dabei eine große Packungsdichte der Batteriezellen zu erreichen. Eine derartige Haltevorrichtung ist beispielweise aus der DE 10 2016 206 463 A1 bekannt, die insbesondere durch ein Kunststoffgerüst zum Einstecken in die Zwischenräume der Batteriezellen gebildet wird.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Haltevorrichtung für Batteriezellen zu schaffen, die hinsichtlich Kostenaufwand und Bauraumbedarf reduziert ist.
  • Die Erfindung wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsformen bilden die Gegenstände der abhängigen Ansprüche.
  • Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung für Batteriezellen zum Aufbau eines für elektrisch betriebene Kraftfahrzeuge einsetzbaren Hochvoltspeicher-Moduls, die eine mit einem Ausnehmungsmuster für jede Batteriezelle versehene Isolierplatte umfasst, wobei das Ausnehmungsmuster sowohl Positionierstützen für die Batteriezelle als auch Flussfugen für das Einbringen einer elektrisch isolierenden Klebemasse aufweist.
  • Der Erfindung liegen folgende Überlegungen zugrunde:
  • Bekannte Halterungen für Batteriezellen sind meistens aufwändige Steckvorrichtungen. Bei einem Aufbau eines Moduls aus einer Vielzahl von Batteriezellen sind diese über Kühlplatten vor Überhitzung zu schützen. Dabei sind die Batteriezellen von den Kühlplatten elektrisch zu isolieren.
  • Erfindungsgemäß soll zunächst vereinfachend ein elektrisch isolierender Kleber und eine besonders ausgestaltete Isolierplatte als „Halterung“ verwendet werden, wobei gleichzeitig eine zuverlässige Positionierung insbesondere bezüglich der Hochachse erfolgen soll. Weiterhin muss während des Herstellungsprozesses eine maximal mögliche Klebekraft zwischen den Batteriezellen und der Kühlplatte hergestellt werden. Der Kleberfluss muss gleichmäßig und ohne Luftblasen erfolgen. Es soll also sowohl die mechanische Verbindungsfestigkeit als auch die Ableitung von Wärme optimiert werden.
  • Daher umfasst die erfindungsgemäße Haltevorrichtung im Wesentlichen eine mit einem Ausnehmungsmuster für jede Batteriezelle versehene Isolierplatte, wobei das Ausnehmungsmuster sowohl Positionierstützen für die Batteriezelle als auch Flussfugen für das Einbringen eines Klebers aufweist. Die Positionierstützen verhindern einen Kontakt zwischen der Batteriezelle und der Kühlplatte und wirken damit auch elektrisch isolierend. Die Flussfugen sind derart ausgestaltet, dass sie zumindest ein vollständiges Ausfüllen des Hohlraumes mit elektrisch isolierendem Kleber zwischen der auf der Positionierstütze aufliegenden Batteriezellen-Fläche und der Kühlplatte ermöglicht. Vorzugsweise ermöglichen die Flussfugen aber auch eine zumindest teilweise in Hochachse betrachtete seitliche Stütze. Dabei ist die Anwendung bei runden Batteriezellen besonders vorteilhaft, aber nicht darauf beschränkt.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben werden. Die Darstellung in den Figuren ist rein schematisch zu verstehen. In der Zeichnung zeigt
    • 1 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Gesamtanordnung mit einer gehaltenen Batteriezelle,
    • 2 einen Querschnitt der 1 durch die Hochachse (z-Achse) im 120° Winkel (Schnitt A-A) und
    • 3 eine Draufsicht auf das erfindungsgemäße Ausnehmungsmuster in der Isolierplatte ohne Batteriezelle.
  • 1 zeigt eine Batteriezelle 1 in einer mit einem Ausnehmungsmuster versehenen Isolierplatte 3 (Ausschnitt). In 1 sind von oben gesehen nur die Flussfugen 4 für das Einbringen einer Klebemasse 6 (2) zu sehen.
  • 2 zeigt 1 im Schnitt A-A betrachtet. Die Batteriezelle 1 sitzt auf einer Positionierstütze 5 der Isoliermatte 6 auf und ist somit von einer unterhalb der Isoliermatte 3 vorgesehenen Kühlplatte 2 beabstandet. Die Positionierstützen 5 ist also derart ausgestaltet, dass ein Kontakt zwischen der Batteriezelle 1 und der Kühlplatte 2 verhindert wird.
  • In 2 ist zudem eine Flussfuge 4 zu sehen, die derart ausgestaltet ist, dass sie zumindest ein vollständiges Ausfüllen des Hohlraumes zwischen der auf den Positionierstützen 5 aufliegenden Batteriezellen 1 und der Kühlplatte 2 mit Klebemasse 6 sicherstellt. Die Klebemasse ist elektrisch isolierend zu wählen.
  • 3 zeigt alle Positionierstützen 5 (hier 3 bei einer Rundzellenform) und alle Flussfugen 4 (hier 6 bei einer Rundzellenform).
  • Die Flussfugen 4 sind als gleichmäßig verteilte Ausnehmungsnoppen ausgebildet, so dass vorzugsweise ein seitlich stützendes Austreten der Klebemasse 6 vorgenommen werden kann.
  • Die Positionierstützen 5 sind als gleichmäßig verteilte Vertiefungen in Form von Abstandshaltern in der Isolierplatte 3 (einstückig) ausgebildet.
  • Die Anzahl der Flussfugen 4 ist hier vorzugsweise doppelt so groß wie die Anzahl der Positionierstützen 5. Jede Positionierstütze 5 kann zu jeder zweiten Flussfuge 4 unmittelbar benachbart sein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102016206463 A1 [0003]

Claims (10)

  1. Haltevorrichtung für Batteriezellen zum Aufbau eines für elektrisch betriebene Kraftfahrzeuge einsetzbaren Hochvoltspeicher-Moduls umfassend eine mit einem Ausnehmungsmuster für jede Batteriezelle (1) versehene Isolierplatte (3), wobei das Ausnehmungsmuster sowohl Positionierstützen (5) für die Batteriezelle (1) als auch Flussfugen (4) für das Einbringen einer Klebemasse (6) aufweist.
  2. Haltevorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierstützen (5) derart ausgestaltet sind, dass ein Kontakt zwischen der Batteriezelle (1) und einer Kühlplatte (2) verhindert wird.
  3. Haltevorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flussfugen (4) derart ausgestaltet sind, dass sie zumindest ein vollständiges Ausfüllen des Hohlraumes zwischen der auf den Positionierstützen (5) aufliegenden Batteriezellen (1) und der Kühlplatte (2) mit Klebemasse (6) sicherstellt.
  4. Haltevorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flussfugen (4) als gleichmäßig verteilte Ausnehmungsnoppen ausgebildet sind.
  5. Haltevorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierstützen (5) als gleichmäßig verteilte Vertiefungen in Form von Abstandshaltern in der Isolierplatte (3) ausgebildet sind.
  6. Haltevorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Flussfugen (4) ein Vielfaches der Anzahl der Positionierstützen (5) sind.
  7. Haltevorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierstützen (5) und die Flussfugen (4) jeweils in gleicher Anzahl abwechselnd im Ausnehmungsmuster angeordnet sind.
  8. Haltevorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Positionierstütze (5) zu einer Flussfuge (4) unmittelbar benachbart ist.
  9. Haltevorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebemasse (6) über die Flussfugen (4) mit einem zu einer seitlichen Stütze beitragenden Überschuss eingebracht ist.
  10. Fahrzeug mit einem Hochvoltspeicher, der eine Haltevorrichtung für Batteriezellen nach einem der vorangegangenen Ansprüche aufweist.
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