DE102020129566B3 - Antriebsbatterie - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsbatterie (100) für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse (102), welches mehrere Teilbereiche (122, 124) aufweist, wobei in einem ersten Teilbereich (122) und in einem zweiten Teilbereich (124) jeweils ein oder mehrere Zellmodule (126) angeordnet sind, wobei zur Trennung der Teilbereiche (122, 124) zwischen dem ersten Teilbereich (122) und dem zweiten Teilbereich (124) ein Kompositbauteil (140) angeordnet ist, wobei das Kompositbauteil (140) ein Profilelement (142) aus faserverstärktem Kunststoff, einen Schaumkörper (144) aus einem kompressiblen Schaum und/oder eine Silikonmatte (146) aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Antriebsbatterie für ein Fahrzeug.
  • US 2019 / 0 237 720 A1 betrifft eine Antriebsbatterie mit Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
  • CN 105024030 A offenbart eine Verbundrippe für die Glasfaser-Trennwandplatte einer Batterie, wobei die Rippe einen Schaumbildner enthält.
  • DE 32 28 328 A1 offenbart einen mehrzelligen Bleiakkumulator, welcher einen mit Schaumstoff gefüllten Hohlraum aufweist.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine demgegenüber verbesserte Antriebsbatterie bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
  • Die erfindungsgemäße Antriebsbatterie dient für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Die Antriebsbatterie weist ein Gehäuse auf, welches mehrere Teilbereiche aufweist. In einem ersten Teilbereich und in einem zweiten Teilbereich sind jeweils ein oder mehrere Zellmodule angeordnet. Zur Trennung der Teilbereiche ist zwischen dem ersten Teilbereich und dem zweiten Teilbereich ein Kompositbauteil angeordnet. Das Kompositbauteil weist ein Profilelement aus faserverstärktem Kunststoff und einen Schaumkörper aus einem kompressiblen Schaum und eine Silikonmatte auf.
  • Damit kann eine feuerfeste und/oder gasdichte Trennung der verschiedenen Teilbereiche der Batterie erreicht werden. Eine solche Trennung verbessert bei einem Fehlerfall einer ausgasenden Zelle die Situation erheblich. Die Kurzschlussfestigkeit bei Ausgasung einer Zelle kann optimiert werden.
  • Die Antriebsbatterie bzw. Traktionsbatterie speichert elektrische Energie auf elektrochemischem Wege. Es kann sich dabei um einen Akkumulator handeln, der elektrische Energie aufnehmen (Laden) und abgeben kann (Entladen).
  • Die Antriebsbatterie kann als Lithium-Batterie bzw. Lithium-Akkumulator ausgebildet sein. Diese kann optional als LiX-Batterie bzw. LiX-Akkumulator ausgebildet sein und mindestens einen weiteren Bestandteil (X) aufweisen (Ausgestaltung bspw. als Lithium-Ionen-Akku, Lithium-Polymer-Akku oder dgl.).
  • Wie oben erläutert, können in jedem Teilbereich der Antriebsbatterie jeweils ein oder mehrere Zellmodule angeordnet sein, bspw. in benachbarter Anordnung zueinander aufgereiht. Die Zellmodule können über elektrische Anschlüsse bzw. elektrische Leitungen elektrisch miteinander verbunden sein. Optional können die Zellmodule mit einem ein Kühlmedium führenden Kühlkanal (bspw. Flüssigkeitskühlung) strömungsverbunden sein. Die Zellmodule können ein oder mehrere Zellen aufweisen (bspw. Pouch-Zellen), die in einem Zellmodulgehäuse untergebracht sind. Die einzelnen Zellmodule können (je nach Anzahl der Zellen) eine elektrische Spannung von ca. 40 bis 100 Volt aufweisen.
  • Das Kompositbauteil kann sich entlang des Zwischenraums zwischen den Teilbereichen der Antriebsbatterie durch den Innenraum des Gehäuses erstrecken. Das Kompositbauteil kann in seiner Dimensionierung an den Innenraum des Gehäuses der Antriebsbatterie angepasst sein und bspw. eine Länge von ca. 1.200 mm (Millimeter) aufweisen, insbesondere eine Länge von 1.000 mm bis 1.400 mm.
  • Das Gehäuse der Antriebsbatterie kann einen Rahmen und mit dem Rahmen verbundene bzw. am Rahmen befestigte Verkleidungselemente aufweisen. Der Rahmen kann mehrere Rahmenelemente, insbesondere Rahmenholme, aufweisen, die in ihrer Gesamtheit den Rahmen bilden. Als Verkleidungselemente kann das Gehäuse einen (plattenförmigen oder wannenförmigen) Batterieboden und/oder einen (plattenförmigen oder wannenförmigen) Batteriedeckel aufweisen. Der Batteriedeckel kann am Batterieboden und/oder am Rahmen befestigbar oder befestigt sein.
  • Das Profilelement kann als Hohlprofil ausgebildet sein, bspw. mit einem rechteckigen oder quadratischen Querschnitt.
  • Vorzugsweise kann zwischen den beiden Teilbereichen ein Rahmenelement (bspw. ein Rahmenholm) angeordnet sein, wobei sich das Profilelement angrenzend an das Rahmenelement entlang einer Längsrichtung erstreckt und (mittels Clips) mit dem Rahmenelement verclipst ist. Hiermit ist eine konstruktiv einfache und stabile Befestigung des Profilelements am Rahmenelement geschaffen. Ein Befestigungsvorgang durch Clipsen begünstigt eine automatisierte Montage der Antriebsbatterie.
  • Unabhängig davon können das Rahmenelement, das Profilelement und der Schaumkörper eine Wand bzw. Barriere zwischen den beiden Teilbereichen der Antriebsbatterie bilden.
  • Vorzugsweise kann das Profilelement aus glasfaserverstärktem Kunststoff ausgebildet sein. Hiermit kann eine vergleichsweise leichte und dennoch stabile Ausgestaltung des Profilelements erreicht werden. Das Profilelement besteht aus Kunststoff und Glasfasern, wobei der Anteil an Glasfasern mindestens 30 Prozent betragen kann. Das Profilelement kann derart ausgebildet sein, dass dieses wärmeresistent ist, insbesondere bis zu einer Temperatur von 1000°C (Grad Celsius).
  • Vorzugsweise kann sich der Schaumkörper angrenzend an das Profilelement entlang einer Längsrichtung erstrecken und am Profilelement befestigt sein. Dadurch sind die Ausrichtung und die Anordnung des Schaumkörpers innerhalb des Gehäuses der Antriebsbatterie vorgegeben. Der Schaumkörper kann in seiner Dimensionierung an den Innenraum des Gehäuses der Antriebsbatterie angepasst sein. Der Schaumkörper kann in seiner Länge dem Rahmenelement (bspw. Rahmenholm) entsprechen und bspw. eine Länge von ca. 1.200 mm (Millimeter) aufweisen, insbesondere eine Länge von 1.000 mm bis 1.400 mm.
  • Vorzugsweise kann der Schaumkörper mit dem Profilelement verklebt sein. Dadurch kann eine einfache und stabile Befestigung des Schaumkörpers am Profilelement erreicht werden. Eine solche Befestigung begünstigt zudem die Automatisierbarkeit einer Montage der Antriebsbatterie.
  • Unabhängig davon kann der Schaumkörper aus kompressiblem Schaum ausgebildet sein, der bis 1000°C (Grad Celsius) wärmeresistent ist.
  • Wie bereits angedeutet, kann das Gehäuse einen Deckel (Batteriedeckel) aufweisen, wobei der Schaumkörper zwischen dem Profilelement und dem Batteriedeckel angeordnet und derart ausgebildet ist, dass der Schaumkörper durch den Deckel komprimiert ist. Mit anderen Worten wird der Schaumkörper beim Aufsetzen des Deckels auf das Batteriegehäuse zwischen dem Profilelement und dem Deckel komprimiert. Hiermit kann eine hinreichende Abdichtung zwischen den verschiedenen Teilbereichen der Antriebsbatterie erreicht werden. In Bezug auf den Schaumkörper kann „derart ausgebildet“ bedeuten, dass der Schaumkörper hinsichtlich seiner stofflichen Eigenschaften dazu eingerichtet ist und/oder hinsichtlich seiner Abmessungen derart dimensioniert ist, dass der Schaumkörper durch Aufsetzen des Deckels komprimiert werden kann und zu einer feuerfesten und/oder gasdichten Trennung der Teilbereiche der Antriebsbatterie beiträgt.
  • Vorzugsweise kann die Silikonmatte am Schaumkörper befestigt sein und sich ausgehend vom Schaumkörper (zumindest ein Stück weit) über die Zellmodule hinweg erstrecken. Dies trägt zu einer gasdichten Trennung der Teilbereiche bei. Die Silikonmatte kann sich entlang (bspw. parallel) zur Oberfläche der Zellmodule und/oder des Deckels (Batteriedeckels) erstrecken. Am freien Ende kann die Silikonmatte angefast sein (Silikonmatte verjüngt sich vom Deckel (Batteriedeckel) weg. Kommt es an einem der Zellmodule zum Ausgasen, kann sich die Silikonmatte mit ihrem freien Ende an die Innenseite des Deckels (Batteriedeckel) anlegen (freies Ende der Silikonmatte schwenkt zum Deckel hin). Hieraus ergibt sich eine Dichtwirkung.
  • Vorzugsweise kann die Silikonmatte mit dem Schaumkörper verklebt sein. Dadurch lässt sich eine konstruktiv einfache und stabile Befestigung der Silikonmatte am Schaumkörper erreichen.
  • Die eingangs genannte Aufgabe wird auch durch ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit einer Antriebsbatterie nach einem der voranstehenden Ansprüche gelöst. Hinsichtlich der damit erzielbaren Vorteile sei auf die diesbezüglichen Ausführungen zur Antriebsbatterie verwiesen.
  • Das Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, kann einen elektrischen oder teilelektrischen Antrieb aufweisen. Der Antrieb kann eine elektrische Maschine, ein davon angetriebenes Getriebe und ein, insbesondere durch das Getriebe angetriebenes, Differential aufweisen. Das Differential kann, bspw. mittels Antriebswellen mit Antriebsrädern des Fahrzeugs gekoppelt sein.
  • Zur weiteren Ausgestaltung des Fahrzeugs können die im Zusammenhang mit der Antriebsbatterie beschriebenen oder nachfolgend noch erläuterten Maßnahmen dienen.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt
    • 1 schematisch einen Längsschnitt durch eine Antriebsbatterie; und
    • 2 schematisch einen Querschnitt durch die Antriebsbatterie.
  • In 1 ist schematisch ein Längsschnitt durch eine Antriebsbatterie 100 dargestellt.
  • Die Antriebsbatterie 100 weist ein Gehäuse 102 auf, zu dem ein Rahmen 104 und Verkleidungselemente in Form eines Batteriebodens (nicht gezeigt) und eines Batteriedeckels 106 gehören (vgl. 2). Der Rahmen 104 weist drei entlang einer Längsrichtung 108 orientierte Rahmenholme 110, 112, 114 (Längsholme) und zwei entlang einer Querrichtung 116 orientierte Rahmenholme 118, 120 (Querholme) auf (vgl. 1). Die Rahmenholme 110, 112, 114 sind endseitig jeweils mit den Rahmenholmen 118, 120 verbunden.
  • Die Antriebsbatterie 100 weist einen ersten Teilbereich 122 und einen zweiten Teilbereich 124 auf, wobei in jedem der Teilbereiche 122, 124 mehrere Zellmodule 126, im Beispiel jeweils vier Zellmodule 126, angeordnet sind (vgl. 1). Die Zellmodule 126 sind über elektrische Leitungen 128 elektrisch miteinander verbunden. Im Beispiel sind die Zellmodule 126 mit einem ein Kühlmedium 130 führenden Kühlkanal 132 strömungsverbunden (im Beispiel als Flüssigkeitskühlung ausgebildet). Der Kühlkanal 132 kann bspw. in den Rahmenholm 112 integriert sein.
  • Die Antriebsbatterie 100 kann einen Anschlussbereich 134 aufweisen, in dem elektrische Anschlüsse und/oder Kühlanschlüsse angeordnet sind (nicht gezeigt). Die elektrischen Leitungen 128 können mit den elektrischen Anschlüssen verbunden sein. Der Kühlkanal 132 kann mit den Kühlanschlüssen verbunden sein.
  • Zur Trennung der Teilbereiche 122, 124 ist zwischen dem ersten Teilbereich 122 und dem zweiten Teilbereich 124 ein Kompositbauteil 140 angeordnet (nur in 2 gezeigt). Das Kompositbauteil 140 weist ein Profilelement 142 aus faserverstärktem Kunststoff, einen Schaumkörper 144 aus einem kompressiblen Schaum und eine Silikonmatte 146 auf.
  • Das Kompositbauteil 140 erstreckt sich entlang des Zwischenraums 136 zwischen den Teilbereichen 122, 124 der Antriebsbatterie 100 durch den Innenraum des Gehäuses 102. Das Kompositbauteil 140 ist in seiner Dimensionierung an den Innenraum des Gehäuses 102 der Antriebsbatterie 100 angepasst.
  • Wie bereits angedeutet, ist zwischen den beiden Teilbereichen 122, 124 ein Rahmenelement in Form eines Rahmenholms 112 angeordnet, wobei sich das Profilelement 142 angrenzend an das Rahmenelement 112 entlang der Längsrichtung 108 erstreckt und mittels Clips 148 mit dem Rahmenelement 112 verclipst ist (vgl. 2).
  • Das Rahmenelement 112, das Profilelement 142 und der Schaumkörper 144 bilden eine Wand bzw. Barriere zwischen den beiden Teilbereichen 122, 124 der Antriebsbatterie 100.
  • Das Profilelement 142 ist aus glasfaserverstärktem Kunststoff ausgebildet, wobei der Anteil an Glasfasern mindestens 30 Prozent betragen kann. Das Profilelement 142 ist derart ausgebildet, dass dieses wärmeresistent ist, insbesondere bis zu einer Temperatur von 1000°C (Grad Celsius). Im Beispiel ist das Profilelement 142 als Hohlprofil mit einem rechteckigen Querschnitt ausgebildet.
  • Der Schaumkörper 144 erstreckt sich angrenzend an das Profilelement 142 entlang der Längsrichtung 108 und ist am Profilelement 142 befestigt. Der Schaumkörper 144 ist in seiner Dimensionierung an den Innenraum des Gehäuses 102 der Antriebsbatterie 100 angepasst. Der Schaumkörper 144 kann in seiner Länge dem Rahmenelement 112 entsprechen. Im Beispiel ist der Schaumkörper 144 mit dem Profilelement 142 verklebt.
  • Wie bereits angedeutet, weist das Gehäuse 102 einen Deckel bzw. Batteriedeckel 106 auf (vgl. 2), wobei der Schaumkörper 144 zwischen dem Profilelement 142 und dem Batteriedeckel 106 angeordnet und derart ausgebildet ist, dass der Schaumkörper 144 durch den Deckel 106 komprimiert ist. Mit anderen Worten wird der Schaumkörper 144 beim Aufsetzen des Deckels 106 auf das Batteriegehäuse 102 zwischen dem Profilelement 106 und dem Deckel 106 komprimiert.
  • Die Silikonmatte 146 ist am Schaumkörper 144 befestigt und erstreckt sich ausgehend vom Schaumkörper 144 ein Stück weit über die Zellmodule 126 hinweg (vgl. 2). Die Silikonmatte 146 erstreckt sich entlang (bspw. parallel) zur Oberfläche der Zellmodule 126 und/oder des Deckels bzw. Batteriedeckels 106. Im Beispiel ist die Silikonmatte 146 am freien Ende 150 angefast (Silikonmatte 146 verjüngt sich vom Deckel bzw. Batteriedeckel 106 weg. Im Beispiel ist die Silikonmatte 146 mit dem Schaumkörper 144 verklebt.

Claims (9)

  1. Antriebsbatterie (100) für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse (102), welches mehrere Teilbereiche (122, 124) aufweist, wobei in einem ersten Teilbereich (122) und in einem zweiten Teilbereich (124) jeweils ein oder mehrere Zellmodule (126) angeordnet sind, wobei zur Trennung der Teilbereiche (122, 124) zwischen dem ersten Teilbereich (122) und dem zweiten Teilbereich (124) ein Kompositbauteil (140) angeordnet ist und wobei das Kompositbauteil (140) ein Profilelement (142) aus faserverstärktem Kunststoff aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompositbauteil (140) zudem einen Schaumkörper (144) aus einem kompressiblen Schaum und eine Silikonmatte (146) aufweist.
  2. Antriebsbatterie (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Teilbereichen (122, 124) ein Rahmenelement (112) angeordnet ist, wobei sich das Profilelement (142) angrenzend an das Rahmenelement (112) entlang einer Längsrichtung (108) erstreckt und mit dem Rahmenelement (112) verclipst ist.
  3. Antriebsbatterie (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilelement (142) aus glasfaserverstärktem Kunststoff ausgebildet ist.
  4. Antriebsbatterie (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Schaumkörper (144) angrenzend an das Profilelement (142) entlang einer Längsrichtung (108) erstreckt und am Profilelement (142) befestigt ist.
  5. Antriebsbatterie (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumkörper (144) mit dem Profilelement (142) verklebt ist.
  6. Antriebsbatterie (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (102) einen Deckel (106) aufweist, wobei der Schaumkörper (144) zwischen dem Profilelement (112) und dem Deckel (106) angeordnet und derart ausgebildet ist, dass der Schaumkörper (144) durch den Deckel (106) komprimiert ist.
  7. Antriebsbatterie (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Silikonmatte (146) am Schaumkörper (144) befestigt ist und sich ausgehend vom Schaumkörper (144) über die Zellmodule (126) hinweg erstreckt.
  8. Antriebsbatterie (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Silikonmatte (146) mit dem Schaumkörper (144) verklebt ist.
  9. Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einer Antriebsbatterie (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche.
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