DE102020206980A1 - Battery module with a plurality of battery cells - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul mit einer Mehrzahl an Batteriezellen (2), welche insbesondere als Lithium-Ionen-Batteriezellen (20) ausgebildet sind, wobei die Batteriezellen (2) jeweils einen ersten Spannungsabgriff (31) und einen zweiten Spannungsabgriff (32) aufweisen, und die Mehrzahl an Batteriezellen (2) in einer ersten Anzahl (21) an Batteriezellen (2) und in einer zweiten Anzahl (22) an Batteriezellen (2) angeordnet ist, wobei das Batteriemodul (1) weiterhin eine Parallelplatte (3) aufweist, welche die erste Anzahl (21) an Batteriezellen (2) und/oder die zweite Anzahl (22) an Batteriezellen (2) elektrisch parallel miteinander verbindet, und welche eine Mehrzahl an ersten Öffnungen (41) aufweist, in welchen jeweils eine Batteriezelle (2) der ersten Anzahl (21) an Batteriezellen (2) aufgenommen ist, und welche eine Mehrzahl an zweiten Öffnungen (42) aufweist, in welchen jeweils eine Batteriezelle (2) der zweiten Anzahl (22) an Batteriezellen (2) aufgenommen ist, wobei jeweils ein erster Spannungsabgriff (31) einer Batteriezelle (2) der ersten Anzahl (21) an Batteriezellen (2) und ein zweiter Spannungsabgriff (32) einer Batteriezelle (2) der zweiten Anzahl (22) an Batteriezellen (2) elektrisch leitend miteinander verbunden sind. The invention relates to a battery module with a plurality of battery cells (2), which are designed in particular as lithium-ion battery cells (20), the battery cells (2) each having a first voltage tap (31) and a second voltage tap (32), and the plurality of battery cells (2) is arranged in a first number (21) of battery cells (2) and in a second number (22) of battery cells (2), wherein the battery module (1) furthermore has a parallel plate (3), which connects the first number (21) of battery cells (2) and / or the second number (22) of battery cells (2) electrically in parallel with one another, and which has a plurality of first openings (41) in each of which a battery cell (2 ) the first number (21) of battery cells (2) is received, and which has a plurality of second openings (42) in each of which a battery cell (2) of the second number (22) of battery cells (2) is received, wherein ever Because a first voltage tap (31) of a battery cell (2) of the first number (21) of battery cells (2) and a second voltage tap (32) of a battery cell (2) of the second number (22) of battery cells (2) are electrically connected to one another are.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einem Batteriemodul mit einer Mehrzahl an Batteriezellen nach Gattung des unabhängigen Anspruchs.The invention is based on a battery module with a plurality of battery cells according to the preamble of the independent claim.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass Batteriemodule aus einer Mehrzahl an einzelnen Batteriezellen bestehen können, welche seriell und/oder parallel elektrisch leitend miteinander verschaltet sein können, so dass die einzelnen Batteriezellen zu dem Batteriemodul zusammengeschaltet sind.It is known from the prior art that battery modules can consist of a plurality of individual battery cells, which can be connected to one another in series and / or parallel in an electrically conductive manner, so that the individual battery cells are interconnected to form the battery module.
Weiterhin werden solche Batteriemodule zu Batterien bzw. Batteriesystemen zusammengeschaltet.Furthermore, such battery modules are interconnected to form batteries or battery systems.
Beispielsweise offenbart die Druckschrift
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Ein Batteriemodul mit einer Mehrzahl an Batteriezellen mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs bietet den Vorteil, dass auf einfache und zuverlässige Weise eine erste Anzahl an Batteriezellen und eine zweite Anzahl an Batteriezellen elektrisch seriell miteinander verschaltet werden können, wobei die einzelnen Batteriezellen der ersten Anzahl an Batteriezellen und die einzelnen Batteriezellen der zweiten Anzahl an Batteriezellen elektrisch jeweils parallel miteinander verschaltet sein können.A battery module with a plurality of battery cells with the features of the independent claim offers the advantage that a first number of battery cells and a second number of battery cells can be electrically connected in series with one another in a simple and reliable manner, the individual battery cells of the first number of battery cells and the individual battery cells of the second number of battery cells can each be electrically connected to one another in parallel.
Dazu wird ein Batteriemodul mit einer Mehrzahl an Batteriezellen zur Verfügung gestellt. Die Batteriezellen sind dabei insbesondere als Lithium-Ionen-Batteriezellen ausgebildet. Die Batteriezellen weisen jeweils einen ersten Spannungsabgriff und einen zweiten Spannungsabgriff auf. Insbesondere ist der erste Spannungsabgriff ein negativer Spannungsabgriff und ist der zweite Spannungsabgriff ein positiver Spannungsabgriff.For this purpose, a battery module with a plurality of battery cells is made available. The battery cells are designed in particular as lithium-ion battery cells. The battery cells each have a first voltage tap and a second voltage tap. In particular, the first voltage tap is a negative voltage tap and the second voltage tap is a positive voltage tap.
Weiterhin ist die Mehrzahl an Batteriezellen in einer ersten Anzahl an Batteriezellen und in einer zweiten Anzahl an Batteriezellen angeordnet.Furthermore, the plurality of battery cells is arranged in a first number of battery cells and in a second number of battery cells.
Zudem weist das Batteriemodul eine Parallelplatte auf, welche die erste Anzahl an Batteriezellen und/oder die zweite Anzahl an Batteriezellen elektrisch parallel miteinander verbindet. Insbesondere ist die Parallelplatte aus einem elektrisch leitenden Material, wie beispielsweise einem metallischen Werkstoff und insbesondere einem Werkstoff ausgewählt aus Kupfer, Aluminium und Nickel ausgebildet.In addition, the battery module has a parallel plate which electrically connects the first number of battery cells and / or the second number of battery cells to one another in parallel. In particular, the parallel plate is made from an electrically conductive material, such as a metallic material and in particular a material selected from copper, aluminum and nickel.
Weiterhin weist die Parallelplatte eine Mehrzahl an ersten Öffnungen auf, in welchen jeweils eine Batteriezelle der ersten Anzahl an Batteriezellen aufgenommen ist.Furthermore, the parallel plate has a plurality of first openings, in each of which one battery cell of the first number of battery cells is received.
Zudem weist die Parallelplatte eine Mehrzahl an zweiten Öffnungen auf, in welchen jeweils eine Batteriezelle der zweiten Anzahl an Batteriezellen aufgenommen ist.In addition, the parallel plate has a plurality of second openings, in each of which one battery cell of the second number of battery cells is received.
Ferner sind jeweils ein erster Spannungsabgriff einer Batteriezelle der ersten Anzahl an Batteriezellen und ein zweiter Spannungsabgriff einer Batteriezelle der zweiten Anzahl an Batteriezellen elektrisch leitend verbunden.Furthermore, a first voltage tap of a battery cell of the first number of battery cells and a second voltage tap of a battery cell of the second number of battery cells are connected in an electrically conductive manner.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.The measures listed in the dependent claims make advantageous developments and improvements of the device specified in the independent claim possible.
Es ist zweckmäßig, wenn die Batteriezellen jeweils als zylindrische Batteriezellen ausgebildet sind. Zylindrische Batteriezellen können auch als Rundzellen bezeichnet sein und weisen im Wesentlichen eine zylindrische Mantelfläche mit einer kreisrunden Querschnittsfläche auf, welche an ihren beiden gegenüberliegenden Seiten jeweils von einer kreisrunden Boden- bzw. Deckelfläche abgeschlossen sind. Besonders bevorzugt sind die zylindrischen Batteriezellen jeweils Rundzellen vom Typ 18650, welche einen Durchmesser von 18 mm und eine Höhe von 65 mm aufweisen. Besonders bevorzugt sind die zylindrischen Batteriezellen jeweils Rundzellen vom Typ 21700, welche einen Durchmesser von 21 mm und eine Höhe von 70 mm aufweisen. Insgesamt kann somit auf einfache Weise ein Batteriemodul mit einer seriellen und parallelen elektrischen Verschaltung einer Mehrzahl an solchen zylindrischen Batteriezellen zur Verfügung gestellt werden.It is useful if the battery cells are each designed as cylindrical battery cells. Cylindrical battery cells can also be referred to as round cells and essentially have a cylindrical jacket surface with a circular cross-sectional area, which are each closed on their two opposite sides by a circular base or cover surface. The cylindrical battery cells are particularly preferably each round cells of the 18650 type, which have a diameter of 18 mm and a height of 65 mm. The cylindrical battery cells are particularly preferably round cells of the 21700 type, which have a diameter of 21 mm and a height of 70 mm. Overall, a battery module with a serial and parallel electrical connection of a plurality of such cylindrical battery cells can thus be made available in a simple manner.
Vorteilhafterweiße sind die erste Anzahl an Batteriezellen und die zweite Anzahl an Batteriezellen gegenüberliegend angeordnet. Darunter soll verstanden sein, dass die einzelnen Batteriezellen jeweils eine Längsrichtung aufweisen und die Längsrichtungen derjenigen Batteriezelle der ersten Anzahl an Batteriezellen und derjenigen Batteriezelle der zweiten Anzahl an Batteriezellen, welche elektrisch leitend seriell miteinander verbunden sind, identisch sind. Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, dass jeweils eine Batteriezelle der ersten Anzahl an Batteriezellen und eine Batteriezelle der zweiten Anzahl an Batteriezellen gegenüberliegend angeordnet sind.The first number of battery cells and the second number of battery cells are advantageously arranged opposite one another. This is to be understood as meaning that the individual battery cells each have a longitudinal direction and the longitudinal directions of that battery cell of the first number of battery cells and of that battery cell of the second number of battery cells which are electrically connected in series with one another are identical. In other words, this means that in each case one battery cell of the first number of battery cells and one battery cell of the second Number of battery cells are arranged opposite one another.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt der Erfindung ist jeweils ein Gehäuse einer Batteriezelle als erster Spannungsabgriff ausgebildet. An dieser Stelle sei angemerkt, dass das Gehäuse insbesondere als negativer Spannungsabgriff ausgebildet ist. Insbesondere sind dabei die Mantelfläche und die Bodenfläche einer zylindrischen Batteriezelle gemeinsam als erster Spannungsabgriff ausgebildet. Dies bietet insgesamt den Vorteil, dass eine elektrische Kontaktierung des ersten Spannungsabgriffs über das Gehäuse auf einfache Weise möglich ist. Beispielsweise kann durch eine Aufnahme einer Batteriezelle der ersten Anzahl an Batteriezellen in einer der ersten Öffnungen oder einer Batteriezelle der zweiten Anzahl an Batteriezellen in einer der zweiten Öffnungen eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten Spannungsabgriff der jeweiligen Batteriezelle und der Parallelplatte ausgebildet werden. An dieser Stelle sei weiterhin angemerkt, dass beispielsweise der zweite Spannungsabgriff an einer Deckelfläche ausgebildet sein kann und gegen das übrige Gehäuse elektrisch isoliert ist.According to a preferred aspect of the invention, each housing of a battery cell is designed as a first voltage tap. At this point it should be noted that the housing is designed in particular as a negative voltage tap. In particular, the jacket surface and the bottom surface of a cylindrical battery cell are designed together as a first voltage tap. Overall, this offers the advantage that electrical contacting of the first voltage tap via the housing is possible in a simple manner. For example, by accommodating a battery cell of the first number of battery cells in one of the first openings or a battery cell of the second number of battery cells in one of the second openings, an electrically conductive connection can be formed between the first voltage tap of the respective battery cell and the parallel plate. At this point it should also be noted that, for example, the second voltage tap can be formed on a cover surface and is electrically isolated from the rest of the housing.
Bevorzugt ist es auch, wenn das Batteriemodul eine innerhalb der ersten Öffnung oder innerhalb der zweiten Öffnung angeordnete Isolation aufweist. Diese Isolation isoliert das Gehäuse der Batteriezelle innerhalb der ersten Öffnung bzw. innerhalb der zweiten Öffnung gegenüber der Parallelplatte elektrisch. Dadurch ist es möglich, eine zuverlässigere elektrische Verschaltung auszubilden.It is also preferred if the battery module has insulation arranged within the first opening or within the second opening. This insulation electrically isolates the housing of the battery cell within the first opening or within the second opening from the parallel plate. This makes it possible to create a more reliable electrical connection.
An dieser Stelle sei weiterhin angemerkt, dass es selbstverständlich möglich ist, den nicht innerhalb der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung angeordneten Bereich der Batteriezelle elektrisch zu isolieren, sodass eine Umströmung mit einem elektrisch leitenden Temperierfluid, wie beispielsweise Wasser, möglich wäre.At this point it should also be noted that it is of course possible to electrically isolate the area of the battery cell that is not arranged within the first opening and the second opening so that an electrically conductive temperature control fluid such as water could flow around it.
Zweckmäßigerweise ist der erste Spannungsabgriff der Batteriezelle der ersten Anzahl an Batteriezellen jeweils an einer Bodenfläche der Batteriezelle ausgebildet und ist der zweite Spannungsabgriff der Batteriezelle der zweiten Anzahl an Batteriezellen jeweils an einer Deckelfläche der Batteriezelle ausgebildet. Zudem ist die elektrische Verbindung bevorzugt unmittelbar ausgebildet. Durch eine solche Ausbildung kann auf einfache Weise eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten Spannungsabgriff der Batteriezelle der ersten Anzahl an Batteriezellen und dem zweiten Spannungsabgriff der Batteriezelle der zweiten Anzahl an Batteriezellen ausgebildet werden.The first voltage tap of the battery cell of the first number of battery cells is expediently formed in each case on a bottom surface of the battery cell and the second voltage tap of the battery cell of the second number of battery cells is in each case formed on a cover surface of the battery cell. In addition, the electrical connection is preferably formed directly. Such a design allows an electrically conductive connection to be formed in a simple manner between the first voltage tap of the battery cell of the first number of battery cells and the second voltage tap of the battery cell of the second number of battery cells.
Besonders bevorzugt ist es, wenn das Batteriemodul eine Mehrzahl an Parallelplatten aufweist, welche elektrisch in Serie und/oder in Reihe miteinander geschaltet sind. Insbesondere weist ein solches Batteriemodul auch eine Mehrzahl an ersten Anzahlen an Batteriezellen und eine Mehrzahl an zweiten Anzahlen an Batteriezellen auf. An dieser Stelle sei angemerkt, dass es durchaus möglich ist, dass die erste Anzahl an Batteriezellen, welche einer ersten Parallelplatte zugeordnet sind, gleichzeitig die zweite Anzahl an Batteriezellen, welche einer zweiten Parallelplatte zugeordnet sind, ausbildet.It is particularly preferred if the battery module has a plurality of parallel plates which are electrically connected in series and / or in series with one another. In particular, such a battery module also has a plurality of first numbers of battery cells and a plurality of second numbers of battery cells. At this point it should be noted that it is entirely possible that the first number of battery cells which are assigned to a first parallel plate simultaneously forms the second number of battery cells which are assigned to a second parallel plate.
Dadurch ist es möglich, unterschiedliche Konfigurationen an Batteriemodulen zur Verfügung zu stellen.This makes it possible to provide different configurations of battery modules.
Ferner ist es auch zweckmäßig, wenn das Batteriemodul zumindest eine Endplatte aufweist, welche eine erste Anzahl an Batteriezellen oder eine zweite Anzahl an Batteriezellen, die insbesondere elektrisch endständig angeordnet ist, elektrisch parallel miteinander verschaltet.Furthermore, it is also expedient if the battery module has at least one end plate, which connects a first number of battery cells or a second number of battery cells, which are in particular arranged electrically at the end, electrically in parallel with one another.
Die Batteriezellen können bspw. mittels Reibschweißen oder Klebens in den jeweiligen Öffnungen aufgenommen werden.The battery cells can be accommodated in the respective openings by means of friction welding or gluing, for example.
FigurenlisteFigure list
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are shown in the drawings and explained in more detail in the description below.
Es zeigt:
-
1 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls schematisch in einer Schnittansicht von der Seite, -
2 eine Ausführungsform einer Parallelplatte eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls und -
3 eine Ausführungsform eines weiteren Batteriemoduls.
-
1 an embodiment of a battery module according to the invention schematically in a sectional view from the side, -
2 an embodiment of a parallel plate of a battery module according to the invention and -
3 an embodiment of a further battery module.
Die
Das Batteriemodul
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der
Die Batteriezellen
Die Mehrzahl an Batteriezellen
Der erste Spannungsabgriff
Der zweite Spannungsabgriff
An dieser Stelle sei angemerkt, dass der erste Spannungsabgriff
Weiterhin weist das Batteriemodul
Die Parallelplatte
Die Parallelplatte
An dieser Stelle sei angemerkt, dass in der
Zudem ist in
Weiterhin ist aus der
Zudem ist aus der
Das Batteriemodul
Aus der
Die
Die Parallelplatte
In der
Die
Das Batteriemodul
Aus der
An dieser Stelle sei angemerkt, dass von den ersten Anzahlen
Zudem weist das Batteriemodul
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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WO2019224351A1 (en) | 2018-05-25 | 2019-11-28 | E-Seven Systems Technology Management Ltd | Arrangement for cells for storing electrical energy having a spring contact element |
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2020
- 2020-06-04 DE DE102020206980.8A patent/DE102020206980A1/en active Pending
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