DE102020208042A1 - Batteriemodul und Batterie - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul mit einer Mehrzahl an elektrisch leitend seriell und/oder parallel miteinander verbundenen Batteriezellen (3), insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezellen (30), welche in einem Innenraum (4) eines Gehäuses (10) des Batteriemoduls (1) aufgenommen ist, das ein erstes Gehäuseelement (11) mit in einer Längsrichtung (6) des Batteriemoduls (1) gegenüberliegend angeordneten Öffnungen (9) aufweist, wobei innerhalb des ersten Gehäuseelements (11) zumindest ein parallel zu der Längsrichtung (6) des Batteriemoduls (1) verlaufender und gegenüber dem Innenraum (5) des Gehäuses (10) mittels des ersten Gehäuseelements (11) fluiddicht ausgebildeter Temperierkanal (2) ausgebildet ist, wobei das erste Gehäuseelement (11) weiterhin zumindest ein Aufnahmeelement (8) ausbildet, welches ausgebildet ist, das Batteriemodul (1) formschlüssig, insbesondere in einem Fahrzeug, aufzunehmen, und der Temperierkanal unmittelbar benachbart zu dem Aufnahmeelement und/oder der Temperierkanal innerhalb des Aufnahmeelements angeordnet ist.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem Batteriemodul nach Gattung des unabhängigen Anspruchs. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine Batterie mit einem solchen Batteriemodul.
  • 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.
  • Weiterhin werden solche Batteriemodule zu Batterien bzw. Batteriesystemen zusammengeschaltet.
  • Üblicherweise umfassen derartige Batteriemodule bzw. Batterien zudem ein Temperiersystem, um die Mehrzahl an Batteriezellen kühlen oder erwärmen zu können. Dabei ist es bekannt, dass solche Temperiersysteme Temperierkörper umfassen, die mit der Mehrzahl an Batteriezellen wärmeleitend verbunden sind. Beispielsweise kann dabei eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Temperierkörper und der Mehrzahl an Batteriezellen ausgebildet werden.
  • Weiterhin ist es möglich, Batteriemodule mittels einer Umströmung mit Luft zu temperieren.
  • Stand der Technik zu einer Kühlung mit einer Flüssigkeit ist beispielsweise die Druckschrift DE 10 2015 222 138 A1 oder die Druckschrift EP 329 379 3 A1 oder die Druckschrift DE 10 2017 129 525 A1 .
  • Offenbarung der Erfindung
  • Ein Batteriemodul mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs bietet den Vorteil, dass eine zuverlässige Temperierung, insbesondere Kühlung, einer Mehrzahl an Batteriezellen des Batteriemoduls möglich ist.
  • Dazu wird erfindungsgemäß ein Batteriemodul mit einer Mehrzahl an Batteriezellen zur Verfügung gestellt. Die Mehrzahl an Batteriezellen ist dabei elektrisch leitend seriell und/oder parallel miteinander verbunden. Insbesondere ist die Mehrzahl an Batteriezellen als Lithium-Ionen-Batteriezellen ausgebildet.
  • Die Mehrzahl an Batteriezellen ist dabei in einem Innenraum eines Gehäuses des Batteriemoduls aufgenommen.
  • Weiterhin umfasst das Gehäuse des Batteriemoduls ein erstes Gehäuseelement mit in einer Längsrichtung des Batteriemoduls gegenüberliegend angeordneten Öffnungen. Dabei ist innerhalb des ersten Gehäuseelements zumindest ein parallel zu der Längsrichtung des Batteriemoduls verlaufender und gegenüber dem Innenraum des Gehäuses mittels des ersten Gehäuseelements fluiddicht ausgebildeter Temperierkanal ausgebildet.
  • Weiterhin bildet das erste Gehäuseelement zumindest ein Aufnahmeelement aus. Das Aufnahmeelement ist dabei dazu ausgebildet, das Batteriemodul formschlüssig in einem Fahrzeug aufzunehmen. Ferner ist der Temperierkanal unmittelbar benachbart zu dem Aufnahmeelement angeordnet und/oder ist der Temperierkanal innerhalb des Aufnahmeelements angeordnet.
  • Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
  • An dieser Stelle sei angemerkt, dass das Batteriemodul im Wesentlichen sechs Seitenflächen aufweist, von denen jeweils zwei Seitenflächen gegenüberliegend und bevorzugt im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind und benachbarte Seitenflächen bevorzugt im Wesentlichen rechtwinklig zueinander angeordnet sind.
  • Das erste Gehäuseelement des Gehäuses des Batteriemoduls bildet im Wesentlichen vier Seitenflächen des Batteriemoduls aus. Jeweils zwei dieser vier Seitenflächen des ersten Gehäuseelements sind dabei gegenüberliegend angeordnet und bevorzugt im Wesentlichen parallel verlaufend zueinander angeordnet. Weiterhin sind jeweils zwei benachbarte Seitenflächen miteinander verbunden. Die von dem ersten Gehäuseelement des Gehäuses des Batteriemoduls unbedeckten zwei Seitenflächen des Batteriemoduls bilden die gegenüberliegend angeordneten Öffnungen aus.
  • Weiterhin sei an dieser Stelle angemerkt, dass unter einem innerhalb des ersten Gehäuseelements und gegenüber dem Innenraum des Gehäuses mittels des ersten Gehäuseelements fluiddicht ausgebildeten Temperierkanal verstanden sein soll, dass das erste Gehäuseelement den Temperierkanal vollständig über eine senkrecht zu der Längsrichtung des Batteriemoduls angeordneten Querschnittsfläche begrenzt. Dadurch ist in der Längsrichtung des Batteriemoduls der Temperierkanal sowohl fluiddicht gegenüber dem Innenraum des Gehäuses als auch gegenüber einer Umgebung des Batteriemoduls ausgebildet.
  • Des Weiteren sei bemerkt, dass unter einer Anordnung des Temperierkanals unmittelbar benachbart zu dem Aufnahmeelement und/oder innerhalb des Aufnahmeelements soll verstanden sein, dass der Temperierkanal bspw. innerhalb eines Volumens des Aufnahmeelements angeordnet ist oder dass bspw. der Abstand zwischen Temperierkanal und Aufnahmeelement im Vergleich zur Gesamtbreite des Batteriemoduls gering ist.
  • Es ist zweckmäßig, wenn das erste Gehäuseelement durch ein Strangpressverfahren hergestellt ist.
  • Dadurch kann auf einfache und zuverlässige Weise ein Gehäuse ausgebildet werden, innerhalb welchem der Temperierkanal ausgebildet ist.
  • Ferner ist es besonders zweckmäßig, wenn das erste Gehäuseelement aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet ist. Insbesondere ist das Gehäuse aus Aluminium ausgebildet. Dies bietet den Vorteil, dass ein Gehäuse ausgebildet werden kann, welches eine vergleichbar hohe mechanische Stabilität bei einem geringen Gewicht aufweist. An dieser Stelle sei angemerkt, dass das Gehäuse selbstverständlich auch aus einem Kunststoff ausgebildet sein kann.
  • Von Vorteil ist es, wenn die Öffnungen des ersten Gehäuseelements jeweils durch ein zweites Gehäuseelement gegenüber der Umgebung fluiddicht verschlossen sind. Dadurch ist es möglich, das Gehäuse des Batteriemoduls gegenüber der Umgebung, insbesondere fluiddicht, zu begrenzen. Weiterhin bietet dies den Vorteil, dass eine besonders einfache Herstellung möglich ist, denn das Gehäuse des Batteriemoduls umfasst insgesamt beispielsweise drei Bauteile, wobei das bevorzugt mittels eines Strangpressverfahrens hergestellte erste Gehäuseelement auf einfache Weise mittels zwei zweiten Gehäuseelementen fluiddicht verschlossen werden kann.
  • Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn eines der zweiten Gehäuseelemente zumindest einen Anschluss umfasst, welcher ausgebildet ist, dem Temperierkanal Temperierfluid zuzuführen oder abzuführen. Insbesondere kann der Anschluss auch einen ersten Anschluss, ausgebildet zu einer Zufuhr von Temperierfluid, und einen zweiten Anschluss, ausgebildet zu einer Abfuhr von Temperfluid, umfassen. Dies bietet den Vorteil, dass der Anschluss von einer Umgebung des Batteriemoduls einfach zugänglichen Seite angeordnet werden kann. Insbesondere, da das Batteriemodul mittels des Aufnahmeelements in einem Fahrzeug aufgenommen werden kann und somit der Anschluss weiterhin zugänglich ausgebildet ist. Bevorzugt können die zwei zweiten Gehäuseelemente jeweils aus Kunststoff ausgebildet sein.
  • Besonders bevorzugt ist es, wenn das erste Gehäuseelement einteilig ausgebildet ist. Dadurch ist eine besonders einfache Herstellung möglich.
  • An dieser Stelle sei noch bemerkt, dass das Gehäuse eine Mehrzahl an Aufnahmeelementen umfassen kann und dass zwischen zwei Aufnahmeelement formschlüssig eine Temperierplatte aufgenommen werden kann.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine Batterie, die ein eben beschriebenes erfindungsgemäßes Batteriemodul umfasst.
  • Figurenliste
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Es zeigt:
    • 1 eine Ausführungsform eines ersten Gehäuseelements eines Gehäuses eines Batteriemoduls ohne Temperierkanal in einer perspektivischen Ansicht,
    • 2 einen Ausschnitt einer Ausführungsform eines ersten Gehäuseelements eines Gehäuses eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls mit Temperierkanal in einer Schnittansicht und
    • 3 in einer perspektivischen Ansicht eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls.
  • Die 1 zeigt eine Ausführungsform eines ersten Gehäuseelements 101 eines Gehäuses 100 eines Batteriemoduls 20 ohne Temperierkanal 2 in einer perspektivischen Ansicht.
  • Diese Ausführungsform des ersten Gehäuseelements 101 unterscheidet sich von einer erfindungsgemäßen Ausführungsform lediglich dadurch, dass das erste Gehäuseelement 101 keinen Temperierkanal 2 aufweist. Insbesondere ist aus der Darstellung gemäß 1 zu erkennen, dass das erste Gehäuseelement 101 einen Innenraum 5 ausbildet, in welchem eine Mehrzahl an Batteriezellen 2 aufgenommen werden kann.
  • Weiterhin zeigt die 1 auch, dass das erste Gehäuseelement 101 Öffnungen 9 ausbildet, welche gegenüberliegend angeordnet sind. Die Öffnungen 9 sind dabei insbesondere in einer Längsrichtung 6 des Batteriemoduls 1 gegenüberliegend angeordnet.
  • 2 zeigt einen Ausschnitt einer Ausführungsform eines ersten Gehäuseelements 11 eines Gehäuses 10 eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls 1 mit Temperierkanal 2 in einer Schnittansicht.
  • Diese Schnittansicht gemäß 2 ist dabei senkrecht zu der Längsrichtung 6 des Batteriemoduls 1 angeordnet. Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, dass die Längsrichtung 6 des Batteriemoduls 1 senkrecht zu der Zeichenebene der 2 angeordnet ist.
  • Das Gehäuse 10 des Batteriemoduls 1 bildet dabei einen Innenraum 5 aus. Der Innenraum 5 ist dabei dazu ausgebildet, eine Mehrzahl an Batteriezellen 3 des Batteriemoduls 1 aufzunehmen.
  • In der 2 ist zu erkennen, dass innerhalb des ersten Gehäuseelements 11 ein Temperierkanal 2 ausgebildet. Der Temperierkanal 2 ist dabei parallel verlaufend zu der Längsrichtung 6 des Batteriemoduls 1 ausgebildet. Weiterhin ist der Temperierkanal 2 fluiddicht gegenüber dem Innenraum 5 des Gehäuses 10 ausgebildet. Dabei ist der Temperierkanal 2 mittels des ersten Gehäuseelements 11 fluiddicht gegenüber dem Innenraum 5 des Gehäuses 10 ausgebildet. Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, dass der Werkstoff des ersten Gehäuseelements 11 den Temperierkanal 2 fluiddicht abdichtet.
  • Weiterhin bildet das erste Gehäuseelement 11 zumindest ein Aufnahmeelement 8 aus. Das Aufnahmeelement 8 ist dabei dazu ausgebildet, das Batteriemodul 1 formschlüssig, beispielsweise in einem in den Figuren nicht gezeigten Fahrzeug, aufnehmen zu können. Beispielweiße kann das Aufnahmeelement 8 Führungselemente 81, wie insbesondere eine Nut, aufweisen. Das Aufnahmeelement 8 ist auch in den 1 und 3 zu erkennen.
  • Dabei ist in der 1 zu erkennen, dass der Temperierkanal 2 unmittelbar benachbart zu dem Aufnahmeelement 8 angeordnet ist und dass der Temperierkanal 2 innerhalb des Aufnahmeelements 8 angeordnet ist.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist das erste Gehäuseelement 11 durch einen Strangpressverfahren hergestellt. Insbesondere ist das erste Gehäuseelement 11 einteilig ausgebildet.
  • Das erste Gehäuseelement 11 ist dabei aus einem metallischen Werkstoff, wie beispielsweise Aluminium, ausgebildet.
  • 3 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls 1.
  • Das Batteriemodul 1 umfasst eine Mehrzahl an in der 3 nicht zu erkennenden Batteriezellen 3. Die Mehrzahl an Batteriezellen 3 ist dabei elektrisch leitend seriell und/oder parallel miteinander verbunden. Insbesondere ist Mehrzahl an Batteriezellen 3 als Lithium-und-Batteriezellen 30 ausgebildet.
  • Die Batteriezellen 3 sind dabei in dem Innenraum 4 des Gehäuses 10 des Batteriemoduls 1 aufgenommen. Dabei ist in der 3 das erste Gehäuseelement 11 des Gehäuses 10 zu erkennen und das zweite Gehäuseelemente 12 des Gehäuses 10 ist nicht zu erkennen.
  • Aus der 3 ist auch zu erkennen, dass die zweiten Gehäuseelement 12 die Öffnungen des ersten Gehäuseelements 11 gegenüber der Umgebung fluiddicht verschließen.
  • Das in der 3 zu erkennende zweite Gehäuseelement 12 umfasst dabei einen Anschluss 13, welche ausgebildet ist, dem Temperierkanal 2 Temperierfluid zuzuführen oder abzuführen. Insbesondere umfasst das zweite Gehäuseelement 12 einen ersten Anschluss 131, welcher ausgebildet ist, dem Temperierkanal 2 Temperierfluid zuzuführen, und einen zweiten Anschluss 132, welche ausgebildet ist, dem Temperierkanal 2 Temperierfluid abzuführen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102015222138 A1 [0006]
    • EP 3293793 A1 [0006]
    • DE 102017129525 A1 [0006]

Claims (7)

  1. Batteriemodul mit einer Mehrzahl an elektrisch leitend seriell und/oder parallel miteinander verbundenen Batteriezellen (3), insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezellen (30), welche in einem Innenraum (4) eines Gehäuses (10) des Batteriemoduls (1) aufgenommen ist, das ein erstes Gehäuseelement (11) mit in einer Längsrichtung (6) des Batteriemoduls (1) gegenüberliegend angeordneten Öffnungen (9) aufweist, wobei innerhalb des ersten Gehäuseelements (11) zumindest ein parallel zu der Längsrichtung (6) des Batteriemoduls (1) verlaufender und gegenüber dem Innenraum (5) des Gehäuses (10) mittels des ersten Gehäuseelements (11) fluiddicht ausgebildeter Temperierkanal (2) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseelement (11) weiterhin zumindest ein Aufnahmeelement (8) ausbildet, welches ausgebildet ist, das Batteriemodul (1) formschlüssig, insbesondere in einem Fahrzeug, aufzunehmen, und der Temperierkanal unmittelbar benachbart zu dem Aufnahmeelement und/oder der Temperierkanal innerhalb des Aufnahmeelements angeordnet ist.
  2. Batteriemodul nach dem vorhergehenden Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseelement (11) hergestellt ist durch ein Strangpressverfahren.
  3. Batteriemodul nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseelement (11) aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus Aluminium, ausgebildet ist.
  4. Batteriemodul nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (9) des ersten Gehäuseelements (11) jeweils durch ein zweites Gehäuseelement (12) gegenüber der Umgebung fluiddicht verschlossen sind.
  5. Batteriemodul nach dem vorherigen Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eines der zweiten Gehäuseelemente (12) zumindest einen Anschluss (13), welcher ausgebildet ist, dem Temperierkanal (12) Temperierfluid zuzuführen oder abzuführen, umfasst.
  6. Batteriemodul nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseelement (11) einteilig ausgebildet ist.
  7. Batterie umfassend ein Batteriemodul (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 6.
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