DE102021005767A1 - Battery module for a battery and battery - Google Patents
Battery module for a battery and battery Download PDFInfo
- Publication number
- DE102021005767A1 DE102021005767A1 DE102021005767.8A DE102021005767A DE102021005767A1 DE 102021005767 A1 DE102021005767 A1 DE 102021005767A1 DE 102021005767 A DE102021005767 A DE 102021005767A DE 102021005767 A1 DE102021005767 A1 DE 102021005767A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- battery
- belt
- battery cells
- battery module
- cells
- 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
Links
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 39
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 9
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 8
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 6
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 3
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 abstract description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 3
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 241001295925 Gegenes Species 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000012772 electrical insulation material Substances 0.000 description 1
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
- B60K1/04—Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
- H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/249—Mountings; 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
- H01M50/503—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the shape of the interconnectors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
- B60K1/04—Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion
- B60K2001/0405—Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion characterised by their position
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
- H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
- H01M50/213—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul (10) für eine Batterie (100), insbesondere für eine Hochvolt-Batterie (100) eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (200), mit einer Vielzahl von Batteriezellen (20), wobei die einzelnen Batteriezellen (20) an einem flexiblen Gurt (30) fixiert sind, wobei der Gurt (30) wenigstens elektrische Kabel (32, 34) für eine Kontaktierung der Batteriezellen (20) aufweist, wobei die Batteriezellen (20) mit den elektrischen Kabeln (32, 34) seriell und/oder parallel elektrisch verbunden sind, wobei eine elektrische Isolierung (40) mit einem elastischen Isolationsmaterial die Batteriezellen (20) und/oder den Gurt (30) umhüllend vorgesehen ist.Die Erfindung betrifft ferner eine Batterie (100) mit wenigstens einem Batteriemodul (10).The invention relates to a battery module (10) for a battery (100), in particular for a high-voltage battery (100) of an electrically driven vehicle (200), with a plurality of battery cells (20), the individual battery cells (20) on one flexible strap (30), the strap (30) having at least electrical cables (32, 34) for contacting the battery cells (20), the battery cells (20) being connected in series with the electrical cables (32, 34) and/or or are electrically connected in parallel, with electrical insulation (40) with an elastic insulation material being provided enveloping the battery cells (20) and/or the belt (30).The invention also relates to a battery (100) with at least one battery module (10) .
Description
Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul für eine Batterie, insbesondere für eine Hochvolt-Batterie eines elektrisch angetriebenen bzw. wenigstens teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, sowie eine Batterie mit wenigstens einem solchen Batteriemodul.The invention relates to a battery module for a battery, in particular for a high-voltage battery of an electrically driven or at least partially electrically driven vehicle, and a battery with at least one such battery module.
Die Reichweite elektrischer Fahrzeuge wird im Wesentlichen durch zwei Gestaltungsfelder bestimmt: die Effizienz und damit der Verbrauch in kWh/100 km einerseits sowie die nutzbare installierte Batteriekapazität des Fahrzeugs andererseits. Speziell bei relativ großen und schweren Fahrzeugen wird deshalb angestrebt, eine möglichst hohe installierte Batteriekapazität im Fahrzeug unterzubringen. Aktuell sind verschiedene potentielle Batteriebauräume z.B. im Fahrzeugunterboden, im Getriebetunnel, unter der Rücksitzbank oder im Kofferraum/Ersatzradmulde, u.a. bekannt.The range of electric vehicles is essentially determined by two design fields: the efficiency and thus the consumption in kWh/100 km on the one hand and the usable installed battery capacity of the vehicle on the other. In the case of relatively large and heavy vehicles in particular, efforts are therefore being made to accommodate as high an installed battery capacity as possible in the vehicle. Various potential battery installation spaces are currently known, e.g.
Üblicherweise werden Batteriezellen in kubischen Batteriemodulen zusammengeschaltet und durch ein Batteriemanagementsystem (BMS) überwacht. Die Module werden in einem Batteriegehäuse zu einem Batterie-Pack angeordnet und verschaltet. Aufgrund der Eigenschaften der heute üblichen Batteriezellen dürfen diese nicht mechanisch belastet oder gar verformt werden. Dadurch ergibt sich eine starre, wenig flexible Anordnung der Batteriezellen im Batteriesystem und ein schweres robustes Gehäuse. Die Batteriezellen können in der Regel nicht ausweichen und müssen deshalb vor mechanischer Belastung geschützt werden.Battery cells are usually interconnected in cubic battery modules and monitored by a battery management system (BMS). The modules are arranged and interconnected in a battery housing to form a battery pack. Due to the properties of today's standard battery cells, they must not be subjected to mechanical stress or even deformed. This results in a rigid, less flexible arrangement of the battery cells in the battery system and a heavy, robust housing. As a rule, the battery cells cannot move away and must therefore be protected against mechanical stress.
Die
Die Absätze des ersten länglichen Glieds und die Absätze des zweiten länglichen Glieds sind entlang der Achse ausgerichtet und definieren Hohlräume dazwischen. Die Absätze und Wände der Türschwellerverstärkung widerstehen einem Stauchen als Reaktion sowohl auf vertikale als auch horizontale Komponenten einer an die Türschwellerverstärkung angelegten Aufprallkraft.The ledges of the first elongate member and the ledges of the second elongate member are aligned along the axis and define cavities therebetween. The sill reinforcement ledges and walls resist crushing in response to both vertical and horizontal components of an impact force applied to the sill reinforcement.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Batteriemodul für eine Batterie zu schaffen, welches in einem geschützten Raum des Fahrzeugs untergebracht werden kann.An object of the invention is to create a battery module for a battery, which can be accommodated in a protected space of the vehicle.
Eine weitere Aufgabe ist es, eine Batterie mit wenigstens einem solchen Batteriemodul zu schaffen, welches in einem geschützten Raum des Fahrzeugs untergebracht werden kann.A further object is to create a battery with at least one such battery module, which can be accommodated in a protected space in the vehicle.
Die vorgenannten Aufgaben werden mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.The aforementioned objects are solved with the features of the independent claims.
Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.Favorable configurations and advantages of the invention result from the further claims, the description and the drawing.
Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Batteriemodul für eine Batterie vorgeschlagen, insbesondere für eine Hochvolt-Batterie eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, mit einer Vielzahl von Batteriezellen, wobei die einzelnen Batteriezellen an einem flexiblen Gurt fixiert sind. Der Gurt weist wenigstens elektrische Kabel für eine Kontaktierung der Batteriezellen auf. Die Batteriezellen sind mit den elektrischen Kabeln seriell und/oder parallel elektrisch verbunden. Eine elektrische Isolierung mit einem elastischen Isolationsmaterial ist die Batteriezellen und/oder den Gurt umhüllend vorgesehen.According to one aspect of the invention, a battery module for a battery is proposed, in particular for a high-voltage battery of an electrically driven vehicle, with a large number of battery cells, with the individual battery cells being fixed to a flexible belt. The belt has at least electrical cables for contacting the battery cells. The battery cells are electrically connected to the electrical cables in series and/or in parallel. Electrical insulation with an elastic insulation material is provided encasing the battery cells and/or the belt.
Die einzelnen Batteriezellen werden an einem flexiblen Gurt, ähnlich einem Patronengurt, fixiert. Über den Gurt erfolgt die elektrische Anbindung an das Hochvolt-Bordnetz, an Signalleitungen sowie optional die Kühlung der Zellen. Elektrische Kontaktierungen, Gurt, Zellen und isolierende Ummantelung bilden ein Batteriemodul.The individual battery cells are attached to a flexible belt, similar to an ammunition belt. The electrical connection to the high-voltage vehicle electrical system, to signal lines and optionally to the cooling of the cells is made via the seat belt. Electrical contacts, belt, cells and insulating casing form a battery module.
Die elektrischen Leitungen des Gurtes sind flexibel ausgeführt und erlauben es, die Batteriemodule flexibel in einem vorhandenen, auch ggf. zerklüfteten Bauraum anzuordnen.The electrical lines of the belt are designed to be flexible and allow the battery modules to be arranged flexibly in an existing space that may also be fissured.
Die Kühlung des Batteriemoduls kann auch mittels eines umströmenden Kühlmediums erfolgen. Dies ermöglicht eine höhere Funktionssicherheit, da das Kühlmedium nicht durch den beweglichen Gurt geführt werden muss und die Kontaktfläche zum Wärmeübergang bei einem umspülenden Kühlmedium größer ist.The battery module can also be cooled by means of a cooling medium flowing around it. This enables greater functional reliability, since the cooling medium does not have to be routed through the movable belt and the contact surface for heat transfer is larger when the cooling medium flows around it.
Die Batteriezellen können prismatisch oder rund ausgeführt sein. Es sind jedoch auch andere Formen von Batteriezellen möglich. Zur elektrischen Isolierung ist das Batteriemodul mit einem elastischen Isolationsmaterial umhüllt.The battery cells can be prismatic or round. However, other battery cell shapes are also possible. The battery module is encased in an elastic insulating material for electrical insulation.
Vorteilhaft ergibt sich so ein variabler Einsatz für die Batteriemodule. Bei der Auslegung des Batteriekonzeptes ist ein mögliches Ziel, die Variantenkosten zu reduzieren und mit einem oder möglichst wenigen Batteriemodulen auszukommen. Idealerweise kann mit einem Batteriemodul eine Vielzahl an geometrischen Batterievarianten (Gehäuseformen) realisiert werden, weil die Gurte flexibel auch in komplexen Geometrien verlegt werden können.This advantageously results in variable use for the battery modules. When designing the battery concept, one possible goal is to reduce variant costs and get by with one or as few battery modules as possible. Ideally, a large number of geometric battery variants (housing for men) can be realized because the belts can be laid flexibly, even in complex geometries.
Das vorgeschlagene Batteriemodul ist vorteilhaft geeignet für ein umspülendes Kühlmedium.The proposed battery module is advantageously suitable for a cooling medium that flows around it.
Bei einem technischen Defekt in einem der Batteriemodule lassen sich diese leicht austauschen, da die Standardmodule flexibel in verschiedensten Batteriebauformen verwendet werden können. Dies verringert die Lagerhaltung und die damit verbundenen Kosten.In the event of a technical defect in one of the battery modules, they can be easily replaced, since the standard modules can be used flexibly in a wide variety of battery designs. This reduces warehousing and the associated costs.
Durch die Verschachtelung der Batteriemodule ergibt sich günstig eine hohe Leistungsdichte der Batteriemodule. Für die Hochvolt-Batterie kann eine hohe Leistungsdichte erreicht werden, da auch zerklüftete Bauräume günstig gefüllt werden können. So ergibt sich ein signifikanter Packaging-Vorteil der Batterie.The nesting of the battery modules favorably results in a high power density of the battery modules. A high power density can be achieved for the high-voltage battery, since even rugged installation spaces can be filled cheaply. This results in a significant packaging advantage for the battery.
Durch eine unterschiedliche Verschaltung (Parallel- oder Serienschaltung) und die Variation der Anzahl der Batteriezellen lassen sich verschiedene Spannungslagen in einem Modul realisieren. Eine bestimmte Anzahl an Batteriemodulen kann zum Erreichen einer bestimmten Spannungslage in der Kontaktschiene gemeinsam verschaltet werden.Various voltage levels can be implemented in one module by different wiring (parallel or series connection) and varying the number of battery cells. A certain number of battery modules can be connected together in the contact rail to achieve a certain voltage level.
Bei einer weiteren z.B. stationären Verwendung der Batterien nach der Nutzung im Fahrzeug, dem sogenannten Second Life als Speicher- und Pufferbatterie, ist es möglich, die Module zu entnehmen und in neuer geometrischer Lage in einem anderen Gehäuse weiterzuverwenden.If, for example, the batteries are used stationary after they have been used in the vehicle, the so-called second life as a storage and buffer battery, it is possible to remove the modules and continue to use them in a new geometric position in a different housing.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Batteriemoduls kann der Gurt wenigstens eine Kühlmittelleitung zur Kühlung der Batteriezellen aufweisen. Insbesondere kann dabei die wenigstens eine Kühlmittelleitung in dem Gurt integriert sein. Damit kann möglichst hohe Flexibilität bei der Unterbringung der Batteriemodule in einem Fahrzeugbauraum erreicht werden.According to an advantageous embodiment of the battery module, the belt can have at least one coolant line for cooling the battery cells. In particular, the at least one coolant line can be integrated in the belt. In this way, the greatest possible flexibility can be achieved when accommodating the battery modules in a vehicle installation space.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Batteriemoduls kann eine Kühlung der Batteriezellen mittels Umströmung der Batteriezellen mit einem Kühlmittel erfolgen. Insbesondere kann die Kühlung der Batteriezellen mittels Umströmung der Zellgehäuse der Batteriezellen mit dem Kühlmittel erfolgen. Dies ermöglicht eine höhere Funktionssicherheit, da das Kühlmedium nicht durch den beweglichen Gurt geführt werden muss und die Kontaktfläche zum Wärmeübergang bei einem umspülenden Kühlmedium größer ist.According to an advantageous embodiment of the battery module, the battery cells can be cooled by means of a coolant flowing around the battery cells. In particular, the battery cells can be cooled by the coolant flowing around the cell housing of the battery cells. This enables greater functional reliability, since the cooling medium does not have to be routed through the movable belt and the contact surface for heat transfer is larger when the cooling medium flows around it.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Batteriemoduls kann der Gurt elektrische Signalleitungen, insbesondere zur Zellspannungsüberwachung, und/oder zum Zellspannungsausgleich und/oder zur Temperaturüberwachung aufweisen. So lassen sich die Batteriemodule möglichst günstig in unterschiedlichen Bauräumen unterbringen und sicher betreiben.According to an advantageous embodiment of the battery module, the belt can have electrical signal lines, in particular for cell voltage monitoring and/or for cell voltage equalization and/or for temperature monitoring. In this way, the battery modules can be accommodated as cheaply as possible in different installation spaces and operated safely.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Batteriemoduls können die elektrischen Kabel des Gurts für eine Kontaktierung über Kontaktstellen für Stecker und/oder zur Verschraubung an einer oder mehreren Stromsammelschienen ausgebildet sein. So können die Batteriemodule auf möglichst flexible Weise miteinander verschaltet werden. Diese Art der Ausführung ist besonders geeignet für die Direktkühlung der Batteriezellen, da das Kühlmedium nicht über Schnellkupplungen geführt werden muss.According to an advantageous embodiment of the battery module, the electrical cables of the belt can be designed for contacting via contact points for plugs and/or for screwing to one or more busbars. In this way, the battery modules can be connected to one another in the most flexible manner possible. This type of design is particularly suitable for direct cooling of the battery cells, since the cooling medium does not have to be routed through quick-release couplings.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Batteriemoduls kann der Gurt elastische Abstandselemente für eine klemmende Befestigung in dem Fahrzeug und/oder in einem Batteriegehäuse aufweisen.According to an advantageous embodiment of the battery module, the belt can have elastic spacer elements for clamping attachment in the vehicle and/or in a battery housing.
Die elastischen Materialien zur Klemmung können auch an der Oberseite und/oder Unterseite des Gurtes angebracht sein. Die Klemmung vermeidet eine Relativbewegung der Batteriemodule, um Beschädigungen durch Vibrationen durch den Fahrbetrieb des Fahrzeuges zu vermeiden. Insbesondere wird der Kontakt und damit mögliche Scheuerstellen zwischen den Modulen vermieden. Für den Crashfall kann die Klemmung so ausgelegt werden, dass beim Erreichen eines bestimmten Kraftniveaus die Batteriemodule beweglich werden und die vorhandenen Elastizitäten zwischen den Batteriezellen und Batteriemodulen so genutzt werden, dass eine Verdichtung der Batteriemodule in Kraftrichtung möglich wird und eine Beschädigung der Zellen vermieden wird.The elastic materials for clamping can also be attached to the top and/or bottom of the belt. The clamping prevents relative movement of the battery modules in order to avoid damage caused by vibrations caused by vehicle operation. In particular, contact and thus possible chafing between the modules is avoided. In the event of a crash, the clamp can be designed in such a way that when a certain force level is reached, the battery modules become mobile and the existing elasticity between the battery cells and battery modules is used in such a way that the battery modules can be compressed in the direction of the force and damage to the cells is avoided.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Batteriemoduls können die Batteriezellen beidseitig an dem Gurt angeordnet sein. Alternativ können die Batteriezellen gegeneinander versetzt an dem Gurt angeordnet sein. Außerdem können die Batteriezellen in wenigstens zwei Reihen an dem Gurt angeordnet sein.According to an advantageous embodiment of the battery module, the battery cells can be arranged on both sides of the belt. Alternatively, the battery cells can be offset from one another on the belt. In addition, the battery cells can be arranged in at least two rows on the belt.
An dem Gurt können die Zellen in einer oder mehreren Reihen angeordnet werden. Um die Packungsdichte zu erhöhen, ist es möglich, die Module mit Zwischenräumen zu versehen, damit die Module ineinander geschachtelt werden können. Hierbei kann es günstig sein, zwei oder mehrere Modulvarianten zu erstellen, die ineinander geschachtelt werden können.On the belt, the cells can be arranged in one or more rows. In order to increase the packing density, it is possible to provide the modules with gaps so that the modules can be nested. It can be beneficial here to create two or more module variants that can be nested in one another.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Batterie mit wenigstens einem Batteriemodul vorgeschlagen, insbesondere eine Hochvolt-Batterie eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, wobei das wenigstens eine Batteriemodul in einem Batteriegehäuse angeordnet ist. Insbesondere kann dabei das wenigstens eine Batteriemodul mittels wenigstens eines elastischen Abstandselements, insbesondere an einer Oberseite und/oder an einer Unterseite des Batteriemoduls, in dem Batteriegehäuse fixiert sein.According to a further aspect of the invention, a battery with at least one battery mo dul proposed, in particular a high-voltage battery of an electrically powered vehicle, wherein the at least one battery module is arranged in a battery housing. In particular, the at least one battery module can be fixed in the battery housing by means of at least one elastic spacer element, in particular on a top side and/or on a bottom side of the battery module.
Nach der Montage (Anordnung und Kontaktierung) der Batteriemodule in einem Batteriegehäuse wird dieses mit einem Deckel verschlossen und die Batterie wird damit eigensicher im Handling. Die Bauform des umgebenden Batteriegehäuses kann so ausgestaltet werden, dass die Batteriemodule in ihrer Lage geklemmt werden und damit dauerhaft fixiert sind. Hierzu können elastische Werkstoffe an dem Batteriemodul an der Oberseite und/oder Unterseite angeordnet sein. Möglich ist auch ein Verkleben der Module, welches aber im Reparaturfall oder bei der Vorbereitung zur Wieder- bzw. Weiterverwendung der Batteriemodule zu höherem Aufwand führt.After the assembly (arrangement and contacting) of the battery modules in a battery housing, this is closed with a cover and the battery is thus intrinsically safe to handle. The structural shape of the surrounding battery housing can be designed in such a way that the battery modules are clamped in their position and are thus permanently fixed. For this purpose, elastic materials can be arranged on the top and/or bottom of the battery module. It is also possible to glue the modules together, but this leads to greater effort in the event of repairs or when preparing for reuse or further use of the battery modules.
Die elastischen Materialien zur Klemmung können auch an der Oberseite und/oder Unterseite des Gurtes angebracht sein. Die Klemmung vermeidet eine Relativbewegung der Batteriemodule, um Beschädigungen durch Vibrationen durch den Fahrbetrieb des Fahrzeuges zu vermeiden. Insbesondere wird der Kontakt und damit mögliche Scheuerstellen zwischen den Modulen vermieden. Für den Crashfall kann die Klemmung so ausgelegt werden, dass bei Erreichen eines bestimmten Kraftniveaus die Batteriemodule beweglich werden und die vorhandenen Elastizitäten zwischen den Batteriezellen und Batteriemodulen so genutzt werden, dass eine Verdichtung der Batteriemodule in Kraftrichtung möglich wird und eine Beschädigung der Zellen vermieden wird.The elastic materials for clamping can also be attached to the top and/or bottom of the belt. The clamping prevents relative movement of the battery modules in order to avoid damage caused by vibrations caused by vehicle operation. In particular, contact and thus possible chafing between the modules is avoided. In the event of a crash, the clamp can be designed in such a way that when a certain force level is reached, the battery modules become mobile and the existing elasticity between the battery cells and battery modules is used in such a way that the battery modules can be compressed in the direction of the force and damage to the cells is avoided.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages result from the following description of the drawing. In the drawings an embodiment of the invention is shown. The drawings, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into further meaningful combinations.
Dabei zeigen:
-
1 ein Batteriemodul mit an einem flexiblen Gurt angeordneten Batteriezellen mit Anschlussstecker und einem Kühlmittelanschluss nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; -
2 ein Batteriemodul mit Kontaktstellen für Verschraubungen zum Anschluss an Stromsammelschienen nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; -
3 mehrere parallel verschaltete Batteriemodule mit einer Kühlung durch Umströmung der Batteriemodule nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer Darstellung; -
4 eine Prinzipdarstellung in Draufsicht auf ein Fahrzeug mit einer Batterie mit parallel verschalteten Batteriemodulen nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; -
5 eine Prinzipdarstellung in Draufsicht auf ein Batteriemodul mit einer mittigen einreihigen Kabelführung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; -
6 eine Prinzipdarstellung in Draufsicht auf ein Batteriemodul mit einer zweireihigen Kabelführung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; -
7 eine Prinzipdarstellung in Draufsicht auf zwei Batteriemodule mit einer zweireihigen Kabelführung mit Versatz der Batteriezellen gegeneinander nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; -
8 eine Prinzipdarstellung in Draufsicht auf zwei Batteriemodule mit einer einreihigen Kabelführung mit Versatz der Batteriezellen gegeneinander nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; -
9 eine Prinzipdarstellung in Draufsicht auf zwei Batteriemodule mit einer einreihigen Kabelführung in gerader Anordnung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; -
10 eine Prinzipdarstellung in Draufsicht auf zwei Batteriemodule mit einer einreihigen Kabelführung in gekrümmter Anordnung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; -
11 eine Prinzipdarstellung in Draufsicht auf zwei Batteriemodule mit einer einreihigen Kabelführung in stark gekrümmter Anordnung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; -
12 eine Prinzipdarstellung in Draufsicht auf ein Batteriemodul mit einer einreihigen Kabelführung in eingerollter Anordnung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; -
13 eine schematische Darstellung einer Batterie in einem Fahrzeugboden mit Mitteltunnel mit verschieden ausgerichteten Batteriemodulen nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; -
14 einen Längsschnitt durch ein Batteriemodul nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches mit elastischen Klemmelementen gegen ein Batteriegehäuse verspannt ist; und -
15 einen Querschnitt durch einen Teil eines Batteriemoduls mit einer in einen flexiblen Gurt des Batteriemoduls integrierten Kühlmittelleitung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
1 a battery module with battery cells arranged on a flexible belt with a connector plug and a coolant connection according to an exemplary embodiment of the invention; -
2 a battery module with contact points for screw connections for connection to busbars according to a further exemplary embodiment of the invention; -
3 a plurality of battery modules connected in parallel with cooling by a flow around the battery modules according to a further exemplary embodiment of the invention in a schematic representation; -
4 a schematic diagram in plan view of a vehicle with a battery with battery modules connected in parallel according to a further exemplary embodiment of the invention; -
5 a schematic representation in top view of a battery module with a central single-row cable routing according to a further embodiment of the invention; -
6 a schematic diagram in plan view of a battery module with a two-row cable routing according to a further embodiment of the invention; -
7 a schematic representation in plan view of two battery modules with a two-row cable routing with offset of the battery cells against each other according to a further embodiment of the invention; -
8th a schematic diagram in plan view of two battery modules with a single-row cable routing with offset of the battery cells against each other according to a further embodiment of the invention; -
9 a schematic diagram in plan view of two battery modules with a single-row cable routing in a straight arrangement according to a further embodiment of the invention; -
10 a schematic representation in plan view of two battery modules with a single-row cable routing in a curved arrangement according to a further embodiment of the invention; -
11 a schematic representation in top view of two battery modules with a single-row cable routing in a strongly curved arrangement according to a further embodiment of the invention; -
12 a schematic representation in plan view of a battery module with a single-row cable routing in a rolled arrangement according to a further embodiment of the invention; -
13 a schematic representation of a battery in a vehicle floor with a central tunnel with differently aligned battery modules according to a further exemplary embodiment of the invention; -
14 a longitudinal section through a battery module according to a further embodiment of the invention, which is clamped with elastic clamping elements against a battery housing; and -
15 a cross section through part of a battery module with a coolant line integrated into a flexible belt of the battery module according to a further exemplary embodiment of the invention.
In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.In the figures, the same or similar components are denoted by the same reference symbols. The figures only show examples and are not to be understood as limiting.
Das Batteriemodul 10 für eine Batterie 100, insbesondere für eine Hochvolt-Batterie 100 eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 200, umfasst eine Vielzahl von Batteriezellen 20.
Die einzelnen Batteriezellen 20 sind an einem flexiblen Gurt 30 fixiert. Der Gurt 30 weist elektrische Kabel 32, 34 für eine Kontaktierung der Batteriezellen 20 auf. Die Batteriezellen 20 können mit den elektrischen Kabeln 32, 34 seriell und/oder parallel elektrisch verbunden sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Batteriezellen 20 beispielsweise über Kontaktfahnen 24 parallel mit den Kabeln verbunden.The
The
Die einzelnen Batteriezellen 20 werden an dem flexiblen Gurt 30, ähnlich einem Patronengurt, fixiert. Über den Gurt 30 erfolgt die elektrische Anbindung an das Hochvolt-Bordnetz, an Signalleitungen sowie optional die Kühlung der Zellen 20. Elektrische Kontaktierungen 36, 38, Gurt 30, Batteriezellen 20 und isolierende Ummantelung 40 bilden das Batteriemodul 10.The
Die elektrischen Leitungen 32, 34 des Gurtes 30 sind flexibel ausgeführt und erlauben es, die Batteriemodule 10 flexibel in einem vorhandenen, auch ggf. zerklüfteten Fahrzeugbauraum anzuordnen.The
Die Batteriezellen 20 der in den Ausführungsbeispielen in den
Der Übersichtlichkeit halber ist, wie auch in den folgenden Ausführungsbeispielen, nur eine Batteriezelle 20 mit Bezugszeichen versehen.For the sake of clarity, as in the following exemplary embodiments, only one
Zur elektrischen Isolierung sind die Batteriezellen 20 und/oder der Gurt 30 mit einem elastischen Isolationsmaterial 40 umhüllt.The
Der Gurt 30 weist wenigstens eine Kühlmittelleitung 50 zur Kühlung der Batteriezellen 20 auf. Die wenigstens eine Kühlmittelleitung 50 ist in dem Gurt 30 integriert und deswegen nicht sichtbar. Die Kühlmittelleitung 50 kann über den Kühlmittelanschluss 54 an eine zentrale Kühlmittelversorgung angeschlossen werden.The
Die Kühlung des Batteriemoduls 10 kann auch mittels eines umströmenden Kühlmediums 52 erfolgen. Dies ermöglicht eine höhere Funktionssicherheit, da das Kühlmedium 52 nicht durch den beweglichen Gurt 30 geführt werden muss und die Kontaktfläche zum Wärmeübergang bei einem umspülenden Kühlmedium 52 größer ist.The
Die elektrischen Kabel 32, 34, die ebenfalls im Gurt 30 integriert sind, weisen einen Anschlussstecker 42 zur Verbindung mit einem Hochvolt-Bordnetz bzw. an ein Niederspannungsnetz, insbesondere für Signalleitungen auf. Der Gurt 30 weist dazu elektrische Signalleitungen, insbesondere zur Zellspannungsüberwachung, und/oder zum Zellspannungsausgleich und/oder zur Temperaturüberwachung auf.The
Der Gurt 30 kann elastische Abstandselemente 70 für eine klemmende Befestigung in einem Fahrzeug und/oder in einem Batteriegehäuse 110 aufweisen, wie bei dem Ausführungsbeispiel in
Alternativ zu der in
Die Zellen 20 sind über Kontaktfahnen 24 mit den Kabeln 32, 34 parallel verbunden. Das Kabel 32 kann beispielsweise die positiven Pole der Zellen 20 kontaktieren, das Kabel 34 die negativen Pole. Die Kabel 32, 34 sind über die Stromsammelschienen 60, 62 gelegt und können mit diesen an Kontaktstellen 36, 38 über Bohrungen mit Verschraubungen 64, 66 verbunden werden.The
In
Die Batteriemodule 10 sind ebenso wie bei den vorigen Ausführungsbeispielen mit elastischen Kabel 32, 34 und einem flexiblen Gurt miteinander verbunden und können deswegen gekrümmt eingebaut werden.As in the previous exemplary embodiments, the
Die elektrischen Kabel 32, 34 des Gurts 30 können für eine Kontaktierung über Kontaktstellen 36, 38 für Stecker und/oder zur Verschraubung an einer oder mehreren Stromsammelschienen 60, 62 ausgebildet sein.The
Eine Kühlung der Batteriezellen 20 kann beispielsweise mittels Umströmung der Batteriezellen 20 mit einem Kühlmittel 52 erfolgen. Das strömende Kühlmittel 52 ist rein schematisch als fließender Strom dargestellt. Insbesondere kann die Kühlung der Batteriezellen 20 mittels Umströmung der Zellgehäuse 22 der Batteriezellen 20 mit dem Kühlmittel 52 erfolgen. Dazu kann der Gurt 30 entsprechende Öffnungen aufweisen, sodass das Kühlmittel 52 direkt mit dem Zellgehäuse 22 in Kontakt kommen kann.The
Die Batteriemodule 40 weisen eine umhüllende elektrische Isolierung 40 mit einem elastischen Isolationsmaterial auf. Auch durch diese Isolierung 40 kann das Kühlmittel 52 geeignet durchgeleitet werden.The
Die Batteriemodule 10, welche beispielsweise wie in
In den
Die elektrischen Kabel 32, 34 der in den
In den
In
Die Batteriemodule 10 können in beliebiger Lage im Fahrzeug 200 angeordnet werden. Im Batterie-Hauptbauraum Fahrzeugboden können beispielsweise die Batteriezellen 20 überwiegend mit Ausrichtung parallel zu der Hochachse Z des Fahrzeugs positioniert werden. Im Bauraum Mitteltunnel können die Batteriezellen 20 beispielsweise parallel zu der Fahrzeuglängsrichtung X ausgerichtet sein. Die jeweiligen Stromschienen können dementsprechend geformt sein, um die Batteriemodule 10 anzuschließen.The
Das wenigstens eine Batteriemodul 10 ist in einem Batteriegehäuse 110 angeordnet und mittels wenigstens eines elastischen Abstandselements 70, 72 insbesondere an einer Oberseite 12 und/oder an einer Unterseite 14 des Batteriemoduls 10 in dem Batteriegehäuse 110 fixiert. Dabei ist das Batteriemodul 10 mit den elastischen Klemmelementen 70 gegen den Boden des Batteriegehäuses 110 sowie mit den elastischen Klemmelementen 72 gegen den Gehäusedeckel 112 verspannt.The at least one
Das Batteriemodul 10 weist einen flexiblen Gurt 30 mit Isolierung 40 auf, in dem die Batteriezellen 20, die elektrischen Kabel 32, 34 sowie ein Kanal einer Kühlmittelleitung 50 angeordnet ist. Die Batteriezellen 20 sind über Kontaktfahnen 24, 26 mit den Kabeln 32, 34 elektrisch verbunden.The
Der Gurt 30, welcher aus einem flexiblen, elektrisch isolierenden Material ausgebildet ist, umfasst die Batteriezelle 20. In dem Gurt 30 ist das elektrische Kabel 32 sowie eine Kühlmittelleitung 50 integriert. Dabei umströmt das in der Kühlmittelleitung 50 fließende Kühlmittel 52 die Batteriezelle 20 an einer Außenseite des Zellgehäuses 22 auf einem großen Teil des Umfangs des Zellgehäuses 22, wodurch eine effektive Kühlung der Batteriezelle 20 möglich ist. Die Batteriezelle 20 ist über eine Kontaktfahne 24 mit dem elektrischen Kabel 32 elektrisch verbunden.The
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Batteriemodulbattery module
- 1212
- Oberseitetop
- 1414
- Unterseitebottom
- 2020
- Batteriezellebattery cell
- 2222
- Zellgehäusecell case
- 2424
- Kontaktfahnecontact flag
- 2626
- Kontaktfahnecontact flag
- 2828
- Zellpolcell pole
- 3030
- Gurtbelt
- 3232
- KabelCable
- 3434
- KabelCable
- 3636
- Kontaktstellecontact point
- 3838
- Kontaktstellecontact point
- 4040
- Isolierunginsulation
- 4242
- Anschlusssteckerconnector plug
- 5050
- Kühlmittelleitungcoolant line
- 5252
- Kühlmittelcoolant
- 5454
- Kühlmittelanschlusscoolant connection
- 6060
- Stromsammelschienebusbar
- 6262
- Stromsammelschienebusbar
- 6464
- Verschraubungscrew connection
- 6666
- Verschraubungscrew connection
- 7070
- Abstandselementspacer element
- 7272
- Abstandselementspacer element
- 100100
- Batteriebattery
- 110110
- Batteriegehäusebattery case
- 112112
- Gehäusedeckelhousing cover
- 114114
- Gehäusewandhousing wall
- 200200
- Fahrzeugvehicle
- 210210
- Antriebdrive
- 212212
- Leistungselektronikpower electronics
- XX
- Fahrzeuglängsachsevehicle longitudinal axis
- ZZ
- Fahrzeughochachsevehicle vertical axis
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN 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 documents cited 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
- DE 102016117223 A1 [0004]DE 102016117223 A1 [0004]
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021005767.8A DE102021005767A1 (en) | 2021-11-22 | 2021-11-22 | Battery module for a battery and battery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021005767.8A DE102021005767A1 (en) | 2021-11-22 | 2021-11-22 | Battery module for a battery and battery |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102021005767A1 true DE102021005767A1 (en) | 2023-05-25 |
Family
ID=86227644
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102021005767.8A Pending DE102021005767A1 (en) | 2021-11-22 | 2021-11-22 | Battery module for a battery and battery |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102021005767A1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102016117223A1 (en) | 2015-09-17 | 2017-03-23 | Ford Global Technologies, Llc | VEHICLE DOOR SILL REINFORCEMENT |
-
2021
- 2021-11-22 DE DE102021005767.8A patent/DE102021005767A1/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102016117223A1 (en) | 2015-09-17 | 2017-03-23 | Ford Global Technologies, Llc | VEHICLE DOOR SILL REINFORCEMENT |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102008034699B4 (en) | Battery with several battery cells | |
DE102008059969B4 (en) | Device for cooling a battery and use of the device | |
DE112008000190B4 (en) | Fuel cell module for vehicles | |
DE102008034875A1 (en) | Battery i.e. lithium-ion-battery, for use in vehicle e.g. vehicle with hybrid drive, has cooling device that is arranged on pole side of single cells, where cooling device comprises cooling plate and transfer plate | |
DE102009006990A1 (en) | Body base structure for motor vehicle e.g. hybrid vehicle, has U-shaped channel part that together with longitudinal supports and base and mounting plate encloses battery module in vehicle channel that accommodates battery module | |
DE102007063195A1 (en) | Battery with a housing and a heat conducting plate | |
DE102009011659A1 (en) | Battery unit for vehicles | |
DE102007010739A1 (en) | Battery has heat conducting plate for tempting battery, and also has individual cells switched parallel or in series, which are connected with heat conducting plate in heat conducting manner | |
DE102009004543A1 (en) | Device for powering a motor vehicle with optimized heat dissipation | |
DE102008059966A1 (en) | Battery for use in motor vehicle e.g. hybrid vehicle, has cell group and cooling plate pressed against each other by tensioning elements i.e. tensioning belts, which comprise tension spring and elastic element | |
DE102012112294A1 (en) | Electric energy storage | |
DE102019217287A1 (en) | BATTERY MODULE AND BATTERY PACK | |
DE102020004357A1 (en) | Contacting device for an electrical accumulator and accumulator arrangement | |
DE102017221857A1 (en) | Voltage Detection Structure and Voltage Detection Module | |
DE102017200479A1 (en) | MODULAR ENERGY STORAGE DEVICE, MANUFACTURING METHOD AND VEHICLE | |
DE102020006705A1 (en) | Modular traction battery for a vehicle | |
DE102016222676A1 (en) | Electrical energy storage for a motor vehicle | |
DE102018205627A1 (en) | High-voltage battery for an electrically driven motor vehicle | |
DE102014008312A1 (en) | Motor vehicle with electrically isolated high-voltage component | |
DE102014214320A1 (en) | Battery module with fluid cooling | |
DE102012210611A1 (en) | Energy storage unit with two separate electrochemical areas | |
DE102021005767A1 (en) | Battery module for a battery and battery | |
DE102015013509A1 (en) | battery | |
DE102018219466A1 (en) | Method for producing a current guiding device, junction box for a vehicle battery and motor vehicle | |
DE102021118397A1 (en) | Battery with integrated busbar cooling and motor vehicle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: MERCEDES-BENZ GROUP AG, DE Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, STUTTGART, DE |