DE102021006202B3 - Battery module with a module housing - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul (2) mit einem Modulgehäuse (6) aus einem ersten elektrisch isolierenden Material zur Aufnahme von zylindrischen Batterieeinzelzellen (10) mit einer Aufnahmeöffnung (9) für jeweils eine der Batterieeinzelzellen (10), welche sich zwischen einer ersten Seite und einer zweiten gegenüberliegenden Seite des Modulgehäuses (6) erstrecken.Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Modulgehäuse (6) zwischen der ersten und der zweiten Seite (7, 8) wenigstens ein Einleger (12) aus einem zweiten elektrisch leitenden Material vorgesehen ist, welcher wenigstens eine der Batterieeinzelzellen (10) kontaktierend elektrisch verbindet.Außerdem ist eine Batterie (1) mit solchen Batteriemodulen (2) angegeben.The invention relates to a battery module (2) with a module housing (6) made of a first electrically insulating material for accommodating cylindrical individual battery cells (10) with an accommodating opening (9) for one of the individual battery cells (10), which is located between a first side and a second opposite side of the module housing (6).The invention is characterized in that at least one insert (12) made of a second electrically conductive material is provided in the module housing (6) between the first and the second side (7, 8). , which electrically connects at least one of the individual battery cells (10) in a contacting manner. A battery (1) with such battery modules (2) is also specified.

Description

Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul mit einem Modulgehäuse nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.The invention relates to a battery module with a module housing according to the type defined in more detail in the preamble of claim 1.

Batteriemodule bzw. Batterien mit Modulgehäusen zur Aufnahme der Batterieeinzelzellen sind soweit aus dem Stand der Technik bekannt. So zeigt beispielsweise die DE 102 23 782 B4 einen Aufbau einer Batterie mit Aufnahmeöffnungen, in welche zylindrische Batterieeinzelzellen eingesteckt werden können. Das Batteriegehäuse bzw. Modulgehäuse kann dabei gekühlt sein, die einzelnen Reihen oder Spalten der Aufnahmeöffnungen für die Batterieeinzelzellen sind um einen halben Zelldurchmesser versetzt zueinander angeordnet, um so die zylindrischen Batterieeinzelzellen möglichst raumsparend anzuordnen.Battery modules or batteries with module housings for accommodating the individual battery cells are known from the prior art. For example, the DE 102 23 782 B4 a structure of a battery with receiving openings into which cylindrical single battery cells can be inserted. The battery housing or module housing can be cooled, the individual rows or columns of the receiving openings for the individual battery cells are arranged offset by half a cell diameter in order to arrange the cylindrical individual battery cells as space-saving as possible.

Ein gattungsgemäßes Batteriemodul wird durch die US 2021/0 167 467 A1 beschrieben. Weitere Batteriemodule sind aus der US 2021/0 344 064 A1 sowie der WO 2020/ 094 218 A1 bekannt.A generic battery module is through the US 2021/0 167 467 A1 described. More battery modules are from the US 2021/0 344 064 A1 as well as the WO 2020/ 094 218 A1 famous.

Batterien aus Batteriemodulen zeigen die DE 10 2020 107 727 A1 und die DE 10 2019 211 190 A1 .Batteries from battery modules show the DE 10 2020 107 727 A1 and the DE 10 2019 211 190 A1 .

Zum weiteren Stand der Technik kann außerdem auf die EP 3 096 372 B2 hingewiesen werden, welche ein Batterie-Speichermodul zeigt, bei welchem die Batteriezellen allesamt über angeschweißte Kontaktfedern mit den Batteriezellen eines weiteren Moduls verbunden sind, wobei die Kontaktfedern gleichzeitig mit einer Zwischenplatte verschweißt sind, welche die Batterieeinzelzellen dauerhaft elektrisch parallel verschalten. For further prior art can also on the EP 3 096 372 B2 be pointed out, which shows a battery storage module in which the battery cells are all connected to the battery cells of another module via welded contact springs, the contact springs being simultaneously welded to an intermediate plate which permanently connects the individual battery cells electrically in parallel.

Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein verbessertes Batteriemodul mit einem Modulgehäuse aus einem ersten elektrisch isolierenden Material zur Aufnahme zylindrischer Batterieeinzelzellen in Aufnahmeöffnungen anzugeben.The object of the present invention is now to specify an improved battery module with a module housing made of a first electrically insulating material for accommodating cylindrical individual battery cells in accommodating openings.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Batteriemodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1, und hier insbesondere im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Außerdem löst eine Batterie mit wenigstens zwei derartigen Batteriemodulen gemäß Anspruch 10 die Aufgabe. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Batterie ist im Anspruch 11 angegeben.According to the invention, this object is achieved by a battery module having the features of claim 1, and here in particular in the characterizing part of claim 1. In addition, a battery with at least two such battery modules according to claim 10 solves the problem. An advantageous embodiment of the battery is specified in claim 11.

Das erfindungsgemäße Batteriemodul weist ein Modulgehäuse auf, welches sich zwischen zwei gegenüberliegenden und insbesondere parallel zueinander angeordneten Seiten erstrecken. In diese Aufnahmeöffnung lässt sich jeweils eine zylindrische Batterieeinzelzelle einsetzen, deren Gehäuse typischerweise in einen Becher aufgeteilt ist, welcher den Minuspol ausbildet, und in einen gegenüber diesem isolierten Deckel, welcher den Pluspol ausbildet. Dabei ist es nun so, dass in dem Modulgehäuse zwischen der ersten und er zweiten Seite, also in Inneren des Modulgehäuses und hier insbesondere in einer parallel zu den Seiten stehenden Ebene, wenigstens ein Einleger aus einem elektrisch leitenden Material vorgesehen ist, welcher in dem aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellten Modulgehäuse eingelegt ist. Dieser Einleger kontaktiert dabei wenigstens einige der Batterieeinzelzellen, insbesondere im Bereich ihres Gehäuses und verbindet diese elektrisch. Der Einleger dient also zum Parallelschalten der mit ihm verbundenen Batterieeinzelzellen, insbesondere einer Gruppe von Batterieeinzelzellen innerhalb des Batteriemoduls.The battery module according to the invention has a module housing which extends between two opposite sides and, in particular, sides which are arranged parallel to one another. A cylindrical single battery cell can be inserted into this receiving opening, the housing of which is typically divided into a cup, which forms the negative pole, and a cover that is insulated from this cup and forms the positive pole. It is now the case that in the module housing between the first and the second side, i.e. in the interior of the module housing and here in particular in a plane parallel to the sides, at least one insert made of an electrically conductive material is provided, which in the an electrically insulating material produced module housing is inserted. This insert makes contact with at least some of the individual battery cells, in particular in the area of their housing, and connects them electrically. The insert thus serves to connect the individual battery cells connected to it in parallel, in particular a group of individual battery cells within the battery module.

Durch diese interne Parallelverschaltung der Gruppe von Batterieeinzelzellen lassen sich diese hinsichtlich ihrer Spannung nivellieren und erlauben eine höhere Leistungsabgabe. Der Einleger erlaubt es außerdem, Messdaten abzugreifen, welche beispielsweise der Steuerung der Batterieeinzelzellen innerhalb des Batteriemoduls dienen können. Dies kann beispielsweise ein Ladungsausgleich zwischen den Batterieeinzelzellen bzw. Gruppen von Batterieeinzelzellen oder dergleichen umfassen.This internal parallel connection of the group of individual battery cells allows them to be leveled in terms of their voltage and allows a higher power output. The insert also allows measurement data to be accessed, which can be used, for example, to control the individual battery cells within the battery module. This can include, for example, charge equalization between the individual battery cells or groups of individual battery cells or the like.

In dem erfindungsgemäßen Batteriemoduls ist es dementsprechend vorgesehen, dass zumindest die Mantelfläche der Batterieeinzelzelle einen der Pole ausbildet, wobei der Einleger wenigstens eine in die Aufnahmeöffnung der zu kontaktierenden elektrischen Batterieeinzelzelle ragende Kontaktfläche aufweist. Vorzugsweise können hier drei Kontaktflächen des Einlegers in die jeweilige Aufnahmeöffnung ragen, welche die Mantelfläche der Batterieeinzelzelle, also insbesondere den Becher ihres Gehäuses, entsprechend kontaktieren und somit den negativen Pol der involvierten Batterieeinzelzellen miteinander verbinden. Die Kontaktfläche selbst kann dabei über Anpressung die elektrische Kontaktierung mit der Batterieeinzelzelle bzw. ihrem Gehäuse realisieren, insbesondere kann der konstruktive Aufbau der Kontaktfläche so ausgestaltet sein, dass diese im Rahmen der Elastizität ihres Materials federnd ausgebildet ist, um eine sichere und zuverlässige Kontaktierung unabhängig von den Bauteiltoleranzen der jeweiligen Batterieeinzelzelle sicher zu gewährleisten. Die Batterieeinzelzellen lassen sich somit ohne ein Verschweißen oder dergleichen einfach kontaktieren. Sie können somit im Falle einer Reparatur auch einfach ausgetauscht werden.In the battery module according to the invention, it is accordingly provided that at least the lateral surface of the individual battery cell forms one of the poles, with the insert having at least one contact surface protruding into the receiving opening of the individual electrical battery cell to be contacted. Preferably, three contact surfaces of the insert can protrude into the respective receiving opening, which contact the lateral surface of the individual battery cell, ie in particular the cup of its housing, and thus connect the negative pole of the individual battery cells involved to one another. The contact surface itself can make electrical contact with the individual battery cell or its housing by pressing on it; in particular, the structural design of the contact surface can be designed in such a way that it is designed to be resilient within the framework of the elasticity of its material in order to ensure safe and reliable contact regardless of to guarantee the component tolerances of the respective battery cell. The individual battery cells can thus be easily contacted without welding or the like. They can therefore also be easily replaced in the event of a repair.

Innerhalb des erfindungsgemäßen Batteriemoduls können nun die Aufnahmeöffnungen in dem Modulgehäuse in einzelnen Reihen angeordnet sein. Ähnlich wie beim eingangs genannten Stand der Technik können diese Reihen in ihrer Aufreihungsrichtung jeweils um die Hälfte des Durchmesser der Aufnahmeöffnung versetzt zu der nächsten benachbarten Reihe angeordnet sein, um so einen möglichst dichte Anordnung der Aufnahmeöffnungen und damit letztlich der Batterieeinzelzellen in dem Batteriemodul zu erreichen.Within the battery module according to the invention, the receiving openings in the can now Module housing can be arranged in individual rows. Similar to the state of the art mentioned at the outset, these rows can be offset in the direction in which they are arranged by half the diameter of the receiving opening in relation to the next adjacent row, in order to achieve the densest possible arrangement of the receiving openings and thus ultimately of the individual battery cells in the battery module.

Eine außerordentlich günstige Weiterbildung dieser Ausgestaltung sieht es dabei vor, dass die Batterieeinzelzellen in einer Reihe der Aufnahmeöffnungen mit identischer Polung eingebracht sind, wobei die Polung in der benachbarten Reihe jeweils umgekehrt ist. Jede Reihe hat also eine unterschiedliche Anordnung der Batterieeinzelzellen, so dass beispielsweise in einer ersten Reihe alle Deckel mit den Pluspolen nach links weisen, in der daneben angeordneten Reihe nach rechts und so weiter.An extraordinarily favorable further development of this configuration provides that the individual battery cells are placed in a row of the receiving openings with identical polarity, with the polarity in the adjacent row being reversed in each case. Each row has a different arrangement of the individual battery cells, so that, for example, in a first row all the covers with the positive poles point to the left, in the next row to the right and so on.

Gemäß einer außerordentlich günstigen Ausgestaltung kann es nun vorgesehen sein, dass für jede dieser Reihen ein Einleger vorgesehen ist, welcher die Batterieeinzelzellen der Reihe kontaktiert. Damit werden alle Batterieeinzelzellen der jeweiligen Reihe parallel miteinander verschaltet, die einzelnen Reihen können dann im weiteren, insbesondere außerhalb des jeweiligen Batteriemoduls, in der gewünschten Art und Weise weiterverschaltet werden, beispielsweise mit einer elektrischen Reihenschaltung. According to an extraordinarily favorable embodiment, it can now be provided that an insert is provided for each of these rows, which insert contacts the individual battery cells of the row. All of the individual battery cells in the respective row are thus connected to one another in parallel, and the individual rows can then be further connected in the desired manner, in particular outside of the respective battery module, for example with an electrical series circuit.

Gemäß einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriemoduls kann es dann ferner vorgesehen sein, dass die Einleger benachbarter Reihen in verschiedenen Ebenen angeordnet sind. Damit ist es möglich, die einzelnen Aufnahmeöffnungen und damit letztlich die Batterieeinzelzellen, welche in diese eingesteckt werden, sehr dicht beieinander zu positionieren. Ein mit ausreichendem Querschnitt ausgebildeter Einleger könnten dann die Batterien der einen Reihe mit der anderen Reihe kontaktieren, was jedoch unerwünscht ist, um die Flexibilität der Verschaltung außerhalb des Batteriemoduls zu erhalten. Deshalb können verschiedene Ebenen für die Einleger der benachbarten Reihen vorgesehen sein, dass beispielsweise in einer ersten Ebene die Einleger für alle Reihen mit ungerader Nummer und in einer zweiten Ebene alle Einleger für die Reihen mit gerader Nummer vorgesehen sind. Dies ermöglicht mit vertretbarem Aufwand ausreichend große Einleger einerseits, welche sich untereinander nicht berühren und erlaubt andererseits eine sehr dichte Packung der Aufnahmeöffnungen und damit letztlich der Batterieeinzelzellen des Batteriemoduls.According to a further very advantageous embodiment of the battery module according to the invention, it can then also be provided that the inserts of adjacent rows are arranged on different levels. This makes it possible to position the individual receiving openings, and thus ultimately the individual battery cells that are inserted into them, very close together. An insert designed with a sufficient cross-section could then contact the batteries in one row with the other row, which, however, is undesirable in order to maintain the flexibility of the wiring outside of the battery module. Different levels can therefore be provided for the depositors of the adjacent rows, for example in a first level the depositors for all odd-numbered rows and in a second level all depositors for the even-numbered rows are provided. On the one hand, this enables sufficiently large inserts that do not touch one another with justifiable effort and, on the other hand, allows the receiving openings and thus ultimately the individual battery cells of the battery module to be packed very tightly.

Gemäß einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriemoduls kann für jeden der Einleger wenigstens ein Messabgriff aus dem Modulgehäuse herausgeführt sein. Damit wird es möglich, beispielsweise die Spannung im Bereich des Einlegers und den Spannungsmitteltwert der von ihm parallel geschalteten Batterieeinzelzellen entsprechend abzufragen, um so eine effiziente Steuerung auf Basis der jeweiligen Spannungen der einzelnen Reihen der Batterieeinzelzellen zu erreichen. Je nach Größe der Einleger und Anzahl der Batterieeinzelzellen je Reihe lässt sich so ein Messabgriff realisieren, welcher einer Einzelzellspannungsüberwachung nahe kommt, beispielsweise wenn eine der Reihen lediglich 3 bis 8 Batterieeinzelzellen aufweist.According to a further very advantageous embodiment of the battery module according to the invention, at least one measurement tap can be led out of the module housing for each of the inserts. This makes it possible, for example, to query the voltage in the area of the insert and the average voltage value of the individual battery cells connected in parallel by it in order to achieve efficient control based on the respective voltages of the individual rows of the individual battery cells. Depending on the size of the inserts and the number of individual battery cells per row, a measurement tap can be implemented that comes close to monitoring the voltage of an individual cell, for example if one of the rows only has 3 to 8 individual battery cells.

Eine weitere sehr günstige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriemoduls kann es vergleichbar wie in der eingangs genannten EP 3 096 372 B2 vorsehen, dass jeweils einer der Pole, beispielsweise der Pluspol, jeder der Batterieeinzelzellen mit einer Kontaktfeder versehen ist, welche dazu eingerichtet ist, den jeweils anderen Pol einer Batterieeinzelzelle eines benachbarten Batteriemoduls zu kontaktieren. Damit wird quasi für jede Reihe einmal diese Kontaktfedern den Abschluss des Moduls in Längsrichtung der jeweiligen Batterieeinzelzellen ausbilden, für die benachbarte Reihe, die vorzugsweise über das Modul überstehenden Unterseiten der Becher. Werden die einzelnen Module dann aneinander gesteckt, kommt es zu einer elektrischen Kontaktierung der einzelnen Reihen der Batteriezellen in der Art einer Reihenschaltung, wobei innerhalb des jeweiligen Moduls die Parallelschaltung der in einer Reihe angeordneten Batterieeinzelzellen realisiert wird.Another very favorable embodiment of the battery module according to the invention can be compared to the one mentioned at the outset EP 3 096 372 B2 provide that one of the poles, for example the positive pole, of each of the individual battery cells is provided with a contact spring which is designed to contact the respective other pole of an individual battery cell of an adjacent battery module. Thus, for each row, these contact springs form the end of the module in the longitudinal direction of the respective individual battery cells, for the adjacent row, the undersides of the cups that preferably protrude beyond the module. If the individual modules are then plugged together, electrical contact is made between the individual rows of battery cells in the manner of a series connection, with the parallel connection of the individual battery cells arranged in a row being realized within the respective module.

Eine weitere sehr günstige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriemoduls kann es ferner vorsehen, dass das Modulgehäuse interne Hohlräume aufweist, welche mit Kühlmedienanschlüssen verbunden sind. Solche Hohlräume können dann genutzt werden, um Kühlmedium durch das jeweilige Modulgehäuse zu führen und die in ihm befindlichen Batterieeinzelzellen effizient zu temperieren.A further very favorable embodiment of the battery module according to the invention can also provide that the module housing has internal cavities which are connected to coolant connections. Such cavities can then be used to guide cooling medium through the respective module housing and to efficiently temperature-control the individual battery cells located in it.

Das Modulgehäuse selbst kann dabei gemäß einer außerordentlich günstigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriemoduls aus dem ersten Material, einem Kunststoff, im Spritzguss hergestellt sind, wobei das zweite Material, welches die Einleger ausbildet, als metallischer Einleger in die Spritzgussform eingelegt wird und damit beim Spritzguss in das Modulgehäuse integriert und in diesem fixiert wird. Mit minimalem Fertigungsaufwand lässt sich so ein Aufbau erreichen, welcher durch das reine Einstecken der zylindrischen Batterieeinzelzellen deren Parallelverschaltung über die jeweiligen Einleger erzielt und darüber hinaus Messabgriffe für die jeweilige Gruppe bzw. Reihe von Batterieeinzelzellen bereits umfasst. Bei der Ausgestaltung mit der Kontaktfeder an dem einen der Pole lassen sich solche Module dann außerordentlich effizient und zu jeder Zeit auch einfach demontierbar zu einer Batterie zusammenstecken.According to an extremely favorable embodiment of the battery module according to the invention, the module housing itself can be produced from the first material, a plastic, by injection molding, with the second material, which forms the inserts, being inserted into the injection mold as a metal insert and thus during injection molding into the Module housing is integrated and fixed in this. A structure can be achieved with minimal production effort which, simply by plugging in the cylindrical individual battery cells, achieves their parallel connection via the respective inserts and, in addition, already includes measurement taps for the respective group or row of individual battery cells. When designing with the Kon With a clock spring on one of the poles, such modules can then be connected together to form a battery extremely efficiently and can be easily removed at any time.

Eine erfindungsgemäße Batterie sieht es dementsprechend vor, dass wenigstens zwei derartige Batteriemodule nach einer oder mehreren vorgehenden Ausgestaltungen vorhanden sind, welche über Zuganker zwischen zwei Endplatten verspannt und über Kontaktierungselemente in den Endplatten elektrisch verschaltet sind. Die Batteriemodule lassen sich insbesondere beim Aufstapeln untereinander elektrisch verschalten und können dann benachbart zu dem jeweils letzten Modul an beiden Enden dieses Stapels mit Endplatten versehen werden, welche wiederum die elektrische Verschaltung der einzelnen Reihen von Batterieeinzelzellen in den Modulen vorsehen. Über Zuganker wird der gesamte Aufbau stabilisiert, die Zufuhr und Abfuhr von Kühlmedien kann über eine zentrale Zu- und Abfuhrleitung für die so aufgebaute Batterie für alle vorgesehenen Batteriemodule parallel erfolgen.A battery according to the invention accordingly provides that at least two such battery modules are present according to one or more of the preceding configurations, which are clamped between two end plates via tie rods and electrically connected via contacting elements in the end plates. The battery modules can be electrically interconnected, especially when stacked, and can then be provided with end plates adjacent to the last module at both ends of this stack, which in turn provide the electrical interconnection of the individual rows of individual battery cells in the modules. The entire structure is stabilized via tie rods, and cooling media can be supplied and discharged in parallel via a central supply and discharge line for the battery constructed in this way for all battery modules provided.

Gemäß einer außerordentlich günstigen Weiterbildung dieser Batterie ist dabei vorgesehen, dass Aufnahmebuchsen für die Zuganker in jedem Modulgehäuse eingebracht sind, beispielsweise bei einer Herstellung des Batteriegehäuses durch Spritzguss in die Spritzgussform eingelegt wurden, welche eine größere Länge aufweisen, als das Modulgehäuse in derselben Richtung. Beim Verspannen über die Zuganker wird die Kraft dabei über diese Buchsen übertragen, so dass jedes Modulgehäuse und damit die in ihm befindlichen Batterieeinzelzellen im Wesentlichen schwimmend zwischen den Endplatten aufgenommen sind.According to an extraordinarily favorable development of this battery, it is provided that sockets for the tie rods are introduced into each module housing, for example when the battery housing is manufactured by injection molding in the injection mold, and are longer than the module housing in the same direction. When braced via the tie rods, the force is transmitted via these sockets, so that each module housing and thus the individual battery cells located in it are accommodated between the end plates in a substantially floating manner.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Batteriemoduls sowie der Batterie aus einem solchen Batteriemodul ergeben sich auch aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben ist.Further advantageous configurations of the battery module according to the invention and of the battery from such a battery module also result from the exemplary embodiment, which is described in more detail below with reference to the figures.

Dabei zeigen:

  • 1 eine schematische Ansicht einer Batterie in einer möglichen Ausführungsform gemäß der Erfindung;
  • 2 ein Modulgehäuse eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls in einer möglichen Ausführungsform; und
  • 3 einen Ausschnitt durch das Batteriemodul gemäß der Linie III-III in 2.
show:
  • 1 a schematic view of a battery in a possible embodiment according to the invention;
  • 2 a module housing of a battery module according to the invention in one possible embodiment; and
  • 3 a section through the battery module according to line III-III in 2 .

In der Darstellung der 1 ist eine in ihrer Gesamtheit mit 1 bezeichnete Batterie zu erkennen, welche aus mehreren Batteriemodulen 2, von welchen hier nur einige mit einem Bezugszeichen versehen sind, aufgebaut ist. Diese Batteriemodule 2 sind über Zuganker 3 zwischen zwei Endplatten 4 verspannt und werden über diese Endplatten 4 bzw. in ihnen eingebrachte Kontaktierungselemente auch elektrisch in der gewünschten Art und Weise verschaltet. Anschlüsse zur Zufuhr und Abfuhr von Leistungen zu der Batterie 1 können im Bereich dieser Endplatten 4 angeordnet sein. In der schematischen Darstellung der 1 ist außerdem ein Kühlmedienkanal 5 zur Zufuhr und Abfuhr eines flüssigen Kühlmediums, welches durch jedes der Batteriemodule 2 geleitet werden kann, angedeutet.In the representation of 1 1 shows a battery labeled 1 in its entirety, which is made up of a plurality of battery modules 2, only some of which are provided with a reference number here. These battery modules 2 are braced between two end plates 4 via tie rods 3 and are also electrically connected in the desired manner via these end plates 4 or contacting elements introduced into them. Connections for supplying and discharging power to the battery 1 can be arranged in the area of these end plates 4 . In the schematic representation of 1 a coolant channel 5 for supplying and removing a liquid coolant, which can be conducted through each of the battery modules 2, is also indicated.

In der Darstellung der 2 ist nun ein Modulgehäuse 6 eines Batteriemoduls 2 gezeigt. Der Aufbau dieses Modulgehäuses 6 ist dabei im Wesentlichen prismatisch ausgestaltet. Zwischen einer ersten in der Zeichnungsebene liegenden Seite 7 und einer parallel hierzu angeordneten dieser gegenüberliegenden Seite 8 verlaufen Aufnahmeöffnungen 9, in welche zylindrische Batterieeinzelzellen 10, welche in der Darstellung der 3 zu erkennen sind, eingeschoben werden können. Die Aufnahmeöffnungen 9, von welchen in der Darstellung der 2 nur einige mit einem Bezugszeichen versehen sind, sind dabei im Beispiel der 2 in sechs horizontalen Reihen R1 bis R6 angeordnet. In jede der Reihen R1 bis R6 ist dabei gegenüber der jeweils benachbarten Reihe in der Richtung der Aufreihung um den halben Durchmesser einer der Aufnahmeöffnungen 9 verschoben, so dass ein sehr dichte Packung der Aufnahmeöffnungen 9 innerhalb der im Wesentlichen rechteckigen Fläche der Seiten 7, 8 möglich ist. Zur Aufnahme der Zuganker 3 sind in dem Modulgehäuse 6 Buchsen 11 vorgesehen. Diese Buchsen 11 zur Aufnahme der Zuganker 3 können beispielsweise als Einleger in eine Spritzgussform ausgebildet sein, so dass diese als metallische Buchsen 11 in dem ansonsten aus Kunststoff gespritzten Modulgehäuse 6 eingespritzt sind. Auf die genaue Funktionalität dieser Zugankerbuchsenn 11 wird nachfolgend in der Schnittdarstellung der 3 nochmals eingegangen.In the representation of 2 a module housing 6 of a battery module 2 is now shown. The structure of this module housing 6 is essentially designed in a prismatic manner. Between a first side 7 lying in the plane of the drawing and a side 8 arranged parallel thereto, opposite this side, there are receiving openings 9, into which cylindrical individual battery cells 10, which are shown in FIG 3 can be seen, can be inserted. The receiving openings 9, of which in the representation of 2 only some are provided with a reference number, are in the example of 2 arranged in six horizontal rows R1 to R6. In each of the rows R1 to R6, one of the receiving openings 9 is shifted by half the diameter in the direction of the row relative to the respective adjacent row, so that a very dense packing of the receiving openings 9 within the essentially rectangular area of the sides 7, 8 is possible is. To accommodate the tie rods 3 6 sockets 11 are provided in the module housing. These sockets 11 for receiving the tie rods 3 can be designed, for example, as inserts in an injection mold, so that they are injected as metallic sockets 11 in the module housing 6, which is otherwise injection-molded from plastic. The exact functionality of these tie rod bushings 11 is shown below in the sectional view of the 3 received again.

Für zumindest einige der später in die Aufnahmeöffnungen 9 eingebrachten Batterieeinzelzellen 10 ist es nun vorgesehen, dass diese innerhalb des Modulgehäuses 6 aus dem elektrisch nicht leitenden ersten Material, insbesondere einem Kunststoff, einem faserverstärkten Kunststoff oder dergleichen über einen Einleger 12 aus einem metallischen, elektrisch leitenden Material miteinander verbunden werden. Der Einleger 12 kann insbesondere aus einer Kupferlegierung, einer Aluminiumlegierung oder dergleichen hergestellt sein. Auch er wird analog zu den Zugankerbuchsen 11 bei einer Herstellung durch Spritzgiessen in die Spritzgussform für das Modulgehäuse 6 eingelegt.For at least some of the individual battery cells 10 later introduced into the receiving openings 9, it is now provided that these inside the module housing 6 made of the electrically non-conductive first material, in particular a plastic, a fiber-reinforced plastic or the like, via an insert 12 made of a metallic, electrically conductive material are connected to each other. The insert 12 can in particular be made of a copper alloy, an aluminum alloy or the like. It is also inserted into the injection mold for the module housing 6 in a manner analogous to the tie rod bushings 11 when produced by injection molding.

Vorzugsweise kann es so sein, dass für jede der Reihen R1 bis R6 jeweils ein Einleger 12 vorhanden ist. In der Darstellung der 2 ist durch eine teilweise Schnittdarstellung im Bereich der Reihe R4 dieser Einleger 12 gezeigt. Er ist innerhalb des Materials des Modulgehäuses 6 angeordnet und weist mit den Aufnahmeöffnungen 9 korrespondierende innere Öffnungen 13 auf, welche beispielsweise ausgestanzt sind. In jeder dieser Öffnungen 13 sind dabei Kontaktelemente 14 angeordnet, beispielsweise drei Kontaktflächen je Öffnung 13. Die Batterieeinzelzellen 10 sind typischerweise so ausgebildet, dass sie ein becherförmiges Gehäuse 15 aufweisen, welches den Minuspol der Batterieeinzelzelle 10 ausbildet. Ein in der Darstellung der 3 erkennbarer und mit 16 bezeichneter Deckel ist gegenüber dem becherförmigen Gehäuse 15 isoliert und bildet den Pluspol aus. Er ist hier mit einer Kontaktfeder 17 verschweißt ausgebildet, wie es sich aus der Darstellung in 3 ergibt.It can preferably be the case that there is one insert 12 for each of the rows R1 to R6. In the representation of 2 is shown by a partial sectional view in the region of the row R4 of these inserts 12. It is arranged within the material of the module housing 6 and has inner openings 13 which correspond to the receiving openings 9 and which are punched out, for example. Contact elements 14 are arranged in each of these openings 13 , for example three contact surfaces per opening 13 . The individual battery cells 10 are typically designed in such a way that they have a cup-shaped housing 15 which forms the negative pole of the individual battery cell 10 . A in the representation of 3 recognizable and labeled 16 cover is isolated from the cup-shaped housing 15 and forms the positive pole. Here it is welded to a contact spring 17, as can be seen from the illustration in 3 results.

Über die Kontaktelemente 14 werden nun also alle becherförmigen Gehäuse 15 und damit alle Minuspole der in einer Reihe R1 bis R6 angeordneten Batterieeinzelzellen 10 untereinander kontaktiert und durch den Einleger 12 damit innerhalb des Modulgehäuses 6 parallel verschaltet. Außerdem ist für jede der Einleger 12 ein Messabgriff 18 aus dem Modulgehäuse 6 herausgeführt und kann dort direkt oder mittelbar über Kabel elektrisch mit einer Messsensorik verbunden werden, beispielsweise zur Erfassung der mittleren Spannung der in der jeweiligen Reihe R1 bis R6 verbauten Batterieeinzelzellen 10.All cup-shaped housings 15 and thus all negative poles of the individual battery cells 10 arranged in a row R1 to R6 are now contacted with one another via the contact elements 14 and connected in parallel by the insert 12 within the module housing 6 . In addition, a measuring tap 18 is led out of the module housing 6 for each of the inserts 12 and can be electrically connected there directly or indirectly via a cable to a measuring sensor system, for example to record the average voltage of the individual battery cells 10 installed in the respective row R1 to R6.

Wie eingangs bereits erwähnt, kann in dem Modulgehäuse 6 außerdem ein flüssiges Kühlmedium geführt werden. Es kann durch die hier beispielhaft angedeuteten Zufuhrstutzen 19 zugeführt und durch den Abfuhrstutzen 20 wieder abgeführt werden. Das Kühlmedium kann dann durch innere Hohlräume innerhalb des Modulgehäuses 6 strömen und die Batterieeinzelzellen kühlen. In der schematischen Schnittdarstellung der 3 sind derartige Hohlräume angedeutet und teilweise mit dem Bezugszeichen 21 versehen.As already mentioned, a liquid cooling medium can also be guided in the module housing 6 . It can be supplied through the supply connection piece 19 indicated here as an example and removed again through the discharge connection piece 20 . The cooling medium can then flow through internal cavities within the module housing 6 and cool the individual battery cells. In the schematic sectional view of 3 such cavities are indicated and partially provided with the reference number 21 .

Die Schnittdarstellung der 3, die nun schon bereits mehrfach angesprochen ist, zeigt einen Schnitt gemäß der Linie III-III in 2. Dabei ist ein Ausschnitt aus dem Modulgehäuse 6 mit eingesetzten Batterieeinzelzellen 10 zu erkennen, so dass hier also ein Ausschnitt des Batteriemoduls 2 vorliegt. Das Batteriemodul 2 selbst ist dabei so ausgestaltet, dass es im Wesentlichen prismatisch realisiert ist. Im Inneren befinden sich die bereits angesprochenen Hohlräume 21 für das Kühlmedium. Im Bereich der Batterieeinzelzellen 10 ist die jeweilige Seite 7, 8 leicht zurückversetzt, so dass die Batterieeinzelzellen 10 mit dem einen Ende ihres Bechers auf der einen Seite und mit ihrer Kontaktfeder 17 auf der anderen Seite etwas überstehen. Dadurch kann beim Zusammensetzen mehrerer der Batteriemodule 2 zu der Batterie 1 eine elektrische Kontaktierung erfolgen, in dem die Kontaktfeder 17 den Boden des Gehäusebechers 15 einer Batterieeinzelzelle 10 im benachbarten Modul 2 umfasst und damit die an der jeweilig selben Position innerhalb des Modulgehäuses 6 angeordneten Batterieeinzelzellen 10 zwischen allen benachbarten Modulen 2 in Reihe verschaltet. Dabei ist es so, dass die Batterieeinzelzellen 10 innerhalb der Reihen R1 bis R6 jeweils in der selben Polung in das Modulgehäuse 6 eingesetzt werden, als beispielsweise in der Darstellung der 3 in der Reihe R3 alle so, dass der Pluspol rechts und der Minuspol links zu liegen kommen. In der benachbarten Reihe sind die Batterieeinzelzellen 10 dann vorzugsweise umgekehrt eingesetzt, so dass, wie es hier beispielsweise in der Reihe R4 angedeutet ist, der Minuspol rechts und der Pluspol links zu liegen kommen. In der fünften Reihe R5 entspricht der Aufbau dann wieder dem in der Reihe R3 usw. Hierdurch ist es möglich, die einzelnen Reihe, welchen von Batteriemodul 2 zu Batteriemodul 2 jeweils in Reihe verschaltet sind, untereinander über den Einleger 12 innerhalb des Modulgehäuses 6 parallel zu verschalten.The sectional view of 3 , which has already been mentioned several times, shows a section according to line III-III in 2 . A detail from the module housing 6 with inserted individual battery cells 10 can be seen here, so that a detail of the battery module 2 is present here. The battery module 2 itself is designed in such a way that it is essentially implemented as a prism. Inside are the already mentioned cavities 21 for the cooling medium. In the area of the individual battery cells 10, the respective side 7, 8 is set back slightly, so that the individual battery cells 10 protrude slightly with one end of their cup on one side and with their contact spring 17 on the other side. As a result, when several of the battery modules 2 are assembled to form the battery 1, electrical contact can be made in that the contact spring 17 encompasses the bottom of the housing cup 15 of a single battery cell 10 in the adjacent module 2 and thus the single battery cells 10 arranged at the same position within the module housing 6 between all adjacent modules 2 connected in series. It is the case that the individual battery cells 10 within the rows R1 to R6 are each inserted into the module housing 6 with the same polarity as, for example, in the representation of FIG 3 in row R3 all in such a way that the positive pole is on the right and the negative pole is on the left. In the adjacent row, the individual battery cells 10 are then preferably inserted upside down, so that, as is indicated here for example in row R4, the negative pole is on the right and the positive pole is on the left. In the fifth row R5, the structure then again corresponds to that in row R3, etc. This makes it possible to connect the individual rows, which are connected in series from battery module 2 to battery module 2, to one another in parallel via insert 12 within module housing 6 interconnect.

In der Darstellung der 3 ist nun zu erkennen, dass die Batterieeinzelzellen 10 der Reihen R3 über den oben dargestellten Einleger 12 elektrisch kontaktiert werden, wie es durch die Kontaktelemente 14 des Einlegers 12 angedeutet ist. Vergleichbares gilt für den in der unteren Reihe R5 angedeuteten Einleger 12.In the representation of 3 It can now be seen that the individual battery cells 10 of the rows R3 are electrically contacted via the insert 12 shown above, as is indicated by the contact elements 14 of the insert 12. The same applies to the insert 12 indicated in the lower row R5.

Damit die Batterieeinzelzellen 10 bzw. die Aufnahmeöffnungen 9 für die Batterieeinzelzellen 10 dicht beieinander positioniert werden können, ohne dass die Einleger 12 benachbarter Reihen R1 bis R6 sich untereinander berühren, sind die Einleger 12 der Reihen mit ungerader Nummerierung, in der Darstellung der 3 also die Einleger 12 der Reihen R3 und R5 in einer ersten mit E1 bezeichneten Ebene zwischen den beiden Seiten 7, 8 angeordnet und die Einleger 12 bzw. in der Darstellung der 3 der einzige hier dargestellte Einleger der Reihen mit gerader Nummerierung, hier der Reihe R4, ist in einer parallel dazu beabstandeten zweiten Ebene E2 angeordnet. Hierdurch wird eine elektrische Kontaktierung der Einleger untereinander zuverlässig verhindert und diese können dennoch einen relativ großen Materialquerschnitt bereitstellen, um die Batterieeinzelzellen 10 der jeweiligen Reihe R1 bis R6 untereinander parallel zu verschalten.So that the individual battery cells 10 or the receiving openings 9 for the individual battery cells 10 can be positioned close together without the inserts 12 in adjacent rows R1 to R6 touching one another, the inserts 12 in the rows are odd-numbered, in the representation of 3 ie the inserts 12 of the rows R3 and R5 are arranged in a first plane, designated E1, between the two sides 7, 8 and the inserts 12 or in the representation of the 3 the only insert shown here in the rows with even numbering, here the row R4, is arranged in a second plane E2 spaced parallel thereto. This reliably prevents electrical contacting of the inserts with one another and these can nevertheless provide a relatively large material cross section in order to connect the individual battery cells 10 of the respective row R1 to R6 to one another in parallel.

Abschließend soll nur noch auf die Zugankerbuchse 11 eingegangen werden. Diese ist in einem Bereich des Modulgehäuses 6 angeordnet, welcher die äußeren aneinander anliegenden Seiten 7, 8 ausbildet, so dass beim Zusammensetzen und Verspannen der einzelnen Batteriemodulen 2 der in 1 angedeutete Aufbau der Batterie 1 entsteht. Um zu verhindern, dass die Batterieeinzelzellen 10 mit zu viel Druck beaufschlagt werden, sind die Zugankerbuchsen 11 in ihrer Länge minimal größer ausgeführt als der Abstand der Seiten 7, 8 des Modulgehäuses 6 im Bereich der Zugankerbuchsen 11. Beim Verspannen der einzelnen Batteriemodule 2 liegen damit die Zugankerbuchsen 11 der Batteriemodule 2 aneinander an, so dass die Kräfte ausschließlich hier und nicht über den Kunststoff des Modulgehäuses 6 übertragen werden. Der zwischen den einzelnen Modulgehäusen 6 der Batteriemodulen 2 auftretende Abstand innerhalb der Batterie 1 ist dabei sehr klein und kann bei Bedarf über eine elastische Dichtung abgedichtet werden, ohne die schwimmende Lagerung der Batterieeinzelzellen 10 zu stören.Finally, only the tie rod bushing 11 should be discussed. This is arranged in an area of the module housing 6, which the outer abutting sides 7, 8 from forms, so that when assembling and bracing the individual battery modules 2 in 1 indicated structure of the battery 1 arises. In order to prevent the individual battery cells 10 from being subjected to too much pressure, the length of the tie rod bushings 11 is designed to be slightly greater than the distance between the sides 7, 8 of the module housing 6 in the area of the tie rod bushings 11 the tie rod bushings 11 of the battery modules 2 to each other, so that the forces are transmitted exclusively here and not via the plastic of the module housing 6. The distance occurring between the individual module housings 6 of the battery modules 2 within the battery 1 is very small and can be sealed off by an elastic seal if required, without disturbing the floating mounting of the individual battery cells 10 .

Claims (11)

Batteriemodul (2) mit einem Modulgehäuse (6) aus einem ersten elektrisch isolierenden Material zur Aufnahme von zylindrischen Batterieeinzelzellen (10) mit einer Aufnahmeöffnung (9) für jeweils eine der Batterieeinzelzellen (10), welche sich zwischen einer ersten Seite und einer zweiten gegenüberliegenden Seite des Modulgehäuses (6) erstrecken, wobei in dem Modulgehäuse (6) zwischen der ersten und der zweiten Seite (7, 8) wenigstens ein Einleger (12) aus einem zweiten elektrisch leitenden Material vorgesehen ist, welcher wenigstens eine der Batterieeinzelzellen (10) kontaktierend elektrisch verbindet dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Mantelfläche der Batterieeinzelzellen (10) einen der Batteriepole ausbildet, wobei der Einleger (12) wenigstens eine in die Aufnahmeöffnungen (9) der zu kontaktierenden Batterieeinzelzelle (10) ragende Kontaktfläche (14) aufweist.Battery module (2) with a module housing (6) made of a first electrically insulating material for accommodating cylindrical individual battery cells (10) with a receiving opening (9) for one of the individual battery cells (10), which is located between a first side and a second opposite side of the module housing (6), at least one insert (12) made of a second electrically conductive material being provided in the module housing (6) between the first and the second side (7, 8), which insert makes contact with at least one of the individual battery cells (10). electrically connected, characterized in that at least the lateral surface of the individual battery cells (10) forms one of the battery poles, the insert (12) having at least one contact surface (14) projecting into the receiving openings (9) of the individual battery cell (10) to be contacted. Batteriemodul (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeöffnungen (9) in dem Modulgehäuse (6) in Reihen (R1 bis R6) angeordnet sind.Battery module (2) after claim 1 , characterized in that the receiving openings (9) in the module housing (6) are arranged in rows (R1 to R6). Batteriemodul (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterieeinzelzellen (10) in einer Reihe (R1 bis R6) der Aufnahmeöffnungen (9) mit identischer Polung eingebracht sind, wobei die Polung in den jeweils benachbarten Reihen (R1 bis R6) jeweils umgekehrt ist.Battery module (2) after claim 2 , characterized in that the individual battery cells (10) in a row (R1 to R6) of the receiving openings (9) are introduced with identical polarity, the polarity in the respective adjacent rows (R1 to R6) being reversed. Batteriemodul (2) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass für jede der Reihen (R1 bis R6) ein Einleger (12) vorgesehen ist, welcher die Batterieeinzelzellen (10) der Reihe (R1 bis R6) kontaktiert.Battery module (2) after claim 2 or 3 , characterized in that for each of the rows (R1 to R6) an insert (12) is provided which contacts the individual battery cells (10) of the row (R1 to R6). Batteriemodul (2) nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einleger (12) benachbarter Reihen (R1 bis R6) in verschiedenen Ebenen (E1, E2) angeordnet sind.Battery module (2) after claim 2 , 3 or 4 , characterized in that the inserts (12) of adjacent rows (R1 to R6) are arranged in different levels (E1, E2). Batteriemodul (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden der Einleger (12) wenigstens ein Messabgriff (18) aus dem Modulgehäuse (6) herausgeführt ist.Battery module (2) according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that for each of the inserts (12) at least one measuring tap (18) is led out of the module housing (6). Batteriemodul (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils einer der Batteriepole jeder der Batterieeinzelzellen (10) mit einer Kontaktfeder (17) versehen ist, welche dazu eingerichtet ist, den jeweils anderen Batteriepol einer Batterieeinzelzelle (10) eines benachbarten Batteriemoduls (2) zu kontaktieren.Battery module (2) according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that one of the battery poles of each of the individual battery cells (10) is provided with a contact spring (17) which is designed to contact the respective other battery pole of an individual battery cell (10) of an adjacent battery module (2). Batteriemodul (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Modulgehäuse (6) interne Hohlräume (21) aufweist, welche mit Kühlmedienanschlüssen (19) verbunden sind.Battery module (2) according to one of Claims 1 until 7 , characterized in that the module housing (6) has internal cavities (21) which are connected to coolant connections (19). Batteriemodul (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Modulgehäuse (6) aus dem ersten Material im Spritzguss hergestellt ist, wobei das zweite Material als metallischer Einleger (12) umspritzt ist.Battery module (2) according to one of Claims 1 until 8th , characterized in that the module housing (6) is made from the first material by injection molding, the second material being overmolded as a metallic insert (12). Batterie (1) mit wenigstens zwei Batteriemodulen (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, welche über Zuganker (3) zwischen zwei Endplatten (4) verspannt und über Kontaktelemente in den Endplatten (4) elektrisch verschaltet sind.Battery (1) with at least two battery modules (2) according to one of Claims 1 until 9 which are clamped between two end plates (4) via tie rods (3) and electrically connected via contact elements in the end plates (4). Batterie (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Zugankerbuchsen (11) für die Zuganker (3) in jedem Modulgehäuse (6) vorgesehen sind, welche eine größere Länge aufweisen als die Abmessung des Modulgehäuses (6) in derselben Richtung.battery (1) after claim 10 , characterized in that tie rod bushings (11) for the tie rods (3) are provided in each module housing (6), which have a greater length than the dimension of the module housing (6) in the same direction.
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