DE102021107003A1

DE102021107003A1 - Vehicle battery for a motor vehicle and motor vehicle with a vehicle battery

Info

Publication number: DE102021107003A1
Application number: DE102021107003.1A
Authority: DE
Inventors: Thomas Skardelly; Holger Laumanns
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2021-03-22
Filing date: 2021-03-22
Publication date: 2022-09-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugbatterie (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Vielzahl an in einem Gehäuse (12) aufgenommenen Rundzellen (18), welche sich mit ihrer Mittelachse (20) von einem Deckel (16) zu einem Boden (14) des Gehäuses (12) erstrecken, wobei wenigstens ein Spannelement (22) zwischen den Rundzellen (18) vorgesehen ist, welches einen von einem Kühlfluid durchströmbaren Kühlbereich (24) zwischen den Rundzellen (18) frei hält und welches einenends an dem Deckel (16) und anderenends an dem Boden (14) gehalten ist, wodurch mittels des Spannelements (22) ein Abstand zwischen dem Deckel (16) und dem Boden (14) gehalten wird.The invention relates to a vehicle battery (10) for a motor vehicle, with a large number of round cells (18) accommodated in a housing (12), which extend with their central axis (20) from a cover (16) to a base (14) of the housing (12), wherein at least one clamping element (22) is provided between the round cells (18), which keeps a cooling area (24) between the round cells (18) through which a cooling fluid can flow free and which at one end on the cover (16) and at the other end is held on the base (14), whereby a distance between the lid (16) and the base (14) is maintained by means of the clamping element (22).

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugbatterie für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug mit einer Fahrzeugbatterie.The invention relates to a vehicle battery for a motor vehicle and a motor vehicle with a vehicle battery.

Aus der EP 3 241 254 B1 ist ein Batteriemodul bekannt, welches eine Vielzahl von Rundzellen umfasst, die mit gleichgerichteter Polung zu jeweiligen Rundzellenstapeln gruppiert angeordnet sind. Die Rundzellenstapel sind in Reihe aneinander angeordnet, wobei zwischen zwei aneinandergrenzenden Rundzellenstapeln jeweils zwei Kontaktplatten zwischengeordnet sind. An den beiden Stirnenden der Rundzellenstapelreihe befinden sich jeweils eine weitere Kontaktplatte sowie außenseitig darüberliegend jeweils eine Polplatte, an welcher Anschlussklemmen für eine Stromabnahme vorgesehen sind. Auf die Polplatten wirken Spannmittel, um das Batteriemodul zusammenzuspannen. In einer mittleren Lage der Rundzellenstapel können Rundzellenreihen weggelassen werden und anstatt dieser dort Gewindebolzen beziehungsweise Zugstangen hindurchgeführt werden, welche zusammen mit Muttern als Spannmittel zum Verspannen der Rundzellenstapelreihe dienen. Die Muttern können auf die Isolierplatten drücken, die außenseitig auf den Polplatten aufliegen. Auf eine Kühlung der Rundzellen wird hierbei verzichtet. In den Rundzellenstapeln des Moduls sind die Rundzellen mit dichtester Packung aneinanderliegend angeordnet.From the EP 3 241 254 B1 a battery module is known which comprises a multiplicity of round cells which are arranged grouped with rectified polarity to form respective round cell stacks. The round cell stacks are arranged in a row, with two contact plates being arranged between two adjacent round cell stacks. At the two front ends of the row of round cells there is a further contact plate and, on the outside, a pole plate on which connection terminals are provided for current collection. Clamping means act on the pole plates in order to clamp the battery module together. In a middle layer of the round cell stack, round cell rows can be omitted and threaded bolts or tie rods can be passed through there instead, which together with nuts serve as tensioning means for bracing the round cell stack row. The nuts can press on the insulating plates that rest on the outside of the pole plates. There is no cooling of the round cells. In the round cell stacks of the module, the round cells are arranged next to one another with the most dense packing.

Aufgrund hoher Energiedichten, Entladeraten und einem geometrischen Aufbau einer jeweiligen Rundzelle kann sich eine Wärmeabfuhr aus einer Rundzelle beziehungsweise aus einem Zellpaket bei hohen Belastungen als kritischer Faktor in einer Funktion eines Energiespeichers, insbesondere einer Fahrzeugbatterie, herausstellen. Um diesem Problem entgegenzuwirken, können die Rundzellen beziehungsweise das gesamte Zellpaket mit einer Kühlflüssigkeit direkt umspült werden. Hierbei wird die Kühlflüssigkeit unter Druck durch ein Gehäuse beziehungsweise durch Spalten zwischen den Rundzellen gepresst, wodurch meist flache, großflächige Gehäusewandungen des Gehäuses starken Kräften ausgesetzt werden können. Aufgrund einer modernen Fahrzeuginfrastruktur ist ein äußerst einfacher und kompakter Energiespeicher gewünscht.Due to high energy densities, discharge rates and a geometric structure of a respective round cell, heat dissipation from a round cell or from a cell stack at high loads can turn out to be a critical factor in the function of an energy store, in particular a vehicle battery. In order to counteract this problem, the round cells or the entire cell stack can be flushed directly with a cooling liquid. In this case, the coolant is pressed under pressure through a housing or through gaps between the round cells, as a result of which mostly flat, large-area housing walls of the housing can be exposed to strong forces. Due to a modern vehicle infrastructure, an extremely simple and compact energy store is desired.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine Lösung zu schaffen, bei welcher eine möglichst flache Fahrzeugbatterie, welche Rundzellen enthält, besonders stabil ausgebildet ist und gleichzeitig die Rundzellen besonders effizient gekühlt werden können.It is therefore the object of the present invention to create a solution in which a vehicle battery which is as flat as possible and which contains round cells is designed to be particularly stable and at the same time the round cells can be cooled particularly efficiently.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Weitere mögliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren offenbart.This object is achieved according to the invention by the subject matter of the independent patent claim. Further possible configurations of the invention are disclosed in the dependent claims, the description and the figures.

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugbatterie für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, insbesondere für einen Personenkraftwagen, mit einer Vielzahl an in einem Gehäuse aufgenommenen Rundzellen. Diese Rundzellen erstrecken sich mit ihrer Mittelachse von einem Deckel zu einem Boden des Gehäuses. Hierbei können sämtliche Rundzellen nebeneinander und somit mit ihren Mittelachsen parallel zueinander ausgerichtet sein. Ein Übereinanderstapeln der Rundzellen in ihrer Längserstreckungsrichtung kann unterbleiben. Die Höhe der Fahrzeugbatterie von dem Boden des Gehäuses zu dem Deckel des Gehäuses kann somit zumindest im Wesentlichen einer Länge der jeweiligen einzelnen Rundzellen entsprechen, wodurch die Fahrzeugbatterie besonders flach ausgebildet ist. Um eine besonders hohe Stabilität des Gehäuses sicherzustellen, ist wenigstens ein Spannelement zwischen den Rundzellen vorgesehen, welches einen von einem Kühlfluid durchströmbaren Kühlbereich zwischen den Rundzellen freihält und welches einenends an dem Deckel und anderenends an dem Boden gehalten ist. Hierdurch ist mittels des wenigstens einen Spannelements ein Abstand zwischen dem Deckel und dem Boden gehalten. Somit ist das wenigstens eine Spannelement dazu eingerichtet, den Deckel gegen den Boden des Gehäuses zu spannen, wodurch das Gehäuse bei einem Durchströmen des Gehäuses mit Kühlfluid stabilisiert ist. Eine Gefahr eines Verformens des Gehäuses kann somit durch das wenigstens eine Spannelement besonders geringgehalten werden. Weiterhin ist das wenigstens eine Spannelement dazu eingerichtet, einen Abstand zwischen wenigstens zwei Rundzellen sicherzustellen, wodurch mittels des wenigstens einen Spannelements der Kühlbereich freigehalten wird. Durch den Kühlbereich, welcher durch die jeweiligen Einhausungen der Rundzellen begrenzt ist, kann Kühlfluid strömen, mittels welchem die Rundzellen zu kühlen sind. Das wenigstens eine Spannelement stellt somit zum einen die besonders hohe Stabilität des Gehäuses der Fahrzeugbatterie sicher und stellt zum anderen sicher, dass die Rundzellen von dem Kühlfluid umströmt werden können, wodurch die Rundzellen besonders effizient betrieben werden können.The invention relates to a vehicle battery for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle, in particular for a passenger car, with a large number of round cells accommodated in a housing. These round cells extend with their central axis from a cover to a bottom of the housing. In this case, all round cells can be aligned next to one another and thus with their central axes parallel to one another. Stacking the round cells one on top of the other in their direction of longitudinal extent can be omitted. The height of the vehicle battery from the bottom of the housing to the cover of the housing can thus at least essentially correspond to a length of the respective individual round cells, as a result of which the vehicle battery is designed to be particularly flat. In order to ensure particularly high stability of the housing, at least one clamping element is provided between the round cells, which keeps a cooling area between the round cells through which a cooling fluid can flow free and which is held at one end on the cover and at the other end on the base. As a result, a distance is maintained between the cover and the base by means of the at least one clamping element. The at least one clamping element is thus set up to clamp the cover against the base of the housing, as a result of which the housing is stabilized when cooling fluid flows through the housing. A risk of deformation of the housing can thus be kept particularly low by the at least one tensioning element. Furthermore, the at least one clamping element is set up to ensure a distance between at least two round cells, as a result of which the cooling area is kept free by means of the at least one clamping element. Cooling fluid, by means of which the round cells are to be cooled, can flow through the cooling area, which is delimited by the respective housings of the round cells. The at least one tensioning element thus ensures, on the one hand, the particularly high stability of the housing of the vehicle battery and, on the other hand, ensures that the cooling fluid can flow around the round cells, as a result of which the round cells can be operated particularly efficiently.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Spannelement als Zuganker ausgebildet ist. Durch die Ausbildung des wenigstens einen Spannelements als Zuganker wird eine besonders sichere und feste Verbindung des wenigstens einen Spannelements mit dem Deckel sowie mit dem Boden des Gehäuses ermöglicht. Hierdurch kann der Deckel mit dem Boden des Gehäuses über das wenigstens eine Spannelement besonders sicher verspannt werden.In a further embodiment of the invention, it is provided that the tensioning element is designed as a tie rod. The design of the at least one clamping element as a tie rod enables a particularly secure and firm connection of the at least one clamping element to the cover and to the base of the housing. This allows the lid to be connected to the bottom of the Housing are clamped particularly securely on the at least one clamping element.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass eine Vielzahl an Spannelementen vorgesehen ist, welche durch ihre Anordnung eine Position wenigstens einer Rundzelle vorgeben. Hierbei können mehrere radial um eine jeweilige Rundzelle herum positionierte Spannelemente, welche jeweils dazu eingerichtet sind, außenseitig an der Rundzelle anzuliegen, eine Position der Rundzelle in dem Gehäuse präzise vorgeben. Die jeweiligen Spannelemente sind mit ihren Längserstreckungsrichtungen parallel zu den Mittelachsen der Rundzellen ausgerichtet und seitlich neben den Rundzellen angeordnet. Somit sind die mehreren Spannelemente in radialer Überdeckung mit den jeweiligen Rundzellen angeordnet. Die Vielzahl an Spannelementen kann ein Gerüst bilden, in dessen jeweiligen Freiräumen die Rundzellen anzuordnen sind. Über das durch die Spannelemente bereitgestellte Gerüst können mehrere Rundzellen, insbesondere sämtliche Rundzellen, präzise in dem Gehäuse positioniert werden. Somit ermöglichen die Spannelemente ein Stabilisieren des Gehäuses, ein Sicherstellen des Freihaltens des Kühlbereichs sowie ein Positionieren der Rundzellen relativ zueinander sowie relativ zu dem Gehäuse.In a further embodiment of the invention, it is provided that a large number of clamping elements are provided, which through their arrangement specify a position of at least one round cell. In this case, a plurality of clamping elements positioned radially around a respective round cell, which are each set up to rest on the outside of the round cell, can precisely specify a position of the round cell in the housing. The respective tensioning elements are aligned with their directions of longitudinal extension parallel to the central axes of the round cells and are arranged laterally next to the round cells. Thus, the multiple clamping elements are arranged in radial overlap with the respective round cells. The large number of clamping elements can form a framework in whose respective free spaces the round cells are to be arranged. A plurality of round cells, in particular all round cells, can be precisely positioned in the housing via the framework provided by the clamping elements. The clamping elements thus allow the housing to be stabilized, the cooling area to be kept free and the round cells to be positioned relative to one another and relative to the housing.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das wenigstens eine Spannelement über eine jeweilige Rastverbindung an dem Boden und an dem Deckel gehalten ist. Somit kann das jeweilige Spannelement direkt oder über zumindest ein Zwischenelement mit dem Boden beziehungsweise mit dem Deckel des Gehäuses verrastet sein, wodurch eine besonders sichere Verbindung des jeweiligen Spannelements mit dem Boden beziehungsweise dem Deckel des Gehäuses ermöglicht werden kann. Beispielsweise können für das Bereitstellen der jeweiligen Rastverbindungen Halteklammern vorgesehen sein, welche von den jeweiligen Enden der Spannelemente hintergriffen werden können, wodurch über die Halteklammern, welche wiederum am Boden beziehungsweise am Deckel des Gehäuses anliegen beziehungsweise mit dem Boden beziehungsweise mit dem Deckel des Gehäuses verbunden sind, das jeweilige Spannelement an dem Deckel beziehungsweise an dem Boden des Gehäuses gehalten werden kann. Die Halteklammern können insbesondere dazu eingerichtet sein, Toleranzen von Einzelteilen des Gehäuses zueinander beziehungsweise von Einzelteilen des Gehäuses zu dem jeweiligen Spannelement auszugleichen. Hierdurch kann ein besonders sicheres Halten des jeweiligen Spannelements an dem Deckel beziehungsweise an dem Boden des Gehäuses gewährleistet werden. Beispielsweise kann das jeweilige Spannelement einenends über eine erste Halteklammer an dem Deckel des Gehäuses befestigt werden und anderenends über eine zweite Halteklammer an dem Boden des Gehäuses gehalten werden.In a further embodiment of the invention, it is provided that the at least one tensioning element is held on the base and on the cover via a respective latching connection. Thus, the respective clamping element can be latched directly or via at least one intermediate element to the base or to the cover of the housing, as a result of which a particularly secure connection of the respective clamping element to the base or the cover of the housing can be made possible. For example, for the provision of the respective snap-in connections, retaining clips can be provided, which can be gripped behind by the respective ends of the clamping elements, whereby the retaining clips, which in turn rest on the base or on the cover of the housing or are connected to the base or to the cover of the housing , The respective clamping element can be held on the cover or on the bottom of the housing. The retaining clips can in particular be set up to compensate for tolerances between individual parts of the housing and between individual parts of the housing and the respective tensioning element. This ensures that the respective tensioning element is held particularly securely on the cover or on the base of the housing. For example, the respective clamping element can be fastened to the cover of the housing at one end via a first retaining clip and held at the bottom of the housing via a second retaining clip at the other end.

Es ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das wenigstens eine Spannelement aus einem Kunststoff bereitgestellt ist. Hierbei kann das wenigstens eine Spannelement insbesondere aus dem Kunststoff spritzgegossen sein. Durch das Bereitstellen des wenigstens einen Spannelements aus dem Kunststoff ist das wenigstens eine Spannelement elektrisch isolierend ausgebildet. Hierdurch kann eine Gefahr eines Kurzschlusses innerhalb der Fahrzeugbatterie besonders geringgehalten werden. Weiterhin ermöglicht das Spritzgießen des wenigstens einen Spannelements ein besonders einfaches und kostengünstiges Bereitstellen des jeweiligen Spannelements.In a further embodiment of the invention, it is provided that the at least one tensioning element is made of a plastic. In this case, the at least one tensioning element can be injection molded, in particular, from the plastic. By providing the at least one tensioning element from the plastic, the at least one tensioning element is designed to be electrically insulating. As a result, the risk of a short circuit within the vehicle battery can be kept particularly low. Furthermore, the injection molding of the at least one clamping element enables the respective clamping element to be provided in a particularly simple and cost-effective manner.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass mittels des wenigstens einen Spannelements eine jeweilige Kontaktelemente aufweisende Kontaktierungsplatte auf die Rundzellen vorgespannt wird, wodurch an jeder Rundzelle ein Kontaktelement eine elektrische Verbindung bereitstellend anliegt. Die jeweiligen Kontaktelemente können insbesondere als Kontaktfedern ausgebildet sein, welche über eine Federkraft in den jeweiligen Kontaktfedern für ein sicheres Kontaktieren der Rundzellen an die jeweilige zugeordnete Rundzelle angepresst werden können. Das wenigstens eine Spannelement gewährleistet ein sicheres Anlegen der Kontaktierungsplatte an sämtliche Rundzellen der Fahrzeugbatterie, sodass sämtliche Rundzellen über die Kontaktierungsplatte sicher elektrisch kontaktiert sind.In a further embodiment of the invention it is provided that by means of the at least one clamping element, a contacting plate having respective contact elements is prestressed onto the round cells, whereby a contact element rests on each round cell providing an electrical connection. The respective contact elements can in particular be designed as contact springs, which can be pressed against the respective associated round cell via a spring force in the respective contact springs for reliable contacting of the round cells. The at least one clamping element ensures that the contacting plate is securely placed against all round cells of the vehicle battery, so that all round cells are securely electrically contacted via the contacting plate.

In diesem Zusammenhang ist es in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Fahrzeugbatterie eine Deckplatte umfasst, welche mittels des wenigstens einen Spannelements an die Kontaktierungsplatte angelegt ist und mittels welcher die Kontaktierungsplatte elektrisch isoliert ist. Mittels der isolierenden Deckplatte wird die Kontaktierungsplatte zu dem Gehäuse elektrisch isoliert, wodurch eine Gefahr eines Kurzschlusses besonders geringgehalten werden kann. Alternativ zu dem Vorsehen der Deckplatte kann die Kontaktierungsplatte mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung versehen sein.In this connection it is provided in a further embodiment of the invention that the vehicle battery comprises a cover plate which is applied to the contacting plate by means of the at least one clamping element and by means of which the contacting plate is electrically insulated. The contacting plate is electrically insulated from the housing by means of the insulating cover plate, as a result of which the risk of a short circuit can be kept particularly low. As an alternative to the provision of the cover plate, the contacting plate can be provided with an electrically insulating coating.

Es kann dabei in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Deckplatte und/oder die Kontaktierungsplatte für jedes Spannelement eine Öffnung aufweisen, durch welche das Spannelement hindurchgesteckt ist. Sind sowohl die Deckplatte als auch die Kontaktierungsplatte vorgesehen, dann weisen die Deckplatte und die Kontaktierungsplatte miteinander fluchtende Öffnungen auf, durch welche das Spannelement für ein Verspannen der Kontaktierungsplatte mit der Deckplatte und den Rundzellen durchgeführt ist. Hierdurch wird ein sicheres Verbinden des Deckels mit dem Boden des Gehäuses über das wenigstens eine Spannelement bei einem Vorhandensein der Deckplatte und/oder der Kontaktierungsplatte ermöglicht.In a further embodiment of the invention, it can be provided that the cover plate and/or the contacting plate have an opening for each clamping element, through which the clamping element is inserted. If both the cover plate and the contacting plate are provided, then the cover plate and the contacting plate have aligned openings through which the clamping element for clamping the contacting plate with the cover plate and the Round cells is carried out. This enables the cover to be securely connected to the base of the housing via the at least one clamping element when the cover plate and/or the contacting plate is/are present.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Deckplatte und/oder die Kontaktierungsplatte wenigstens einen Durchgang aufweisen, über welchen das Kühlfluid in den Kühlbereich zwischen die Rundzellen zu strömen ist. Hierdurch kann das Kühlfluid von außen durch die Deckplatte und/oder die Kontaktierungsplatte hindurch in den Kühlbereich zwischen die Rundzellen einströmen, um die Rundzellen zu kühlen. Hierdurch wird eine Immersionskühlung der Rundzellen durch Umströmen der Rundzellen mit dem Kühlfluid ermöglicht. Bei dem Kühlfluid handelt es sich insbesondere um eine Kühlflüssigkeit, wodurch die Rundzellen besonders effizient gekühlt werden können.In a further embodiment of the invention, it is provided that the cover plate and/or the contacting plate have at least one passage through which the cooling fluid is to flow into the cooling area between the round cells. As a result, the cooling fluid can flow from the outside through the cover plate and/or the contacting plate into the cooling area between the round cells in order to cool the round cells. This enables immersion cooling of the round cells by the cooling fluid flowing around the round cells. The cooling fluid is in particular a cooling liquid, as a result of which the round cells can be cooled particularly efficiently.

Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Kraftfahrzeug mit einer Fahrzeugbatterie, wie sie bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Fahrzeugbatterie beschrieben worden ist. Bei dem Kraftfahrzeug handelt es sich insbesondere um ein elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebsstrang, welcher mit elektrischer Energie aus der Fahrzeugbatterie betreibbar ist. Bei dem Kraftfahrzeug kann es sich somit um ein sogenanntes Elektrofahrzeug oder um ein Hybridfahrzeug handeln. Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Fahrzeugbatterie sind als Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs anzusehen und umgekehrt.The invention also relates to a motor vehicle with a vehicle battery as has already been described in connection with the vehicle battery according to the invention. The motor vehicle is in particular an electrically operable motor vehicle with an electric drive train which can be operated with electrical energy from the vehicle battery. The motor vehicle can thus be a so-called electric vehicle or a hybrid vehicle. Advantages and advantageous developments of the vehicle battery according to the invention are to be regarded as advantages and advantageous developments of the motor vehicle according to the invention and vice versa.

Weitere Merkmale der Erfindung können sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung ergeben. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further features of the invention can result from the claims, the figures and the description of the figures. The features and feature combinations mentioned above in the description and the features and feature combinations shown below in the description of the figures and/or in the figures alone can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without going beyond the scope of the invention to leave.

Die Zeichnung zeigt in:

1 eine schematische Perspektivansicht einer Fahrzeugbatterie für ein Kraftfahrzeug mit einer Vielzahl von in einem Gehäuse aufgenommenen Rundzellen;
2 einen Ausschnitt eines Längsschnitts durch die Fahrzeugbatterie, wobei erkannt werden kann, dass ein Deckel des Gehäuses gegen einen Boden des Gehäuses mit einer Vielzahl von zwischen den Rundzellen angeordneten, als Zuganker ausgebildeten Spannelementen abgestützt ist;
3 einen Ausschnitt eines Querschnitts der Fahrzeugbatterie;
4 einen vergrößerten Ausschnitt des Längsschnitts gemäß 2; und
5 eine Explosionsdarstellung eines Bereichs der Fahrzeugbatterie aus Übersichtlichkeitsgründen ohne das Gehäuse.

The drawing shows in:

1 a schematic perspective view of a vehicle battery for a motor vehicle with a plurality of round cells accommodated in a housing;
2 a section of a longitudinal section through the vehicle battery, wherein it can be seen that a cover of the housing is supported against a bottom of the housing with a multiplicity of clamping elements designed as tie rods arranged between the round cells;
3 a section of a cross section of the vehicle battery;
4 according to an enlarged detail of the longitudinal section 2 ; and
5 Figure 12 shows an exploded view of a portion of the vehicle battery without the housing for clarity.

In den Figuren sind gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical and functionally identical elements are provided with the same reference symbols.

In 1 ist eine Fahrzeugbatterie 10 für ein Kraftfahrzeug gezeigt. Die Fahrzeugbatterie 10 ist dazu eingerichtet, elektrische Energie für einen elektrischen Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs bereitzustellen. Somit ist das Kraftfahrzeug mit elektrischer Energie aus der Fahrzeugbatterie 10 antreibbar. Die Fahrzeugbatterie 10 umfasst ein Gehäuse 12 mit einem Boden 14 und einem Deckel 16. Das Gehäuse 12 begrenzt ein Volumen, in welchem eine Vielzahl von Rundzellen 18 aufgenommen sind. In 2 ist ein schematischer Längsschnitt der Fahrzeugbatterie 10 gezeigt, in welchem die in dem von dem Gehäuse 12 umschlossenen Volumen aufgenommenen Rundzellen 18 erkannt werden können. Die Rundzellen 18 erstrecken sich entlang ihrer Mittelachse 20 von dem Boden 14 in Richtung des Deckels 16 des Gehäuses 12. Sämtliche Rundzellen 18 der Fahrzeugbatterie 10 sind vorliegend mit ihren Mittelachsen 20 parallel zueinander und seitlich nebeneinander angeordnet.In 1 a vehicle battery 10 for a motor vehicle is shown. The vehicle battery 10 is set up to provide electrical energy for an electrical drive train of the motor vehicle. The motor vehicle can thus be driven with electrical energy from the vehicle battery 10 . The vehicle battery 10 includes a housing 12 with a base 14 and a cover 16. The housing 12 delimits a volume in which a multiplicity of round cells 18 are accommodated. In 2 a schematic longitudinal section of the vehicle battery 10 is shown, in which the round cells 18 accommodated in the volume enclosed by the housing 12 can be recognized. The round cells 18 extend along their central axis 20 from the base 14 in the direction of the cover 16 of the housing 12. All round cells 18 of the vehicle battery 10 are arranged here with their central axes 20 parallel to one another and side by side.

Um eine besonders hohe Stabilität des Gehäuses 12 zu ermöglichen und ein Verformen des Bodens 14 beziehungsweise des Deckels 16 durch mechanische Beanspruchung so weit wie möglich vermeiden zu können, umfasst die Fahrzeugbatterie 10 wenigstens ein, vorliegend eine Vielzahl an Spannelementen 22, welche in dem von dem Gehäuse 12 umschlossenen Volumen angeordnet sind. Vorliegend sind die Spannelemente 22 als jeweilige Zuganker ausgebildet. Diese Zuganker sind aus einem Kunststoff spritzgegossen. Sämtliche Spannelemente 22 sind mit ihrer Längserstreckungsrichtung parallel zu den Mittelachsen 20 der Rundzellen 18 und zwischen den Rundzellen 18 angeordnet. Durch das Anordnen der Spannelemente 22 zwischen den Rundzellen 18 werden die Rundzellen 18 auf Abstand zueinander gehalten. Hierdurch wird zwischen den Rundzellen 18 in dem von dem Gehäuse 12 umschlossenen Volumen ein Kühlbereich 24 freigehalten. Für ein Kühlen der Rundzellen 18, insbesondere ein Immersionskühlen der Rundzellen 18, wird der Kühlbereich 24 von einem Kühlfluid, insbesondere einer Kühlflüssigkeit, durchströmt. Um bei einem Durchströmen des Kühlbereichs 24 mit dem Kühlfluid ein Aufblähen des Gehäuses 12 beziehungsweise eine starke mechanische Beanspruchung des Bodens 14 beziehungsweise des Deckels 16 des Gehäuses 12 zu reduzieren, sind die Spannelemente 22 jeweils einenends mit dem Boden 14 und anderenends mit dem Deckel 16 verbunden, um das Gehäuse 12 zu stabilisieren. Somit wird mittels der Spannelemente 22 ein vorgegebener Abstand zwischen dem Boden 14 und dem Deckel 16 des Gehäuses 12 gehalten.In order to enable particularly high stability of the housing 12 and to be able to avoid deformation of the base 14 or the cover 16 due to mechanical stress as far as possible, the vehicle battery 10 comprises at least one, in this case a large number of, clamping elements 22, which are Housing 12 enclosed volume are arranged. In the present case, the clamping elements 22 are designed as respective tie rods. These tie rods are injection molded from a plastic. All clamping elements 22 are arranged with their direction of longitudinal extension parallel to the central axes 20 of the round cells 18 and between the round cells 18 . By arranging the clamping elements 22 between the round cells 18, the round cells 18 are kept at a distance from one another. As a result, a cooling area 24 is kept free between the round cells 18 in the volume enclosed by the housing 12 . For cooling the round cells 18, in particular an immersion cooling of the round cells 18, the cooling area 24 has a cooling fluid, in particular a cooling liquid, flowing through it. In order to flow through the Cooling area 24 with the cooling fluid to reduce swelling of the housing 12 or strong mechanical stress on the base 14 or the cover 16 of the housing 12, the clamping elements 22 are each connected at one end to the base 14 and at the other end to the cover 16 in order to hold the housing 12 to stabilize. A predetermined distance between the base 14 and the cover 16 of the housing 12 is thus maintained by means of the clamping elements 22 .

In 3 ist ein Querschnitt eines Bereichs der Fahrzeugbatterie 10 gezeigt. In dem Querschnitt kann erkannt werden, dass durch die Vielzahl an Spannelementen 22 ein Gerüst vorgegeben ist, in welches die Rundzellen 18 eingefügt werden können. Durch das von den Spannelementen 22 vorgegebene Gerüst können die Rundzellen 18 präzise in dem von dem Gehäuse 12 umschlossenen Volumen positioniert und gehalten werden. Somit dienen die Spannelemente 22 einer genauen Positionierung der Rundzellen 18. Vorliegend wird durch die Spannelemente 22 ein unmittelbarer Kontakt zwischen benachbarten Rundzellen 18 unterbunden. Hierdurch wird das Freihalten des von dem Kühlfluid durchströmbaren Kühlbereichs 24 sichergestellt.In 3 A cross section of a portion of the vehicle battery 10 is shown. In the cross section it can be seen that the multitude of clamping elements 22 predetermines a framework into which the round cells 18 can be inserted. The round cells 18 can be precisely positioned and held in the volume enclosed by the housing 12 by the framework provided by the clamping elements 22 . The clamping elements 22 thus serve to precisely position the round cells 18. In the present case, the clamping elements 22 prevent direct contact between adjacent round cells 18. This ensures that the cooling region 24 through which the cooling fluid can flow is kept free.

In 4 ist ein Anschlussbereich, in welchem eines der Spannelemente 22 an dem Deckel 16 des Gehäuses 12 befestigt ist, ausschnittsweise vergrößert dargestellt. Ein Anschlussbereich, in welchem das jeweilige Spannelement 22 an dem Boden 14 des Gehäuses 12 befestigt ist, kann anlog zu der in 4 gezeigten Ausgestaltung ausgebildet sein. Hierbei kann erkannt werden, dass an dem Deckel 16 eine dem Spannelement 22 zugeordnete Halteklammer 26 gehalten ist, mit welcher das Spannelement 22 verrastet ist. Das bedeutet, dass das Spannelement 22 die an dem Deckel 16 gehaltene Halteklammer 26 unter Ausbildung der Rastverbindung hintergreift. Die jeweiligen Spannelemente 22 können sowohl über eine jeweilige Halteklammer 26 an dem Deckel 16 als auch über eine jeweilige weitere in den Figuren nicht gezeigte Halteklammer 26 an dem Boden 14 des Gehäuses 12 gehalten sein.In 4 a connection area, in which one of the clamping elements 22 is fastened to the cover 16 of the housing 12, is shown enlarged in detail. A connection area, in which the respective clamping element 22 is attached to the bottom 14 of the housing 12, can be analogous to that in 4 be formed configuration shown. It can be seen here that a retaining clip 26 assigned to the clamping element 22 is held on the cover 16 and with which the clamping element 22 is latched. This means that the tensioning element 22 engages behind the retaining clip 26 held on the cover 16, forming the latching connection. The respective clamping elements 22 can be held both by a respective retaining clip 26 on the cover 16 and by a respective further retaining clip 26 (not shown in the figures) on the base 14 of the housing 12 .

Die Fahrzeugbatterie 10 umfasst weiterhin wenigstens eine Kontaktierungsplatte 28, welche für jede Rundzelle 18 ein Kontaktelement 30 bereitstellt. Die Kontaktierungsplatte 28 ist dazu eingerichtet, an die Rundzellen 18 angelegt zu werden, wodurch die jeweiligen Kontaktelemente 30 mit jeweils einer Rundzelle 18 elektrisch kontaktierend in Anlage gebracht werden können. Insbesondere können die Kontaktelemente 30 mit den jeweiligen Rundzellen 18 verschweißt werden. Um ein sicheres Aufliegen der jeweiligen Kontaktelemente 30 an den zugeordneten Rundzellen 18 sicherzustellen, ist die Kontaktierungsplatte 28 mittels der Spannelemente 22 an die Rundzellen 18 angepresst. Hierfür weist die Kontaktierungsplatte 28 vorliegend für jedes Spannelement 22 eine Öffnung 32 auf, durch welche das jeweilige zugeordnete Spannelement 22 hindurchstreckbar ist. Um eine Gefahr eines Kurzschlusses über die Kontaktierungsplatte 28 besonders gering halten zu können, ist vorliegend wenigstens eine Deckplatte 34 vorgesehen, welche an der Kontaktierungsplatte 28 anliegt. Die Deckplatte 34 ist aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet. Vorliegend sind die Deckplatte 34 und die Kontaktierungsplatte 28 aufeinandergestapelt und werden mittels der Spannelemente 22 aneinandergehalten, insbesondere aufeinandergepresst. Die Deckplatte 34 kann jeweilige mit den Öffnungen 32 der Kontaktierungsplatte 28 korrespondierende weitere Öffnungen 36 aufweisen, welche in Überdeckung mit den Öffnungen 32 der Kontaktierungsplatte 28 angeordnet sind. Durch die jeweiligen Öffnungen 32, 36 sind die jeweiligen zugeordneten Spannelemente 22 hindurchgesteckt. Vorliegend liegen an einer ersten Seite der Kontaktierungsplatte 28 die Halteklammern 26 an und an einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der Kontaktierungsplatte 28 liegt die wenigstens eine Deckplatte 34 an.The vehicle battery 10 also includes at least one contacting plate 28 which provides a contact element 30 for each round cell 18 . The contacting plate 28 is set up to be applied to the round cells 18, as a result of which the respective contact elements 30 can be brought into contact with a round cell 18 in each case in an electrically contacting manner. In particular, the contact elements 30 can be welded to the respective round cells 18 . In order to ensure that the respective contact elements 30 rest securely on the associated round cells 18 , the contacting plate 28 is pressed onto the round cells 18 by means of the clamping elements 22 . For this purpose, the contacting plate 28 in the present case has an opening 32 for each clamping element 22, through which the respective associated clamping element 22 can be stretched. In order to be able to keep the risk of a short circuit via the contacting plate 28 particularly low, in the present case at least one cover plate 34 is provided which bears against the contacting plate 28 . The cover plate 34 is formed from an electrically insulating material. In the present case, the cover plate 34 and the contacting plate 28 are stacked on top of one another and are held together by means of the clamping elements 22, in particular pressed onto one another. The cover plate 34 can have further openings 36 which correspond to the openings 32 in the contacting plate 28 and which are arranged to overlap with the openings 32 in the contacting plate 28 . The respective associated clamping elements 22 are inserted through the respective openings 32, 36. In the present case, the retaining clips 26 rest on a first side of the contacting plate 28 and the at least one cover plate 34 rests on a second side of the contacting plate 28 opposite the first side.

Um ein Einströmen des Kühlfluids in den Kühlbereich 24 zu ermöglichen, weist vorliegend die Deckplatte 34 mehrere Durchgänge 38 auf, durch welche Kühlfluid in den Kühlbereich 24 einströmen kann. Weiterhin kann die Kontaktierungsplatte 28 mit den Durchgängen 38 der Deckplatte 34 korrespondierende Durchgänge 40 aufweisen, welche mit den Durchgängen 38 der Deckplatte 34 in Überdeckung angeordnet sind. Die Durchgänge 38, 40 ermöglichen ein besonders umfangreiches Umströmen der Rundzellen 18 mit dem Kühlfluid, wodurch die Rundzellen 18 besonders effizient gekühlt werden können.In order to allow the cooling fluid to flow into the cooling area 24 , the cover plate 34 has a plurality of passages 38 through which cooling fluid can flow into the cooling area 24 . Furthermore, the contacting plate 28 can have passages 40 which correspond to the passages 38 in the cover plate 34 and which are arranged to overlap with the passages 38 in the cover plate 34 . The passages 38, 40 allow the cooling fluid to flow around the round cells 18 particularly extensively, as a result of which the round cells 18 can be cooled particularly efficiently.

In 5 ist ein Ausschnitt der Fahrzeugbatterie 10 explodiert gezeigt. Hierbei ist das Gehäuse 12 für eine bessere Übersichtlichkeit nicht gezeigt.In 5 a section of the vehicle battery 10 is shown exploded. Here, the housing 12 is not shown for better clarity.

Die in den Figuren gezeigte Fahrzeugbatterie 10 ermöglicht eine äußerst flache und kompakte Speicherkonstruktion, bei welcher Rundzellen 18 zur Energiespeicherung vorgesehen sind. Das Gehäuse 12 kann besonders einfach bereitgestellt werden, wobei die Rundzellen 18 mit den Spannelementen 22, welche insbesondere besonders kostengünstig sein können, einfach positioniert und fixiert werden können, wodurch die Rundzellen 18 mit ausreichend Kühlfluid umspült werden können. Bei der Fahrzeugbatterie 10 kann das Kühlfluid an die Rundzellen 18 großflächig herangeführt werden aufgrund der kompakten Bauhöhe der Fahrzeugbatterie 10.The vehicle battery 10 shown in the figures enables an extremely flat and compact storage design, in which round cells 18 are provided for energy storage. The housing 12 can be provided in a particularly simple manner, with the round cells 18 being able to be easily positioned and fixed with the clamping elements 22, which in particular can be particularly cost-effective, as a result of which the round cells 18 can be flushed with sufficient cooling fluid. In the vehicle battery 10, the cooling fluid can be brought to the round cells 18 over a large area due to the compact overall height of the vehicle battery 10.

Das Gehäuse 12 kann insbesondere aus Blechbiegeteilen geschweißt sein, wodurch das Gehäuse 12 besonders einfach herzustellen ist. Die Halteklammern 26, welche dazu eingerichtet sind, die Spannelemente 22 zu tragen, können an den Blechbiegeteilen des Gehäuses 12, vorliegend an dem Deckel 16 beziehungsweise dem Boden 14 angeklebt und/oder angeschweißt oder mit einer anderen Verbindungsmethode verbunden sein. Die Spannelemente 22 sind bei deren Herstellung als Zuganker aus einem Kunststoffspritzguss besonders einfach bereitstellbar. Weiterhin sind die Spannelemente 22 dazu eingerichtet, einerseits die Rundzellen 18 zu positionieren und andererseits Gehäusedeckflächen des Gehäuses 12, vorliegend den Boden 14 und den Deckel 16, steif miteinander zu verbinden. Weiterhin werden die Spannelemente 22 dazu verwendet, die Kontaktierungsplatte 28 gegen die Rundzellen 18 zu pressen, wodurch die Kontaktierungsplatte 28 sicher mit den Rundzellen 18 verschweißt werden kann. Insbesondere ist die Kontaktierungsplatte 28 derart gestaltet, dass die mit den Rundzellen 18 zu verschweißenden Kontaktelemente 30 auf die jeweilige zugeordnete Rundzelle 18 vorgespannt werden und damit auf Toleranzeinflüsse eines Gesamtsystems der Fahrzeugbatterie 10 unempfindlich sind, wodurch ein Verschweißen der Rundzellen 18 mit der Kontaktierungsplatte 28 ohne weitere Halterungs- oder Positionierungsvorrichtungen erfolgen kann. Weiterhin ist die Kontaktierungsplatte 28 dazu eingerichtet, einen Kühlkanal zwischen den Rundzellen 18 freizugeben, insbesondere indem über die Durchgänge 40 ein Einströmen des Kühlfluids in den Kühlbereich 24 ermöglicht wird. Die Kontaktierungsplatte 28 kann beschichtet sein, um im Falle einer Pluspolkontaktierung ein Auftreten eines Kurzschlusses zum minusführenden Gehäuse zu vermeiden. Alternativ oder zusätzlich zu der Beschichtung der Kontaktierungsplatte 28 kann die Deckplatte 34 vorgesehen sein, welche von der Kontaktierungsplatte 28 eingeklemmt ist und einer Isolierung der Kontaktierungsplatte 28 dient. Die Deckplatte 34 weist mit den Durchgängen 40 der Kontaktierungsplatte 28 korrespondierende Durchgänge 38 auf, welche das Einströmen des Kühlfluids in den Kühlbereich 24 ermöglichen.The housing 12 can in particular be welded from bent sheet metal parts, as a result of which the housing 12 is particularly easy to manufacture. the Retaining clips 26, which are designed to carry the clamping elements 22, can be glued and/or welded to the bent sheet metal parts of the housing 12, in this case to the cover 16 or the base 14, or connected with another connection method. The clamping elements 22 can be provided particularly easily when they are produced as tie rods from a plastic injection molding. Furthermore, the clamping elements 22 are set up, on the one hand, to position the round cells 18 and, on the other hand, to rigidly connect the housing cover surfaces of the housing 12, here the base 14 and the cover 16, to one another. Furthermore, the clamping elements 22 are used to press the contacting plate 28 against the round cells 18, as a result of which the contacting plate 28 can be securely welded to the round cells 18. In particular, the contacting plate 28 is designed in such a way that the contact elements 30 to be welded to the round cells 18 are prestressed onto the respective associated round cell 18 and are therefore insensitive to tolerance influences of an overall system of the vehicle battery 10, which means that the round cells 18 can be welded to the contacting plate 28 without further ado Mounting or positioning devices can be done. Furthermore, the contacting plate 28 is set up to release a cooling channel between the round cells 18 , in particular by allowing the cooling fluid to flow into the cooling area 24 via the passages 40 . The contacting plate 28 can be coated in order to avoid the occurrence of a short circuit to the minus-carrying housing in the event of a positive pole contacting. As an alternative or in addition to the coating of the contacting plate 28 , the cover plate 34 can be provided, which is clamped in by the contacting plate 28 and serves to insulate the contacting plate 28 . The cover plate 34 has passages 38 which correspond to the passages 40 in the contacting plate 28 and which enable the cooling fluid to flow into the cooling region 24 .

Insgesamt zeigt die Erfindung wie ein immersionsgekühlter Speicher, vorliegend die Fahrzeugbatterie 10, bereitgestellt werden kann, insbesondere wie ein besonders vorteilhafter Gehäuse- und Verschaltungsaufbau erzielt werden kann.Overall, the invention shows how an immersion-cooled storage device, in this case the vehicle battery 10, can be provided, in particular how a particularly advantageous housing and wiring structure can be achieved.

BezugszeichenlisteReference List

1010: Fahrzeugbatterievehicle battery
1212: GehäuseHousing
1414: Bodenfloor
1616: Deckellid
1818: Rundzelleround cell
2020: Mittelachsecentral axis
2222: Spannelementclamping element
2424: Kühlbereichcooling area
2626: Halteklammerretaining clip
2828: Kontaktierungsplattecontacting plate
3030: Kontaktelementcontact element
3232: Öffnungopening
3434: Deckplattecover plate
3636: Öffnungopening
3838: Durchgangpassage
4040: Durchgangpassage

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

EP 3241254 B1 [0002]

Claims

Vehicle battery (10) for a motor vehicle, with a large number of round cells (18) accommodated in a housing (12), which extend with their central axis (20) from a cover (16) to a base (14) of the housing (12). , wherein at least one clamping element (22) is provided between the round cells (18), which keeps free a cooling area (24) through which a cooling fluid can flow between the round cells (18) and which is attached at one end to the cover (16) and at the other end to the bottom ( 14) is held, whereby a distance between the cover (16) and the base (14) is maintained by means of the clamping element (22).

Vehicle battery (10) after claim 1 , characterized in that the at least one clamping element (22) is designed as a tie rod.

Vehicle battery (10) after claim 1 or 2 , characterized in that a plurality of clamping elements (22) is provided, which specify a position of at least one round cell (18) by their arrangement.

Vehicle battery (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one clamping element (22) is held on the base (14) and on the cover (16) via a respective latching connection.

Vehicle battery (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one tensioning element (22) is made of a plastic.

Vehicle battery (10) according to one of the preceding claims, characterized in that by means of the at least one clamping element (22) a respective contact element (30) having contacting plate (28) is prestressed onto the round cells (18), whereby at each round cell (18) a Contact element (30) rests providing an electrical connection.

Vehicle battery (10) after claim 6 , characterized in that a cover plate (34) is provided, which is applied to the contacting plate (28) by means of the at least one clamping element (22) and by means of which the contacting plate (28) is electrically insulated.

Vehicle battery (10) after claim 6 or 7 , characterized in that the cover plate (34) and / or the contacting plate (28) for each clamping element (22) have an opening (32, 36) through which the clamping element (22) is inserted.

Vehicle battery (10) according to one of Claims 6 until 8th , characterized in that the cover plate (34) and/or the contacting plate (28) have at least one passage (38, 40) through which the cooling fluid is to flow into the cooling area (24) between the round cells (18).

Motor vehicle with a vehicle battery (10) according to one of the preceding claims.