DE102021125528A1 - Zelltrenneinrichtung zum Beabstanden jeweils zweier benachbarter Batteriezellen in einem Batteriemodul sowie Batteriemodul und Kraftfahrzeug - Google Patents

Zelltrenneinrichtung zum Beabstanden jeweils zweier benachbarter Batteriezellen in einem Batteriemodul sowie Batteriemodul und Kraftfahrzeug Download PDF

Info

Publication number
DE102021125528A1
DE102021125528A1 DE102021125528.7A DE102021125528A DE102021125528A1 DE 102021125528 A1 DE102021125528 A1 DE 102021125528A1 DE 102021125528 A DE102021125528 A DE 102021125528A DE 102021125528 A1 DE102021125528 A1 DE 102021125528A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cell
battery cells
frame
battery
battery module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102021125528.7A
Other languages
English (en)
Inventor
Carsten Lorenz
Martin Schüssler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Audi AG
Original Assignee
Audi AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Audi AG filed Critical Audi AG
Priority to DE102021125528.7A priority Critical patent/DE102021125528A1/de
Priority to US17/957,220 priority patent/US20230104209A1/en
Priority to CN202211231166.5A priority patent/CN115939615A/zh
Publication of DE102021125528A1 publication Critical patent/DE102021125528A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/289—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs
    • H01M50/291—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs characterised by their shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0481—Compression means other than compression means for stacks of electrodes and separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/64—Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/647—Prismatic or flat cells, e.g. pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/653—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by electrically insulating or thermally conductive materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6554—Rods or plates
    • H01M10/6555—Rods or plates arranged between the cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • H01M10/6557—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange arranged between the cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/658—Means for temperature control structurally associated with the cells by thermal insulation or shielding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/209—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/242—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries against vibrations, collision impact or swelling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/262—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/262—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks
    • H01M50/264—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks for cells or batteries, e.g. straps, tie rods or peripheral frames
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/289—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/289—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs
    • H01M50/293—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs characterised by the material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/298—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the wiring of battery packs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zelltrenneinrichtung (30) zum Beabstanden von jeweils zwei benachbarten Batteriezellen (20) in einem Batteriemodul (10). Die Zelltrenneinrichtung (30) umfasst eine inkompressible Rahmeneinheit (37) und ein von der Rahmeneinheit (37) eingefasstes, verformbares Kompressionselement (33). Zum Einfassen des Kompressionselements (33) umfasst die Rahmeneinheit (37) ein erstes Rahmenelement (31) und ein zweites Rahmenelement (32), zwischen denen das Kompressionselement (33) mit einem vorgegebenen Randbereich (34) angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Zelltrenneinrichtung zum Beabstanden jeweils zweier benachbarter Batteriezellen in einem Batteriemodul. Die Zelltrenneinrichtung umfasst eine inkompressible Rahmeneinheit, die ausgebildet ist, in einem angeordneten Zustand der Zelltrenneinrichtung zwischen den zwei benachbarten Batteriezellen in dem Batteriemodul einer bei einer vorgegebenen Nutzungsbedingung vorliegenden mechanischen Belastungskraft standzuhalten. Zudem umfasst die Zelltrenneinrichtung ein von der Rahmeneinheit eingefasstes, verformbares Kompressionselement, das ausgebildet ist, in dem angeordneten Zustand einerseits die mechanische Belastungskraft zumindest einer der benachbarten Batteriezellen aufzunehmen und andererseits die zwei benachbarten Batteriezellen thermisch zu isolieren. Die Erfindung betrifft auch ein Batteriemodul mit einer Vielzahl von Batteriezellen und einer Vielzahl von entsprechenden Zelltrenneinrichtungen, die jeweils abwechselnd zueinander in einer vorgegebenen Stapelrichtung nebeneinander in einem Modulgehäuse des Batteriemoduls angeordnet sind. Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem entsprechenden Batteriemodul.
  • Ein Batteriemodul kann bei elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugen zur elektrischen Energieversorgung eines elektrischen Antriebs, wie einer E-Maschine, und/oder einem Bordnetz eingesetzt werden. Das Batteriemodul kann dabei zum Beispiel selbst eine Antriebsbatterie oder Hochvolt-Batterie bilden. Alternativ kann das Batteriemodul in geeigneter Weise elektrisch mit einem oder mehreren weiteren Batteriemodulen zu der Antriebsbatterie verschaltet werden. Das Batteriemodul umfasst mehrere Batteriezellen. Diese sind beispielsweise als galvanische Zellen oder elektrochemische Zellen ausgebildet. Zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug können als die Batteriezellen Akkumulatorzellen oder Sekundärbatterien eingesetzt werden. Jede der Batteriezellen kann in Abhängigkeit von einer Elektrochemie oder Batterietechnologie mittels chemischer Reaktionen eines aktiven Materials elektrische Energie in Form einer elektrischen Spannung oder eines elektrischen Stroms bereitstellen.
  • Die Batteriezellen können zum Bilden des Batteriemoduls in geeigneter Weise elektrisch miteinander verschaltet werden. Zudem können sie Batteriezellen in ein Modulgehäuse des Batteriemoduls eingesetzt oder angeordnet werden. Dazu können jeweils zwei der Batteriezellen benachbart zueinander oder nebeneinander gestapelt werden. Beim Anordnen in dem Modulgehäuse kann jeweils zwischen zwei benachbarten Batteriezellen eine Zelltrenneinrichtung oder Zellzwischenraumtrennelement angeordnet werden. Das heißt, es können jeweils abwechselnd eine Vielzahl von Batteriezellen und eine Vielzahl von Zelltrenneinrichtungen in einer vorgegebenen Stapelrichtung nebeneinander oder benachbart in dem Gehäuse angeordnet oder gestapelt werden. Dabei bilden die Batteriezellen und die Zelltrenneinrichtungen einen sogenannten Stapelverbund.
  • Die Zelltrenneinrichtung kann einerseits zur thermischen Isolation der benachbarten Batteriezellen eingesetzt werden. Das heißt, es kann eine Wärmeleitung zwischen den benachbarten Batteriezellen verhindert werden. Dadurch kann Vermieden werden, dass, wenn sich eine der Batteriezelle Überhitzt und beispielsweise einen Thermal Runaway (thermisches Durchgehen) aufweist, die übrigen Batteriezellen in einer Kettenreaktion ebenfalls überhitzen oder durchgehen. Andererseits kann die Zelltrenneinrichtung Schwellkräfte, also ein sogenanntes Swelling, der Batteriezellen aufnehmen oder ausgleichen. Unter Swelling ist eine Volumenvergrößerung und/oder Volumenverkleinerung der Batteriezellen entlang der Stapelrichtung im bestimmungsgemäßen Betrieb gemeint. Es wird allgemein zwischen Langzeitswelling aufgrund von Alterungsprozessen und Kurzzeitswelling beim Laden oder Entladen der Batteriezelle unterschieden. Zum Bilden des Stapelverbunds aus Zelltrenneinrichtungen und Batteriezellen kann der Stapelverbund bei der Fertigung oder Herstellung in Stapelrichtung verpresst und in das gewünschte Gehäuse eingepasst werden. Beim Verpressen werden die Bauteile des Stapelverbunds verspannt und die Zelltrenneinrichtungen können somit zum Vorspannen der Batteriezellen genutzt werden, wodurch eine Vorspannkraft dem Swelling entgegenwirken kann.
  • Für Zelltrenneinrichtung sind unterschiedliche Möglichkeiten zur Ausgestaltung bekannt. Gemäß einer Ausgestaltungsmöglichkeit kann die Zelltrenneinrichtung aus einem nachgiebigen oder verformbaren Material gebildet sein.
  • Dazu ist beispielsweise aus der DE 10 2011 116 777 A1 ein Batteriepack mit einem nachgiebigen oder verformbaren Abstandshalter bekannt, der zwischen zwei Batteriezellen des Batteriepacks angeordnet ist. Der Abstandshalter wirkt einer unerwünschten Bewegung der Batteriezellen während des Betriebs des Batteriepacks entgegen.
  • Bei einem solchen nachgiebigen Abstandshalter ergibt sich der Nachteil, dass sich beim Verpressen in der Fertigung ein Abstand zwischen den Zellen beliebig einstellen kann. Das Verpressen findet entweder kraft- oder weggesteuert statt. Damit können die Abstände zwischen den Zellen untereinander variieren und eine Toleranz aufweisen. Es gibt für die einzelne Batteriezelle beim Zusammenbau in der Stapelrichtung in dem Gehäuse somit keine eindeutige Positionierung.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit kann die Zelltrenneinrichtung aus einem starren oder inkompressiblen Material gebildet sein.
  • Dazu ist zum Beispiel aus der DE 10 2011 109 247 A1 ein Submodul als Bestandteil eines Zellblocks offenbart. Das Submodul umfasst eine prismatische Zelle und einen Rahmen, der als Spacer oder Abstandshalter dient. In den Zellblock sind noch mehrere solcher Submodule zusammengefasst.
  • Mittels des Spacers kann eine eindeutige oder feste Position der Batteriezellen in dem Gehäuse festgelegt werden. Der Spacer eignet sich aber nicht dazu die Schwellkräfte beim Swelling aufzunehmen oder auszugleichen. Dadurch können die Batteriezellen in dem Stapelverbund schneller altern und die Lebensdauer des Batteriemoduls ist reduziert.
  • Eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit besteht darin, die Zelltrenneinrichtung kombiniert aus einem nachgiebigen und einem starren Material zu bilden.
  • Dazu ist aus der DE 10 2019 211 253 A1 ein Batteriemodul mit mehreren benachbarten Batteriezellen offenbart. In einem Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Batteriezellen ist jeweils ein Abstandshalterelement eingesetzt. Das Abstandshalterelement kann aus einem starren Material gebildet sein, das sich beim Swelling der Batteriezellen nicht verformt. In einem von dem Rahmenelement kann gebildeten Innenraum kann ein verformbares Kompensationselement angeordnet sein. Dieses ist komprimierbar und kann somit die Schwellkräfte aufnehmen.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Möglichkeit zum Einfassen eines Kompressionselements in einer Rahmeneinheit für eine Zelltrenneinrichtung bereitzustellen.
  • Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die Beschreibung sowie die Figuren offenbart.
  • Die Erfindung betrifft eine Zelltrenneinrichtung zum Beabstanden von jeweils zwei benachbarten Batteriezellen in einem Batteriemodul. Die Erfindung betrifft auch ein Batteriemodul mit einer Vielzahl von Batteriezellen und einer Vielzahl von entsprechenden Zelltrenneinrichtungen. Die Batteriezellen und die Zelltrenneinrichtungen sind dabei jeweils abwechselnd in einer vorgegebenen Stapelrichtung nebeneinander, also benachbart, in einem Modulgehäuse des Batteriemoduls angeordnet. Die Zelltrenneinrichtungen und die Batteriezellen können somit einen Stapelverbund bilden.
  • Weiterhin betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem entsprechenden Batteriemodul. Das Batteriemodul kann zum Beispiel zum Betreiben eines elektrischen Antriebs und/oder eines Bordnetzes des Kraftfahrzeugs eingesetzt werden. Dazu können zum Beispiel mehrere solcher Batteriemodule in einer Antriebsbatterie zusammengefasst werden. Das Kraftfahrzeug ist zum Beispiel als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.
  • Die erfindungsgemäße Zelltrenneinrichtung umfasst eine inkompressible Rahmeneinheit, die ausgebildet ist, in einem angeordneten Zustand der Zelltrenneinrichtung zwischen den zwei benachbarten Batteriezellen in dem Batteriemodul einer bei einer vorgegebenen Nutzungsbedingung vorliegenden mechanischen Belastungskraft standzuhalten. Das heißt, die Zelltrenneinrichtung kann einer vorgegebenen mechanischen Belastung standhalten.
  • Die Nutzungsbedingung liegt zum Beispiel bei einer bestimmungsgemäßen Nutzung des Batteriemoduls vor. Die bestimmungsgemäße Nutzung kann zum Beispiel das Betreiben des Batteriemoduls in einem Lade- oder Entladebetrieb sein. Das heißt, die bestimmungsgemäße Nutzung kann ein vorgegebener Batteriebetrieb oder Betriebsmodus des Batteriemoduls sein. Die mechanische Belastung kann entsprechend zum Beispiel eine Schwellkraft der Batteriezellen sein, die bei dem eingangs beschriebenen Swelling auftritt. Die bestimmungsgemäße Nutzung kann beispielsweise auch bei einem Herstellungsprozess oder Fertigungsprozess des Batteriemoduls vorliegen. Das heißt, zum Beispiel dann, wenn die Batteriezellen und die Zelltrenneinrichtungen in dem Stapelverbund verpresst und in das Modulgehäuse eingebracht werden. Die mechanische Belastung kann entsprechend zum Beispiel eine Verspann- oder Verpresskraft sein, die beim oder durch das die eingangs beschriebene Verpressen in den Stapelverbund vorliegt. Die vorgegebene Nutzungsbedingung kann zum Beispiel nicht vorliegen, wenn das Kraftfahrzeug mit dem Batteriemodul in einen Unfall oder Crash verwickelt ist. In diesem Fall kann es sein, dass eine mechanische Belastungskraft auf das Batteriemodul so hoch ist, dass die Zelltrenneinrichtung dieser nicht mehr standhalten kann.
  • Weiterhin umfasst die Zelltrenneinrichtung ein von der Rahmeneinheit eingefasstes, verformbares Kompressionselement. Das Kompressionselement ist ausgebildet, im angeordneten Zustand einerseits die mechanische Belastungskraft zumindest einer der benachbarten Batteriezellen aufzunehmen. Das heißt, das Kompressionselement kann sich bei Vorliegen der mechanischen Belastung verformen. Somit ist das Kompressionselement verformbar, wenn die Rahmeneinheit nicht verformbar ist. Andererseits ist das Kompressionselement ausgebildet, die zwei benachbarten Batteriezellen thermisch zu isolieren. Das heißt, das Kompressionselement kann eine Wärmeleitung oder Übertragung von Wärmeenergie zwischen den benachbarten Batteriezellen unterbinden oder verhindern.
  • Zum Einfassen des Kompressionselements umfasst die Rahmeneinheit ein erstes Rahmenelement und ein zweites Rahmenelement. Das erste Rahmenelement kann als Halterahmen und das zweite Rahmenelement kann als Verschlussrahmen bezeichnet werden. Das Kompressionselement ist mit einem vorgegebenen Randbereich zwischen dem ersten und dem zweiten Rahmenelement angeordnet. Anders ausgedrückt, umspannen die Rahmenelemente das Kompressionselement jeweils auf einer Vorderseite und einer Rückseite vollständig oder zumindest teilweise in dem vorgegebenen umlaufenden Randbereich des Kompressionselements. Das Kompressionselement ist somit zwischen den Rahmenelementen eingeklemmt oder verspannt.
  • Insgesamt ist die Zelltrenneinrichtung also aus einem stabilen oder inkompressiblen Rahmen und einem weicheren kompressiblen Material im mittleren Bereich, also einem von dem Rahmen umspannten Innenraum oder Innenbereich, gebildet. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Batteriezellen zum Beispiel bei einer Herstellung oder Fertigung in einer eindeutigen Positionierung in dem Modulgehäuse angeordnet werden können. Das heißt, die benachbarten Batteriezellen können auf einen vorgegebenen Abstand gefügt und/oder gepresst werden. Der vorgegebene Abstand ist durch die Abmessungen des inkompressiblen ersten Rahmenelements vorgegeben. Zudem kann mittels der Rahmeneinheit durch Einbringen des Kompressionselements gleichzeitig auch das eingangs beschriebene Swelling und die eingangs beschriebene Thermal Propagation verhindert werden. Indem das Kompressionselement zwischen den Rahmenelementen eingeklemmt wird, kann außerdem eine besonders stabile Befestigung des Kompressionselements in der Zelltrenneinrichtung realisiert sein. Dadurch kann vermieden werden, dass sich das Kompressionselement, zum Beispiel beim Aufnehmen der mechanischen Belastungskraft, von der Rahmeneinheit löst.
  • Um die gewünschte Verformbarkeit des Kompressionselements zu realisieren, kann das Kompressionselement ein Material mit einem vorgegebenen Elastizitätswert aufweisen, der einer hohen mechanischen Elastizität entspricht. Die Verformung kann zum Beispiel plastisch oder elastisch erfolgen. Dadurch kann zum Beispiel eine Schwelkraft der jeweils benachbarten Batteriezelle ausgeglichen und somit das Swelling der Batteriezellen ermöglicht werden. Gleichzeitig kann dadurch auch das Vorspannen der Batteriezellen in dem Stapelverbund in einem Auslieferungszustand, also zum Beispiel beim Herstellungsprozess, ermöglicht werden. Eine Vorspannkraft kann dann zum Beispiel dem Swelling entgegenwirken. Um die mechanische Belastungskraft besonders gut aufnehmen zu können, kann das Kompressionselement zum Beispiel entlang der genannten Stapelrichtung komprimierbar sein. Das heißt, das Kompressionselement kann die besten Kompressionseigenschaften oder die höchste Verformbarkeit parallel zur Stapelrichtung aufweisen.
  • Zusätzlich kann das Kompressionselement zum Bereitstellen der thermischen Isolierung auch ein Material mit einem vorgegebenen Wärmeleitwert aufweisen. Der Wärmeleitwert betrifft dabei eine geringe Wärmeleitfähigkeit, sodass kein oder höchstens kaum Wärmetransport oder ein Wärmestrom zwischen den benachbarten Batteriezellen möglich ist. Dadurch kann die thermische Propagation, also die Wärmeleitung, bei Überhitzung zum Beispiel bei einem Thermal Runaway (thermischen Durchgehen) einer Batteriezelle vermieden werden.
  • Zum Bereitstellen des gewünschten Widerstands gegen die mechanische Belastungskraft kann die Rahmeneinheit ein Material mit einem vorgegebenen Festigkeits- und/oder Steifigkeitswert aufweisen. Der Festigkeits- und/oder Steifigkeitswert entspricht dabei einer hohen mechanischen Festigkeit und/oder Steifigkeit. Somit ist im Wesentlichen keine mechanische Verformung der Rahmeneinheit bei der vorgegebenen mechanischen Belastung im Batteriemodul möglich. Die Rahmeneinheit somit eine höhere Festigkeit oder Steifigkeit als das Kompressionselement auf. Umgekehrt weist das Kompressionselement eine höherer Elastizität als die umgebende Rahmeneinheit auf.
  • Zusätzlich kann die Rahmeneinheit noch zur elektrischen Isolierung der benachbarten Batteriezellen ausgebildet sein. Das heißt, die Rahmeneinheit kann ein Material mit einem vorgegebenen elektrischen Widerstandswert aufweisen, der einem so hohen elektrischen Widerstand entspricht, dass im Wesentlichen kein oder höchstens ein vernachlässigbar geringer Stromfluss zwischen den Batteriezellen möglich ist.
  • Zu der Erfindung gehören auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.
  • In einer Ausführungsform ist eine Einbaulage oder Ausrichtung der Zelltrenneinrichtung in dem Batteriemodul näher beschrieben. Dabei ist in dem angeordneten Zustand eine Vorderseite und Rückseite der Rahmeneinheit mit dem eingefassten Kompressionselement eine jeweilige Anlagefläche oder Anlegefläche der Zelltrenneinrichtung für die benachbarten Batteriezellen. Zumindest eine Rahmenaußenseite der Rahmeneinheit bildet eine Seitenfläche der Zelltrenneinrichtung. Das heißt, die Zelltrenneinrichtung kann zwei gegenüberliegende Anlageflächen und zumindest eine Seitenfläche umfassen. An jeder der Anlageflächen kann jeweils eine der benachbarten Batteriezellen mit ihrer jeweiligen Anlagefläche zumindest teilweise oder vollständig anliegen. Das heißt, eine Anlagefläche der Zelltrenneinrichtung überdeckt oder bedeckt die Anlagefläche der jeweiligen Batteriezelle vollständig. Die gegenüberliegenden Anlageflächen sind mittels der zumindest einen Seitenfläche miteinander verbunden. Das heißt, die jeweilige Seitenfläche kann die Anlageflächen gegeneinander abstützen.
  • In dem angeordneten Zustand kann die jeweilige Seitenfläche zum Abstützen oder Halten der Zelltrenneinrichtung in dem Modulgehäuse dienen. Das heißt, die jeweilige Seitenfläche kann zum Beispiel an einer Gehäusewand des Modulgehäuses anliegen. Die jeweilige Seitenfläche der Zelltrenneinrichtung kann im angeordneten Zustand parallel, also in einer Ebene mit einer entsprechenden Seitenfläche der Batteriezelle liegen. Das heißt, die Seitenflächen der Zelltrenneinrichtung und der Batteriezellen können zumindest bereichsweise bündig miteinander abschließen. Die Seitenflächen bilden somit eine Außenfläche für den Stapelverbund.
  • Die Zelltrenneinrichtung und entsprechend auch die Batteriezellen können je nach geometrischer Form eine oder mehrere Seitenflächen aufweisen. Zum Beispiel können die Batteriezellen als sogenannte prismatische Zellen ausgebildet sein. Das heißt, die Batteriezellen weisen einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. Entsprechend kann auch die Zelltrenneinrichtung prismatisch ausgebildet sein. Dann umfasst die Zelltrenneinrichtung zum Beispiel vier Seitenflächen, wobei jeweils immer zwei der Seitenflächen gegenüberliegende Seiten bilden.
  • Die Abmessungen der Zelltrenneinrichtung, insbesondere der Rahmeneinheit können an die Abmessungen der Batteriezellen angepasst sein. So kann zum Beispiel eine Profilbreite und Profiltiefe der Rahmeneinheit an die Abmessungen und das Swellingverhalten der verwendeten Batteriezellen angepasst sein. Dabei legt Profiltiefe fest, wie tief oder breit die Zelltrenneinrichtung, also deren Seitenfläche, ist. Das heißt, die Profiltiefe gibt den Abstand zwischen den Batteriezellen im angeordneten Zustand vor. Die Profiltiefe bei prismatischen Zellen kann zum Beispiel zwei bis vier Millimeter betragen. Die Profiltiefe kann abhängig von einer Breite oder Tiefe der Batteriezellen variieren.
  • Im Vergleich dazu legt die Profilbreite fest, wie groß ein Sichtfenster, also der von den Rahmenelementen aufgespannte Innenraum ist. Die Abmessung des Innenraums wird als Falzmaß der Rahmeneinheit bezeichnet. Somit ist durch die Profilbreite bestimmt, wie groß der Anteil der Anlagefläche ist, die von der Rahmeneinheit bedeckt ist. Die Profilbreite kann zum Beispiel zwei bis 20 Prozent der Anlagefläche bedecken. Somit kann sichergestellt werden, dass das Swelling der Batteriezellen hauptsächlich von dem Kompressionselement aufgenommen wird. Denn die größte Verformung der Batteriezellen im Bereich von einigen Millimetern erfolgt in der Regel mittig im Bereich der Anlegeflächen. An den Außenrändern oder Außenbereichen der Anlegefläche verformt sich die Batteriezelle höchstens im Mikrometerbereich. Die Profilbreite kann für typische prismatische Zellen zum Beispiel zwischen fünf bis zehn Millimeter betragen.
  • In den folgenden Ausführungsformen geht es als nächstes darum, wie die Rahmeneinheit zum Halten des Kompressionselements ausgebildet sein kann.
  • In einer Ausführungsform weist das erste Rahmenelement einen Aufnahmeraum auf, der zum Aufnehmen des vorgegebenen Randbereichs des Kompressionselements und des zweiten Rahmenelements ausgebildet ist. Das zweite Rahmenelement ist in dem aufgenommenen Zustand in dem Aufnahmeraum zumindest von zwei Seiten in dem ersten Rahmenelement umgeben. Anders ausgedrückt, bildet das erste Rahmenelement einen Rahmen oder eine Fassung für das zweite Rahmenelement. Das erste Rahmenelement kann das zweite Rahmenelement somit zum Beispiel vollständig oder teilweise umspannen. Eine Fläche des Aufnahmeraums kann somit mit zwei Seiten das zweite Rahmenelement vollständig bedecken oder überdecken. Das zweite Rahmenelement kann durch den Aufnahmeraum teilweise begrenzt sein. Beim Anordnen des Kompressionselements in dem Randbereich und dem zweiten Rahmenelement in dem Aufnahmeraum können das erste Rahmenelement und das zweite Rahmenelement zum Beispiel bündig abschließen. In dem Auslieferungszustand kann zum Beispiel auch das Kompressionselement mit der Rahmeneinheit bündig abschließen. Das heißt, die Anlageflächen bilden jeweils eine zweidimensionale Ebene aus.
  • Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass das erste Rahmenelement zum Beispiel zum Bestücken mit Befestigungsmitteln oder Abstandshalteelementen für Komponenten in dem Batteriemodul genutzt werden kann.
  • Zum Bilden des Aufnahmeraums kann das erste Rahmenelement auf der Vorder- oder Rückseite, also aus Richtung einer der beiden Anlageflächen, in einem innenliegenden Bereich Richtung Mittelpunkt der Anlageflächen umlaufend eine Vertiefung aufweisen. Die Vertiefung kann den Aufnahmeraum bilden. Das heißt, das erste Rahmenelement kann zwei unterschiedliche Profiltiefenbereiche aufweisen. Ein erster, also ein außenliegender, Bereich entspricht der Profiltiefe der Rahmeneinheit. Ein zweiter, also ein innenliegender, Bereich weist eine geringere Profiltiefe als die der Rahmeneinheit auf. Beim Anordnen oder Aufnehmen der zweiten Rahmeneinheit und des Kompressionselements im innenliegenden Bereich können diese die geringere Profiltiefe auffüllen, sodass sich insgesamt die Profiltiefe der Rahmeneinheit ergibt.
  • Durch den Aufnahmeraum kann das erste Rahmenelement zudem die Profilbreite für die Rahmeneinheit festlegen. Die zweite Rahmeneinheit weist hingegen eine geringere Profilbreite auf. Das zweite Rahmenelement ist dabei an die Abmessungen des innenliegenden Bereichs der ersten Rahmenelements angepasst. Auch der Randbereich des Kompressionselements kann an die Abmessungen des innenliegenden Bereichs des ersten Rahmenelements angepasst sein. Im zusammengesetzten oder angeordneten Zustand der ersten und zweiten Rahmeneinheit ergibt sich aber insgesamt wieder die Profilbreite für die Rahmeneinheit.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist das erste Rahmenelement zum Befestigen des Kompressionselements zwischen den Rahmenelementen zumindest ein Stiftelement und das zweite Rahmenelement weist zumindest ein dem jeweiligen Stiftelement zugeordnetes Stiftaufnahmeelement auf. Das Stiftelement und das Stiftaufnahmeelement sind in einer bestimmungsgemäßen Befestigungsposition miteinander verbindbar. Das Kompressionselement weist in dem vorgegebenen Randbereich zudem zumindest eine zugeordnete Durchführöffnung für das jeweilige Stiftelement auf. Die Durchführöffnung kann zum Beispiel ein Loch sein, das in den Randbereich eingearbeitet oder eingebracht ist. Durch diese Durchführöffnung ist das jeweilige Stiftelement durchführbar, zum Beispiel vollständig. Das heißt, das Kompressionselement kann mittels der Durchführöffnung auf das Stiftelement aufgefädelt oder aufgesteckt werden. Dabei kann das Stiftelement im durchgeführten Zustand senkrecht zur Anlagefläche aus dem Kompressionselement herausragen. Natürlich kann das Kompressionselement in dem Randbereich umlaufend zum Beispiel mehrere solche Durchführöffnungen aufweisen. Entsprechend können auch das erste und das zweite Rahmenelement mehrere Stiftelemente und Stiftaufnahmeelemente aufweisen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass das Kompressionselement besonders stabil zwischen den Rahmenelementen fixiert werden kann. Somit kann Verhindert werden, dass das Kompressionselement bei der mechanischen Belastung verrutscht.
  • Das Stiftelement kann zum Beispiel eine Nase oder ein Stift mit einer beliebigen geometrischen Querschnittsform sein. Das Stiftaufnahmeelement kann zum Beispiel als Durchgangsöffnung oder Aufnahmeaussparung oder Ausnahmeöffnung realisiert sein. Zum Verbinden des Stiftelements und des jeweiligen Stiftaufnahmeelements können diese in der bestimmungsgemäßen Befestigungsposition miteinander verbunden oder befestigt werden. In der Befestigungsposition kann das Stiftelement zum Beispiel in das Stiftaufnahmeelement eingesteckt oder durchgesteckt werden. Die Verbindung kann zum Beispiel mittels Steckverbindung oder Rastverbindung erfolgen. Alternativ können das Stiftelement und das Stiftaufnahmeelement verklebt oder verschweißt oder heißverstemmt sein. Das Stiftelement kann zum Beispiel in dem vorgenannten Aufnahmeraum angeordnet sein. Das Stiftelement kann senkrecht zu der Anlagefläche von dem ersten Rahmenelement abragen. Entsprechend kann das zugeordnete Stiftaufnahmeelement senkrecht zu der Anlagefläche in das erste Rahmenelement eingearbeitet sein. Alternativ zu der beschriebenen Ausführungsform kann zum Beispiel das zweite Rahmenelement das vorgenannte Stiftelement und das erste Rahmenelement das vorgenannte Stiftaufnahmeelement aufweisen.
  • In den folgenden Ausführungsformen geht es nun darum, wie die Zelltrenneinrichtung zum optimalen Positionieren oder Befestigen in dem Batteriegehäuse ausgebildet sein kann.
  • In einer Ausführungsform weist zumindest eine jeweilige Seitenfläche der Zelltrenneinrichtung eine Abstandshaltestruktur mit wenigstens einem Abstandshaltemittel auf. Die Abstandshaltestruktur kann somit eines oder mehrere Abstandshaltemittel umfassen. Das jeweilige Abstandshaltemittel ragt dabei senkrecht von der Seitenfläche ab. Mittels der Abstandshaltestruktur kann somit im angeordneten Zustand der Zelltrenneinrichtung im Modulgehäuse ein vorgegebener Abstand zu einer Gehäusewand des Modulgehäuses oder eines Batteriegehäuses der Antriebsbatterie gehalten werden. Zudem kann dadurch auch ein Positionieren der Zelltrenneinrichtung in einem Fertigungsprozess am Gehäuse erleichtert werden. Die Abstandshaltestruktur kann somit als Positionierhilfe eingesetzt werden. Beim Bilden des Stapelverbunds mit den Batteriezellen kann das jeweilige Abstandshaltemittel zum Beispiel über die vorgenannte Außenfläche des Stapelverbunds abragen oder hinausragen. Die Abstandshaltestruktur kann somit zusätzlich zum Schutz der Seitenflächen der Batteriezellen in dem Stapelverbund zum Beispiel beim Transport oder bei der Produktion genutzt werden.
  • Das heißt, die Zelltrenneinrichtung kann nur mit der Abstandshaltestruktur direkt an der jeweiligen Gehäusewand des Batteriemoduls oder eines Batteriegehäuses anliegen.
  • Die Abstandhaltestruktur kann zum Beispiel von der Rahmeneinheit, insbesondere dem ersten Rahmenelement, umfasst oder in diese eingearbeitet sein. Die Seitenfläche kann eine Bodenseite der Zelltrenneinrichtung sein, die im angeordneten Zustand parallel zu einem Gehäuseboden des Batteriemoduls oder des Batteriegehäuses als Gehäusewand ausgerichtet sein kann. Zusätzlich oder alternativ kann die Seitenfläche eine Wandseite der Zelltrenneinrichtung sein, die im angeordneten Zustand parallel zu einer Seitenwand des Batteriemoduls oder des Batteriegehäuses als Gehäusewand ausgerichtet sein kann.
  • Das Abstandshaltemittel kann zum Beispiel eine Erhebung oder eine Noppe sein. Das heißt, das Abstandshaltemittel kann zum Beispiel als Distanzblock bezeichnet werden. Das Abstandshaltemittel kann zum Beispiel einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Das Abstandshaltemittel kann sich in einer Erstreckungsrichtung hin, also parallel zu der Seitenfläche, zum Beispiel bereichsweise oder vollständig über die Seitenfläche erstrecken. Das heißt, die Abstandshaltestruktur kann zum Beispiel mehrere Abstandshaltemittel aufweisen, die in einem vorgegebenen Abstand nebeneinander an der jeweiligen Seitenfläche angeordnet sind. Dadurch können mittels des Abstandshaltemittels zum Beispiel Unebenheiten oder Toleranzen in der Gehäusewand des Gehäuses oder des Batteriegehäuses ausgeglichen werden können.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist zumindest eine jeweilige der Seitenflächen der Zelltrenneinrichtung eine Aussparstruktur mit wenigstens einer Aussparung auf. Die Aussparstruktur ist ausgebildet, ein Wärmeleitmedium, das im angeordneten Zustand für die thermische Kopplung der Batteriezellen mit einer an einer dem Batteriemodul zugeordneten Gehäusewand angebracht ist, aufzunehmen. Das Wärmeleitmedium kann zum Beispiel eine Wärmeleitpaste sein. Das Wärmeleitmedium kann zum Beispiel thermischen Anbinden der Batteriezellen an einen Kühlkörper einer Kühleinrichtung dienen. Mittels der Kühleinrichtung können die Batteriezellen im bestimmungsgemäßen Betrieb des Batteriemoduls gekühlt werden. Die Aussparstruktur hat den Vorteil, dass dort beim Einsetzen der Zelltrenneinrichtung in das Modulgehäuse zum Beispiel bei der Fertigung ein Überschuss des Wärmeleitmediums aufgenommen werden kann.
  • Die Aussparstruktur kann zum Beispiel von der Rahmeneinheit, insbesondere dem ersten Rahmenelement, umfasst sein. Vorliegend kann die Seitenfläche zum Beispiel eine Bodenseite der Zelltrenneinrichtung sein, die im angeordneten Zustand parallel zu dem vorgenannten Gehäuseboden des Batteriemoduls oder des Batteriegehäuses ausgerichtet sein kann. Die Aussparung der Aussparungsstruktur kann zum Beispiel als Schlitz oder Vertiefung in die Seitenfläche der Zelltrenneinrichtung eingearbeitet sein. Zum Beispiel kann die Aussparung einen im Wesentlichen dreieckigen Querschnitt aufweisen. Die Aussparung kann sich in einer vorgegebenen Erstreckungsrichtung entlang, also in der Seitenfläche, vollständig oder bereichsweise über die jeweilige Seitenfläche erstrecken. Die Erstreckungsrichtung kann zum Beispiel senkrecht zu der Anlagefläche, also in Stapelrichtung, verlaufen. Alternativ kann die Erstreckungsrichtung entlang der Seitenfläche, also parallel zur Anlagefläche, verlaufen.
  • In den folgenden Ausführungsformen geht es nun um verschiedene Befestigungsmittel, die die Zelltrenneinrichtung aufweisen kann, um unterschiedliche Komponenten an dieser zu befestigen. Durch die im Folgenden beschriebenen Befestigungsmittel ergibt sich der Vorteil, dass in dem Batteriemodul keine zusätzlichen Bauteile zum Befestigen oder Sichern der Komponenten vorgesehen sein brauchen. Somit kann in dem Batteriemodul Bauraum und zum Beispiel auch Gewicht eingespart werden.
  • In einer Ausführungsform weist zumindest eine jeweilige der Seitenflächen der Zelltrenneinrichtung zumindest ein Rastelement auf. Das Rastelement ist zum Befestigen eines Gasabführkanals für die Batteriezellen mittels Rastverbindung ausgebildet. Der Gasabführkanal kann ein Rohrsystem zum Abführen eines Schadgases, das zum Beispiel bei einem Defekt einer Batteriezelle entstehen kann, dienen. Das Schadgas kann zum Beispiel aus einer Sollbruchstelle oder Berstöffnung der jeweiligen Batteriezelle heraus in den Gasabführkanal einströmen und dort mittels geeigneter Ventilation oder einem geeigneten Abzugssystem von dem Batteriemodul weggeführt werden. Das Rastelement kann zum Beispiel eine Rastnase sein. Zum Befestigen des Gasabführkanals kann das Rastelement mit einem Gegenstück, das an dem Gasabführkanal angeordnet ist, verklipst werden. Die Befestigung kann somit mittels formschlüssiger oder kraftschlüssiger Verbindung erfolgen. Das Rastelement kann zum Beispiel von der Rahmeneinheit, insbesondere dem ersten Rahmenelement, umfasst sein. Die Seitenfläche zum Anbringen des Rastelements kann zum Beispiel eine Deckelseite der Zelltrenneinrichtung sein. Die Deckelseite ist eine Seite, die im angeordneten Zustand zum Beispiel parallel zu einem Gehäusedeckel des Modulgehäuses oder eines Batteriegehäuses als Gehäusewand ausgerichtet sein kann.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist zumindest eine jeweilige der Seitenflächen der Zelltrenneinrichtung zumindest ein Einschubelement zum Einschieben und Halten von wenigstens einem Flachbandleiterelement auf. Das Flachbandleiterelement ist zum Datenaustausch zwischen wenigstens einer der benachbarten Batteriezellen und einer Überwachungseinrichtung des Batteriemoduls ausgebildet. Das Einschubelement kann zum Beispiel durch eine Vertiefung oder Aussparung in der Seitenfläche realisiert sein, die teilweise von einem L-förmigen oder hakenförmigen Vorsprung, der entlang der Seitenfläche verläuft, überdeckt ist. Somit kann das Flachbandleiterelement zum Beispiel parallel zur Seitenfläche, also entlang der Anlegeflächen, in das Einschubelement eingeschoben werden. Im eingeschobenen Zustand ist das Flachbandleiterelement somit senkrecht zu den Anlegeflächen durch das Einschubelement hindurchgeschoben. Mittels des Einschubelements kann das Flachbandleiterelement lose gehalten werden. Alternativ kann eine kraftschlüssige oder formschlüssige Verbindung bereitgestellt werden. Die Seitenfläche zum Anbringen des Einschubelements kann zum Beispiel die vorgenannte Deckelseite der Zelltrenneinrichtung sein. Das Einschubelement kann zum Beispiel von der Rahmeneinheit, insbesondere dem ersten Rahmenelement, umfasst sein.
  • Das Flachbandleiterelement kann zum Beispiel ein Flachbandkabel oder eine flexible gedruckte Schaltung (Flexible Printed Circuit) sein. In das Flachbandleiterelement können zum Beispiel ein oder mehrere Sensoren zum Überwachen der Batteriezellen eingearbeitet sein. Alternativ kann das Flachbandleiterelement mit einer entsprechenden Sensoreinheit zum Überwachen der jeweiligen Batteriezelle verbunden sein. Die Überwachungseinrichtung kann zum Beispiel ein Steuergerät zum Auswerten oder Überwachen der Batteriezellen aufweisen. Als Daten können die Sensoren oder die Sensoreinheit zum Beispiel erfasste Sensorwerte an die Überwachungseinrichtung zum Auswerten bereitstellen. Zusätzlich oder alternativ kann die Überwachungseinrichtung Daten in Form von Steuersignalen für die Sensoren oder die zugeordnete Sensoreinheit bereitstellen.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist zumindest eine jeweilige der Seitenflächen der Zelltrenneinrichtung zumindest ein Kabelklemmelement zum Befestigen eines Leiterkabels mittels Klemmverbindung auf. Das Leiterkabel ist zum Datenaustausch zwischen wenigstens einer der benachbarten Batteriezellen und einer Überwachungseinrichtung des Batteriemoduls ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ kann das Leiterkabel zum Beispiel auch zum Datenaustausch zwischen der Überwachungseinrichtung und einem Bordsteuergerät oder Batteriemanagementsystem eines Kraftfahrzeugs ausgebildet sein. Ein solches Leiterkabel weist dabei im Wesentlichen einen runden Querschnitt auf. Das Kabelklemmelement kann somit zum Beispiel eine runde Durchführöffnung aufweisen. Das Kabelklemmelement kann zum Beispiel als Kabelklemme oder Kabelschelle ausgebildet sein. Zum Beispiel kann das Kabelklemmelement durch einen Omega-Clip realisiert sein. Im eingeklemmten Zustand des Leiterkabels in dem Kabelklemmelement kann eine kraftschlüssige oder formschlüssige Verbindung realisiert sein. Das Kabelklemmelement kann zum Beispiel derart an der Seitenfläche angeordnet sein, dass die Durchführöffnung des Kabelklemmelements senkrecht zu den gegenüberliegenden Anlageflächen ausgerichtet ist. Somit kann das Leiterkabel im angeordneten Zustand der Zelltrenneinrichtung entlang des Stapelverbunds, also in Stapelrichtung, an den Batteriezellen und Zelltrennelementen entlanggeführt werden. Die Seitenfläche zum Anbringen des Kabelklemmelements kann zum Beispiel die vorgenannte Deckelseite der Zelltrenneinrichtung sein. Das Kabelklemmelement kann dabei zum Beispiel von der Rahmeneinheit, insbesondere dem ersten Rahmenelement, umfasst sein.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist zumindest eine jeweilige der Seitenflächen der Zelltrenneinrichtung eine Haltestegstruktur mit wenigstens einem Haltesteg auf. Das heißt, die Haltestegstruktur kann einen oder mehrere Haltestege aufweisen. Mehrere Haltestege können zum Beispiel in einem vorgegebenen Abstand nebeneinander entlang der Seitenfläche angeordnet sein. Der jeweilige Haltesteg ist entlang der Seitenflächen senkrecht zu den zwei gegenüberliegenden Anlageflächen abragend ausgebildet. In dem angeordneten Zustand überlappt der Haltesteg entsprechend eine zu der Seitenfläche nebenliegende Seitenfläche der jeweils benachbarten Batteriezellen. Somit kann der Haltesteg die Batteriezellen am Verrutschen parallel zu den Anlageflächen zu hindern. Das heißt, durch den Haltesteg kann eine Haltekraft für die Batteriezellen senkrecht zu der jeweiligen Seitenfläche ausgeübt werden. Der Haltesteg ist dabei als eine Verlängerung der Seitenfläche der Zelltrenneinrichtung ausgebildet. Die Seitenfläche zum Anordnen der Haltestegstruktur kann beispielsweise die vorgenannte Deckelseite der Zelltrenneinrichtung sein. Somit können die Batteriezellen in dem Batteriemodul mittels der Zelltrenneinrichtung nach unten Richtung Gehäuseboden gehalten werden. Die Haltestegstruktur kann zum Beispiel von der Rahmeneinheit, insbesondere dem ersten Rahmenelement, umfasst sein.
  • In der folgenden Ausführungsform geht es darum, wie das Kompressionselement ausgestaltet sein kann. Dabei ist vorgesehen, dass das Kompressionselement ein Hüllmaterial und ein Kompressionsmaterial aufweist. Das Kompressionsmaterial ist dabei von dem Hüllmaterial vollständig umhüllt und der vorgegebene Randbereich des Kompressionselements ist nur durch das Hüllmaterial gebildet. Das Hüllmaterial weist somit eine größere Fläche als das Kompressionsmaterial auf. Dabei überlappt das Hüllmaterial an den Seiten oder Kanten des Kompressionsmaterials. Somit kann das Kompressionselement im Randbereich eine geringere Dicke aufweisen. Die Befestigung des Kompressionselements zwischen den Rahmenelementen kann somit vereinfacht werden. Das Hüllmaterial kann zum Beispiel eine Schutzschicht für das Kompressionsmaterial bilden. Zum Beispiel kann das Hüllmaterial das Kompressionsmaterial gegen Feuchtigkeit oder andere Umwelteinflüsse schützen. Das Kompressionsmaterial kann hingegen die Funktionsschicht des Kompressionselements sein. Das heißt, durch das Kompressionsmaterial werden die Belastungskraftaufnahme und die thermische Isolation umgesetzt.
  • Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.
  • Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Stapelverbunds mit einer Vielzahl von Batteriezellen und einer Vielzahl von Zelltrenneinrichtungen;
    • 2 eine schematische Darstellung einer der Zelltrenneinrichtungen gemäß 1;
    • 3 eine schematische Darstellung der Zelltrenneinrichtungen gemäß 2 in einer seitlichen Schnittdarstellung; und
    • 4 eine schematische Darstellung einer der Zelltrenneinrichtungen gemäß 1 in einem eingebauten Zustand in einem Batteriemodul.
  • Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
  • In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
  • 1 zeigt einen Stapelverbund V einer Vielzahl von Batteriezellen 20 und einer Vielzahl von Zelltrenneinrichtungen 30. Zum besseren Verständnis zeigt 1 den Stapelverbund V einmal in einer Explosionsdarstellung und einmal im zusammengefügten oder zusammengesetzten Zustand. In 1 sind beispielhaft drei Batteriezellen 20 und zwei Zelltrenneinrichtungen 30 dargestellt.
  • Die Batteriezellen 20 sind in 1 beispielhaft als prismatische Zellen ausgebildet. Das heißt, die Batteriezellen 20 weisen einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. Die jeweilige Batteriezelle 20 weist somit sechs Seiten oder Oberflächen auf. Die beiden größten Oberflächen bilden eine Vorder- und Rückseite der Batteriezelle 20. Die Vorderseite bildet in dem Stapelverbund eine Anlagefläche 20a. Die gegenüberliegende Rückseite bildet in dem Stapelverbund eine Anlagefläche 20b. Die übrigen vier Seiten bilden die Außenseite der Batteriezelle und werden im Folgenden als Seitenflächen 20c, 20d, 20e, 20f bezeichnet. Die Seitenfläche 20c, die in 1 von oben dargestellt ist, kann zum Beispiel eine Deckenseite der Batteriezelle 20 sein. Die Seitenfläche 20d, die in 1 unten dargestellt ist, kann zum Beispiel eine Bodenseite der Batteriezelle 20 sein. Die Seitenfläche 20e, die in 1 rechts dargestellt ist, kann zum Beispiel eine Wandseite der Batteriezelle 20 sein. Die Seitenfläche 20f, die in 1 links dargestellt ist, kann beispielsweise ebenfalls eine Wandseite der Batteriezelle 20 sein. Die Seitenflächen 20c und 20d und die Seitenflächen 20e und 20f bilden jeweils gegenüberliegende Seitenflächen der Batteriezelle 20.
  • Die jeweilige Batteriezelle 20 kann eine elektrochemische oder galvanische Zelle sein. Zum Beispiel können die Batteriezellen 20 als Lithium-Ionen-Zellen oder Lithium-Eisenphosphat-Zellen ausgebildet sein. Zum Bereitstellen von elektrischer Energie weisen die Batteriezellen 20 jeweils zwei Anschlusskontakte oder Anschlusspole auf. Ein erster der Anschlusskontakte ist ein Pluspol 21 und ein zweiter der Anschlusskontakte ist ein Minuspol 22. In einem bestimmungsgemäßen Betrieb der jeweiligen Batteriezelle 20 sind die Anschlusskontakte 21, 22 zum Bereitstellen der elektrischen Energie mit einer elektrischen Spannung beaufschlagbar. Die Anschlusskontakte 21, 22 sind gemäß 1 an der Seitenfläche 20c angeordnet oder ausgeführt. An der Seitenfläche 20c, also der Deckenseite, ist ebenfalls eine sogenannte Berstöffnung 23 oder Sollbruchstelle angeordnet. Über diese Berstöffnung 23 kann ein Schadgas aus der jeweiligen Batteriezelle 20 austreten, das bei einem Defekt der Batteriezelle 20 entstehen kann.
  • Analog zu der Ausgestaltung der Batteriezellen 20 sind auch die Zelltrenneinrichtungen 30 gemäß dem Ausführungsbeispiel in 1 in prismatischer Grundform dargestellt. Das heißt, die jeweilige Zelltrenneinrichtung 30 weist einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. Somit umfasst die jeweilige Zelltrenneinrichtung 30 ebenfalls sechs Oberflächen oder Seiten. Die beiden größten Oberflächen bilden eine Vorder- und Rückseite der jeweiligen Zelltrenneinrichtung 30. Die Vorderseite bildet in dem Stapelverbund eine Anlagefläche 30a. Die gegenüberliegende Rückseite bildet in dem Stapelverbund V eine Anlagefläche 30b. Die übrigen vier Seiten bilden die Außenseite der Zelltrenneinrichtung 30 und werden im Folgenden als Seitenflächen 30c, 30d, 30e, 30f bezeichnet. Die Seitenfläche 30c, die in 1 von oben dargestellt ist, kann zum Beispiel eine Deckenseite der Zelltrenneinrichtung 30 sein. Die Seitenfläche 30d, die in 1 unten dargestellt ist, kann zum Beispiel eine Bodenseite der Zelltrenneinrichtung 30 sein. Die Seitenfläche 30e, die in 1 rechts dargestellt ist, kann zum Beispiel eine Wandseite der Zelltrenneinrichtung 30 sein. Die Seitenfläche 30f, die in 1 links dargestellt ist, kann beispielsweise ebenfalls eine Wandseite der Zelltrenneinrichtung 30 sein. Die Seitenflächen 30c und 30d sowie die Seitenflächen 30e und 30f bilden jeweils gegenüberliegende Seitenflächen der Zelltrenneinrichtung 30.
  • Zum Bilden des Stapelverbunds V sind die Batteriezellen 20 und die Zelltrenneinrichtungen 30 in einer vorgegebenen Stapelrichtung R nebeneinander oder benachbart zueinander angeordnet. Jeweils zwischen zwei benachbarten Batteriezellen 20 ist dabei eine Zelltrenneinrichtung 30 angeordnet. Umgekehrt ist jeweils zwischen zwei benachbarten Zelltrenneinrichtungen 30 eine Batteriezelle 20 angeordnet. Zum benachbarten Anordnen sind die Zelltrenneinrichtungen 30 jeweils mit ihren jeweiligen Anlageflächen 30a, 30b an den jeweiligen Anlageflächen 20a, 20b der Batteriezellen 20 angeordnet. Dabei können die jeweiligen Anlageflächen 20a, 20b, 30a, 30b zum Beispiel direkt oder vollständig aneinander anliegen. Wie in 1 gezeigt, können die Zelltrenneinrichtungen 30 die Batteriezellen 20 mit ihren jeweiligen Seitenflächen 20c bis 20f und 30c bis 30f bündig miteinander abschließend. In dem Stapelverbund V bilden die jeweiligen Seitenflächen 30c bis 30f und 20c bis 20f somit eine jeweilige Außenfläche V1 für den Stapelverbund.
  • Der in 1 gezeigte Stapelverbund V kann zum Beispiel zum Bilden eines Batteriemoduls 10 für eine Antriebsbatterie eines Kraftfahrzeugs genutzt werden. Im Betrieb der Batteriezellen 20 kann somit von den Batteriezellen 20 elektrische Energie zum Betreiben des Kraftfahrzeugs, also zum Beispiel eines elektrischen Antriebs eines Bordnetzes des Kraftfahrzeugs, bereitgestellt werden. Dazu können die Batteriezellen 20 zum Beispiel in geeigneter Weise elektrisch miteinander verschaltet sein, sodass sich eine gewünschte elektrische Leistung oder Energiemenge zum Betreiben des Kraftfahrzeugs ergibt. In einem Herstellungs- oder Fertigungsprozess kann der Stapelverbund V zudem in ein Modulgehäuse 11 des Batteriemoduls eingesetzt oder eingefügt werden. Das Modulgehäuse 11 kann zum Beispiel durch sogenannte Sidebinder bereitgestellt werden. Ein solcher Sidebinder als Modulgehäuse 11 ist beispielhaft in 4 dargestellt. Ein Sidebinder als Modulgehäuse 11 umfasst zwei Gehäusewände oder Gehäuseschalen, die den Stapelverbund V von zwei gegenüberliegenden Seiten, vorliegend zum Beispiel jeweils aus Richtung der Seitenflächen 30e, 20e und 30f, 20f, umgreift oder umschließt. Die Seitenflächen 20c, 20d und 30c, 30d sind zum Ermöglichen einer elektrischen Kontaktierung und einer thermischen Kopplung der Batteriezellen 20 zumindest bereichsweise freiliegend von dem Modulgehäuse 11. Die Anlegeflächen 20a und 20b der beiden äußersten Batteriezellen 20 in dem Stapelverbund V können von einer zusätzlichen Gehäusewand des Modulgehäuses 11 vollständig oder teilweise umschlossen sein. Durch das Modulgehäuse 11 kann der Stapelverbund V somit kompakt zusammengefügt oder gehalten werden.
  • Zum Einbringen in das Modulgehäuse 11 kann der Stapelverbund V in einem Herstellungs- oder Fertigungsprozess verpresst werden. Bei dem Verpressen werden die Batteriezellen 20 und die Zelltrenneinrichtungen 30 in der Stapelrichtung R zusammengedrückt. Dabei werden die Zelltrenneinrichtungen 30 mit den Batteriezellen 20 verspannt.
  • Die Zelltrenneinrichtungen 30 haben in dem Stapelverbund V die Funktion, einerseits einen vorgegebenen Abstand d zwischen zwei benachbarten Batteriezellen 20 einzuhalten. Andererseits haben die Zelltrenneinrichtungen 30 die Funktion, eine mechanische Belastung, die in einem vorgegebenen Nutzungsbetrieb des Stapelverbunds V auftritt, abzufangen oder aufzunehmen. Eine solche mechanische Belastung kann zum Beispiel eine Schwellkraft sein, die die jeweilige Batteriezelle 20 bei einer Volumenvergrößerung oder Volumenverkleinerung ausübt. Diese Volumenveränderungen ergeben sich zwangsläufig aufgrund von Alterungsprozessen in einem Lade- oder Entladebetrieb der Batteriezellen 20. Die Volumenveränderungen werden auch als Swelling bezeichnet. Die mechanische Belastung kann zum Beispiel auch eine Verspannkraft sein, die sich beim Verpressen des Stapelverbunds V einstellt. Schließlich soll die Zelltrenneinrichtung 30 auch eine thermische Isolation der Batteriezellen 20 in dem Stapelverbund V untereinander sicherstellen. Das heißt, es soll verhindert werden, dass, wenn sich eine der Batteriezellen 20 erhitzt, diese ihre Wärmeenergie auch an die übrigen Batteriezellen 20 abgeben kann.
  • Zur Bereitstellung dieser Funktionen umfasst die jeweilige Zelltrenneinrichtung 30 einen stabilen oder inkompressiblen Rahmen und ein weicheres, kompressibles Material im mittleren Bereich. Die entsprechende Ausgestaltung der Zelltrenneinrichtung 30 kann anhand von 2 näher erläutert werden. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer der Zelltrenneinrichtungen 30 gemäß 1. Zur besseren Übersicht ist die Zelltrenneinrichtung 30 einmal in einer Explosionsdarstellung und einmal im zusammengefügten oder zusammengebauten Zustand dargestellt. Die Zelltrenneinrichtung 30 umfasst als den Rahmen eine inkompressible Rahmeneinheit 37. Das heißt, die Rahmeneinheit 37 weist eine hohe mechanische Steifigkeit auf und erfährt so im Wesentlichen keine mechanische Verformung bei mechanischer Belastung in dem bestimmungsgemäßen Gebrauch oder Betrieb des Batteriemoduls 10. Zum Beispiel kann die Rahmeneinheit als Material einen harten, unflexiblen oder starren Kunststoff aufweisen. Entsprechende Materialien, die sich zum Umsetzen der Rahmeneinheit 37 eignen, sind allgemein bekannt. Die Rahmeneinheit 37 bildet gemäß 2 einen umlaufenden Rahmen mit vier Rahmenprofilen oder Rahmenstegen, durch die die prismatische Form der Zelltrenneinrichtung 30 umgesetzt ist. Die Rahmeneinheit 37 stellt ein Innenraum I bereit, der ein sogenanntes Falzmaß der Rahmeneinheit 37 bildet. In diesen Innenraum I ist ein verformbares Kompressionselement 33 eingefügt oder eingebracht. Das Kompressionselement 33 ist dabei von der Rahmeneinheit 37 eingefasst oder eingeklemmt. Das Kompressionselement 33 kann sich bei der mechanischen Belastung verformen. Das heißt, es kann die mechanische Belastungskraft, wie zum Beispiel die Schwellkraft und/oder Verspannkraft aufnehmen oder ausgleichen. Dazu kann für das Kompressionselement ein Material mit einer hohen mechanischen Elastizität gewählt werden. Dennoch das Materials so gewählt sein, dass sich das Kompressionselement zum Vorspannen der Batteriezellen eignet. Das heißt, von dem Kompressionselement 33 soll eine Vorspannkraft bereitgestellt werden, die dem Swelling, also der Schwellkraft, entgegenwirken kann. Zudem kann das Kompressionselement auch die thermische Isolation zwischen zwei benachbarten Batteriezellen 20 realisiert sein. Dazu kann das Kompressionselement 33 ein Material mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Entsprechende Materialien, die sich zum Umsetzen des Kompressionselement 33 eignen, sind allgemein bekannt.
  • Zum Einfassen oder Halten des Kompressionselements 33 umfasst die Rahmeneinheit 37, wie in 2 gezeigt, ein erstes Rahmenelement als einen Halterahmen 31 und ein zweites Rahmenelement als einen Verschlussrahmen 32. Das Kompressionselement 33 ist mit einem vorgegebenen Randbereich 34 zwischen dem Halterahmen 31 und dem Verschlussrahmen 32 angeordnet. Das heißt, die Rahmenelemente 31, 32 umspannen das Kompressionselement 33 vollständig in dem umlaufenden Randbereich 34 jeweils auf der Vorderseite und Rückseite, also den Anlegeflächen 30a und 30b. Das Kompressionselement 33 ist somit zwischen dem Halterahmen 31 und dem Verschlussrahmen 32 eingeklemmt.
  • Um die Fixierung und die Positionierung des Kompressionselements 33 zwischen den Rahmenelementen 31, 32 noch zu verbessern, umfasst der Halterahmen zumindest ein Stiftelement 31a. Der Verschlussrahmen 32 umfasst zumindest ein zugeordnetes Stiftaufnahmeelement 32a. Das Kompressionselement 33 umfasst in dem Randbereich 34 zumindest eine zugeordnete Durchführöffnung für das jeweilige Stiftelement 31a. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß 2 sind beispielhaft zehn solcher Stiftelemente 31a mit zugeordneten Stiftaufnahmeelementen 32a und Durchführöffnungen 33a dargestellt. Diese sind regelmäßig umlaufend an dem jeweiligen Rahmenelement 31, 32 und dem Randbereich 34 angeordnet. Das jeweilige Stiftelement 31a ist vorliegend als zylinderförmige Auswölbung ausgebildet, die senkrecht zur Anlegefläche 30b von dem Halterahmen 31 abragt. Zum Befestigen des Kompressionselements 33 zwischen den Rahmenelementen 31, 32 kann das Kompressionselement 33 mit den Durchführöffnungen 33a nun auf die Stiftelemente 31a aufgefädelt werden. Dabei kann das jeweilige Stiftelement 31a vollständig durch die zugeordnete Durchführöffnung 33a hindurchgeführt oder hindurchgesteckt werden. Anschließend kann der Verschlussrahmen 32 mit dem jeweiligen Stiftaufnahmeelement 32a ebenfalls auf das zugeordnete Stiftelement 31a aufgesteckt werden. Das Stiftaufnahmeelement 32a kann gemäß 2 zum Beispiel ebenfalls als Durchgangsöffnung oder Durchführöffnung wie die jeweiligen Durchführöffnungen 33a ausgebildet sein. Das heißt, das jeweilige Stiftelement 31a kann ebenfalls vollständig durch das jeweilige Stiftaufnahmeelement 32a hindurchgeführt oder hindurchgesteckt werden. Zum Befestigen des Halterahmens und des Verschlussrahmens 31, 32 können die Stiftelemente 31a und die Stiftaufnahmeelemente 32a dann zum Beispiel miteinander verklebt, verschweißt oder heißverstemmt werden.
  • Alternativ wäre zum Beispiel auch eine Steckverbindung oder Rastverbindung denkbar.
  • Wie in 2 gezeigt, weist der Verschlussrahmen 32 ein kleineres Außenmaß auf als der Halterahmen 31. Das heißt, der Halterahmen 31 kann zum Beispiel auch den Verschlussrahmen 32 einfassen. Somit kann der Halterahmen 31 zum Beispiel besonders einfach zum Anordnen von zusätzlichen Bauteilen oder Komponenten oder Befestigungsmitteln an der Zelltrenneinrichtung 30 genutzt werden. Um mittels der Zelltrenneinrichtung 30 dennoch eine ebene Anlegefläche 30a, 30b für die Batteriezellen 20 bereitstellen zu können, ist der Verschlussrahmen 32 in dem Halterahmen 31 versenkt. Diese Umsetzung des ersten Halterahmens 31 mit versenktem Verschlussrahmen 32 kann anhand von 3 näher erläutert werden.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts der Zelltrenneinrichtung gemäß 2 in einer Schnittdarstellung entlang der Schnittachse F-F. Zum Aufnehmen oder Versenken des Randbereichs 34 und des Verschlussrahmens 32 weist das erste Rahmenelement einen Aufnahmeraum A auf. In dem Aufnahmeraum A ist eine Profiltiefe 31 b, durch die der vorgegebene Abstand d zwischen den Batteriezellen 20 in dem Stapelverbund V und somit eine Tiefe oder Breite der Zelltrenneinrichtung 30 vorgegeben ist, reduziert. In den Aufnahmeraum A kann nun zunächst das Kompressionselement 33 mit dem Randbereich 34 eingelegt werden. Anschließend kann an das Kompressionselement 33 der Verschlussrahmen 32 angelegt werden. In dem aufgenommenen Zustand in dem Aufnahmeraum A ist der Verschlussrahmen 32 dabei von zwei Seiten von dem Halterahmen 31 umgeben. Dabei liegt der Verschlussrahmen 32 mit einer der Seiten direkt an dem Halterahmen 31 an und mit der anderen der beiden Seiten liegt der Verschlussrahmen 32 direkt an dem Randbereich 34 an.
  • Wie in 3 gezeigt, ist weist der Randbereich 34 des Kompressionselements 33 einen sehr viel schmäleren oder weniger tiefen Querschnitt auf, als der übrige Körper des Kompressionselements 33.
  • Dadurch kann eine einheitliche Profiltiefe 31 b, also eine einheitliche Tiefe oder Breite der Zelltrenneinrichtung 30 realisiert werden. Um die Querschnittsänderung zu ermöglichen, ist das Kompressionselement 33 aus einem Hüllmaterial 35 und einem Kompressionsmaterial 36 gebildet. Das Hüllmaterial 35 umhüllt oder umschließt das Kompressionsmaterial 36 vollständig. An dem Randbereich 34 überlappt das Hüllmaterial 35 das Kompressionsmaterial 36. Dadurch ist der Randbereich 34 nur aus dem Hüllmaterial 35 gebildet. Das Hüllmaterial dient zum Beispiel zur Stabilisierung und zum Feuchtigkeitsschutz des Kompressionsmaterials. Das Kompressionsmaterial 36 bildet die Funktionsschicht des Kompressionselements 33. Das heißt, das Kompressionsmaterial kann die Funktion der thermischen Isolation und der Kraftaufnahme erfüllen.
  • In dem aufgenommenen Zustand des Kompressionselements 33 und des Verschlussrahmens 32 in dem Aufnahmeraum A ergibt sich somit insgesamt die gewünschte Profiltiefe 31b für die Rahmeneinheit 37 beziehungsweise die Zelltrenneinrichtung 30. Die Profiltiefe 31b kann insgesamt zum Beispiel an eine Breite oder Tiefe T der Batteriezellen 20 angepasst sein. Zum Beispiel kann die Profiltiefe zwischen zwei bis vier Millimeter betragen.
  • In 3 ist auch eine Profilbreite 31c der Rahmeneinheit 37 dargestellt. Die Profilbreite 31c legt die Abmessungen des Innenraums I, die durch die Rahmeneinheit 37 vorgegeben ist, fest. Die Profilbreite 31c gibt auch den jeweiligen Anteil der Anlegeflächen 30a und 30b vor, den die Rahmeneinheit 37 und das Kompressionselement 33 bilden. Durch die Ausgestaltung mit dem Aufnahmeraum A legt vorliegend der Halterahmen 31 die Profilbreite 31c fest. Der Verschlussrahmen 32 weist hingegen eine geringere oder kleinere Profilbreite auf. Die Profilbreite 31c für die Rahmeneinheit 37 kann an eine Länge L und Höhe H der Batteriezellen in dem Stapelverbund V angepasst sein. Übliche Batteriezellen 20 können zum Beispiel eine Länge von 150 bis 270 Millimetern aufweisen. Eine Höhe kann zum Beispiel 100 Millimeter betragen. Die Profilbreite 31 c kann entsprechend zum Beispiel fünf bis zehn Millimeter betragen. Das heißt, Profilbreite 31c kann bezogen auf eine Höhe H und Länge L der Batteriezellen zum Beispiel zwischen zwei und 20 Prozent der jeweiligen Anlegefläche 30a, 30b betragen.
  • Die Ausgestaltung der Zelltrenneinrichtung 30 mit der inkompressiblen Rahmeneinheit 37 mit der jeweiligen Profilbreite 31 kann so ausgeführt werden, dass sich die Batteriezellen 20 in den Außenbereichen der Anlegeflächen 20a 20b in der Regel nur im Mikrometerbereich beim Swelling ausdehnen. Die Hauptausdehnung oder Hauptvolumenvergrößerung erfolgt im Bereich des Kompressionselements. In den Zellaußenbereichen liegen in der Regel auch sogenannte Spannelemente oder Zugelemente zum Halten des Stapelverbunds V in dem Modulgehäuse 11 an.
  • In 3 ist außerdem gezeigt, dass der Halterahmen 31 im Bereich der Seitenfläche 30c eine Haltestegstruktur 40 mit einem Haltesteg 41 auf. Der Haltesteg 41 kann sich zum Beispiel entlang der gesamten Seitenfläche 30c erstrecken. Der Haltesteg 41 ragt dabei senkrecht zu den zwei gegenüberliegenden Anlageflächen 30a und 30b von der Seitenfläche 30c ab. Die Zelltrenneinrichtung 30 weist somit einen T-förmigen Querschnitt auf. Beim Anordnen der Zelltrenneinrichtung 30 in dem Stapelverbund V kann der Haltesteg 41 nun auf der jeweiligen Seitenfläche 20a der benachbarten Batteriezellen 20 abgelegt oder angelegt werden. Das heißt, der Haltesteg 41 überlappt die Seitenflächen 20a der benachbarten Batteriezellen 20. Dadurch kann von dem Haltesteg 41 eine Haltekraft auf die Batteriezellen 20 ausgeübt werden und die Batteriezellen in dem Stapelverbund V zum Beispiel beim Bilden des Batteriemoduls 10 nach unten, also in Richtung der Seitenflächen 20b und 30d, gehalten werden.
  • Die Zelltrenneinrichtung 30 kann in dem Stapelverbund V beim Nutzen in einem Batteriemodul 10 neben den vorgenannten Funktionen noch weitere Funktionen erfüllen. Zum Beispiel kann die Zelltrenneinrichtung 30 als Positionierhilfe in dem Batteriemodul 10 oder als Befestigungshilfe für zusätzliche Bauteile des Batteriemoduls 10 dienen. 4 zeigt dazu in schematischer Schnittdarstellung einer der Zelltrenneinrichtungen 30 gemäß 1 aus Sicht auf eine der Anlageflächen 30a, 30b. Die Zelltrenneinrichtungen 30 ist dabei in einem Modulgehäuse 11 angeordnet. Das Modulgehäuse 10 kann dabei zum Beispiel in einer vorgegebenen Einbaulage L zum Nutzen in einer Antriebsbatterie in einem Batteriegehäuse 12 angeordnet oder befestigt sein. Gemäß 4 ist in der Einbaulage L die als Bodenseite ausgebildete Seitenfläche 30d der Zelltrenneinrichtung 30 einem Gehäuseboden 12a des Batteriegehäuses 12 zugewandt oder an diesem angebracht oder angeordnet. Wie in 4 gezeigt, liegen die Zelltrenneinrichtung 30 und somit auch die Batteriezellen 20 im angeordneten Zustand in dem Modulgehäuse nicht direkt auf dem Gehäuseboden 12a auf. Die Seitenflächen 20d und 30d weisen somit einen kleinen Abstand zu dem Batteriegehäuseboden 12a auf. Dieser Abstand kann durch eine Stärke oder Dicke des Modulgehäuses 11 vorgegeben sein.
  • Zum Kühlen der Batteriezellen 20 kann an dem Batteriegehäuseboden 12a zum Beispiel ein Kühlkörper einer Kühleinrichtung, wie zum Beispiel einem Batteriekühlkreislauf, anliegend angeordnet sein. Zum thermischen Kontaktieren der Batteriezellen ist der Batteriegehäuseboden 12a mit einem Wärmeleitmedium 16, wie zum Beispiel einer Wärmeleitpaste beschichtet oder bedeckt. Dieses Wärmeleitmedium 16 wird als Gapfiller bezeichnet und kann den Zwischenraum zwischen dem Batteriegehäuseboden 12a und den Bodenseitenflächen 30d und 20d füllen. Um überschüssiges Wärmeleitmedium 16 aufnehmen zu können und somit einen besseren Formschluss mit dem Wärmleitmedium 16 bereitstellen zu können, ist an der Seitenfläche 30d der Zelltrenneinrichtung 30 eine Aussparstruktur 47 eingearbeitet. Die Aussparstruktur 47 umfasst mehrere Aussparungen 48, die entlang der Seitenfläche 30d beabstandet zueinander angeordnet sind. Die Aussparungen 48 weisen vorliegend einen im Wesentlichen dreieckigen Querschnitt auf.
  • Zudem ist an den Seitenflächen 30d, also der Bodenseite, und den Seitenflächen 30e und f, also den Wandseiten der Zelltrenneinrichtung 30, eine Abstandshaltestruktur 45 angeordnet. Die Abstandshaltestruktur 45 umfasst mehrere Abstandshaltemittel 46, die vorliegend als Distanzblöcke 46 ausgebildet sind. An der Seitenfläche 30d sind vorliegend zum Beispiel vier Distanzblöcke dargestellt. Für die Seitenflächen 30e und 30f sind vorliegend jeweils zwei Distanzblöcke 46 eingezeichnet. Diese Distanzblöcke 46 können als Positionierhilfe bei der Fertigung des Batteriemoduls 10, also beim Einbringen des Stapelverbunds V in das Modulgehäuse 11, genutzt werden. Zudem stehen die Distanzblöcke 46, wie in 11 gezeigt, über die jeweilige Seitenfläche 30d, 30e, 30f hinaus von dem Halterahmen 31 ab. Dadurch eignen sich die Distanzblöcke 46 zum Beispiel auch zum Schutz der Batteriezellen 20 zum Beispiel beim Transport und bei der Produktion oder Herstellung.
  • An der Deckelseite, also der Seitenfläche 30c, sind an dem Halterahmen 31 zudem mehrere Befestigungsmittel für verschiedene Komponenten, die das Batteriemodul 10 zum Beispiel bei dem Einsatz in der Antriebsbatterie nutzen kann. Eine Komponente kann zum Beispiel ein Gasabführkanal 13 sein, der mit der Berstöffnung 23 der jeweiligen Batteriezelle fluidisch verbunden sein kann. Über den Gasabführkanal 13 kann bei einem Defekt der jeweiligen Batteriezelle 20 das Schadgas über ein entsprechendes Ventilationssystem abgeführt, also von dem Batteriemodul 10 weggeführt, werden. Als ein Befestigungsmittel zum Befestigen des Gasabführkanals 13 können an der Seitenfläche 30c zwei Rastelemente 42 in Form von Rastnasen angeordnet sein. Über diese kann der Gasabführkanal mit einem entsprechenden Gegenstück mittels Rastverbindung befestigt oder verbunden werden.
  • Eine weitere Komponente kann zum Beispiel ein Flachbandleiterelement 14 sein. Das Flachbandleiterelement kann zum Beispiel als flexible gedruckte Schaltung ausgebildet sein und einen oder mehrere Sensoren zum Überwachen der Batteriezellen 20 aufweisen. Für das Batteriemodul 10 kann das Flachbandkabelelement zum Kontaktieren der Batteriezellen 20 auf der Seitenfläche 20c angeordnet sein und entlang der Stapelrichtung R über den gesamten Stapelverbund V bis zu einer Überwachungseinrichtung (in 4 nicht dargestellt) entlanggeführt werden. Mit dem Flachbandleiterelement können somit zum Beispiel Sensordaten für die einzelnen Batteriezellen in dem Stapelverbund V erfasst und zum Auswerten an die Überwachungseinrichtung weitergeleitet werden. Bei den Sensordaten kann es sich zum Beispiel um einen Temperaturwert oder einen elektrischen Widerstand der Batteriezellen handeln. Als Befestigungsmittel für die Flachbandleiterelemente 14 entlang des Stapelverbunds V kann an dem Halterahmen 31 an der Seitenfläche 30c zum Beispiel ein Einschubelement 43 angeordnet sein. Vorliegend sind zum Beispiel zwei solcher Einschubelemente 43 dargestellt. Die Einschubelemente 43 sind durch eine Vertiefung in der Seitenfläche 30c gebildet, die zumindest teilweise von einem L-förmigen Vorsprung überdeckt ist. Der Vorsprung verläuft dabei entlang der Seitenfläche 30d parallel zur jeweiligen Anlagefläche 30a und 30b. Zum Halten des jeweiligen Flachbandleiterelements 14 kann dieses somit parallel zu der Seitenfläche 30c unter den Vorsprung des Einschubelements 43 eingeschoben und in die Vertiefung eingelegt werden. Der Vorsprung hindert das Flachbandleiterelement an einem Verrutschen nach oben, die Vertiefung verhindert ein seitliches Verrutschen.
  • Eine weitere Komponente können typische Leiterkabel mit einem im Wesentlichen zylinderförmigen Querschnitt sein. Diese können zum Beispiel zum Datenaustausch zwischen den benachbarten Batteriezellen und der Überwachungseinrichtung eingesetzt werden. Alternativ können solche Leiterkabel 15 zum Beispiel auch zur Kommunikation der Überwachungseinrichtung mit einem Bordsteuergerät oder Batteriemanagementsystem des Kraftfahrzeugs eingesetzt werden. Als Befestigungsmittel zum Befestigen solcher Leiterkabel 15 ist an dem Halterahmen 31 gemäß 4 an der Seitenfläche 30c ein Kabelklemmelement in Form einer Omega-Klemme (Omega-Clip) bereitgestellt. In eine Durchführöffnung der Omega-Klemme kann das Leiterkabel dabei von oben eingeklemmt und so mittels Klemmverbindung an der Zelltrenneinrichtung 30 befestigt werden. Dabei ist die Durchführöffnung des Kabelklemmelements 44 vorliegend senkrecht zu den Anlegeflächen 30a und 30b ausgebildet. Somit kann das Leiterkabel 15 beim Einklemmen in die Omega-Klemme in dem Stapelverbund entlang der Stapelrichtung R geführt werden.
  • Die Befestigungsmittel und die Distanzblöcke 46 können zum Beispiel einstückig mit dem Halterahmen 31 ausgebildet sein. Somit kann der Halterahmen 31 zum Beispiel als ein Gussteil oder Formteil bereitgestellt oder gefertigt werden.
  • Insgesamt zeigen die vorliegenden Ausführungsbeispiele, wie ein Zellzwischenraumtrennelement oder ein Zwischenzellmaterial realisiert werden kann, das sowohl zur elektrischen Isolation der Batteriezellen 20 untereinander als auch zur thermischen Isolation und zum Aufnehmen von Swellingkräften eingesetzt werden kann. Weiterhin können dort Halter und Klipse angeformt sein, die zur Befestigung zum Beispiel einer modulinternen Verkabelung erforderlich sein. Zum Brandschutz oder zur Schadgasführung können dort zudem weitere Elemente eingeklipst werden. Über Distanz- oder Positionierelemente kann der Fertigungsablauf verbessert werden und auch die Batteriezellen während der Modulfertigung geschützt werden. Zudem lässt sich das Zellzwischenraumtrennelement so ausführen, dass überschüssige Gapfillermengen im Produktionsprozess aufgenommen und ein zusätzlicher Form- oder Kraftschluss zwischen Batteriemodul 10, Gapfiller und Batteriegehäuse 12 entstehen kann.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • 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.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102011116777 A1 [0006]
    • DE 102011109247 A1 [0009]
    • DE 102019211253 A1 [0012]

Claims (13)

  1. Zelltrenneinrichtung (30) zum Beabstanden von jeweils zwei benachbarten Batteriezellen (20) in einem Batteriemodul (10), umfassend eine inkompressible Rahmeneinheit (37), die ausgebildet ist, in einem angeordneten Zustand der Zelltrenneinrichtung (30) zwischen den zwei benachbarten Batteriezellen (20) in dem Batteriemodul (10) einer bei einer vorgegebenen Nutzungsbedingung vorliegenden mechanischen Belastungskraft standzuhalten, und ein von der Rahmeneinheit (37) eingefasstes, verformbares Kompressionselement (33), das ausgebildet ist, in dem angeordneten Zustand einerseits die mechanische Belastungskraft zumindest einer der benachbarten Batteriezelle (20) aufzunehmen und andererseits die zwei benachbarten Batteriezellen (20) thermisch zu isolieren, wobei dadurch gekennzeichnet, dass die Rahmeneinheit (37) zum Einfassen des Kompressionselements (33) ein erstes Rahmenelement (31) und ein zweites Rahmenelement (32) aufweist, zwischen denen das Kompressionselement (33) mit einem vorgegebenen Randbereich (34) angeordnet ist.
  2. Zelltrenneinrichtung (30) nach Anspruch 1, wobei in dem angeordneten Zustand eine Vorderseite und Rückseite der Rahmeneinheit (37) mit dem eingefassten Kompressionselement (33) eine Anlagefläche (30a, 30b) der Zelltrenneinrichtung (30) für die benachbarten Batteriezellen (20) bilden und zumindest eine Rahmenaußenseite der Rahmeneinheit (37) eine Seitenfläche (30c, 30d, 30e, 30f) der Zelltrenneinrichtung (30) bildet.
  3. Zelltrenneinrichtung (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Rahmenelement (31) einen Aufnahmeraum (A) aufweist, der zum Aufnehmen des vorgegebenen Randbereichs (34) des Kompressionselements (33) und des zweiten Rahmenelements (32) ausgebildet ist, wobei das zweite Rahmenelement (32) im aufgenommenen Zustand in dem Aufnahmeraum (A) zumindest von zwei Seiten von dem ersten Rahmenelement (31) umgeben ist.
  4. Zelltrenneinrichtung (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum Befestigen des Kompressionselements (33) zwischen den Rahmenelementen (31, 32), das erste Rahmenelement (31) zumindest ein Stiftelement (31a) und das zweite Rahmenelement (32) zumindest ein dem jeweiligen Stiftelement (31a) zugeordnetes Stiftaufnahmeelement (32a) aufweist, welche in einer bestimmungsgemäßen Befestigungsposition miteinander verbindbar sind, und das Kompressionselement (33) in dem vorgegebenen Randbereich (34) zumindest eine zugeordnete Durchführöffnung (33a) für das jeweilige Stiftelement (31 a) aufweist, durch welche das jeweilige Stiftelement (31a) durchführbar ist.
  5. Zelltrenneinrichtung (30) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei zumindest eine jeweilige der Seitenflächen (30c, 30d, 30e, 30f) der Zelltrenneinrichtung (30) eine Abstandshaltestruktur (45) mit wenigstens einem Abstandshaltemittel (46) aufweist, welches senkrecht aus der Seitenfläche (30c, 30d, 30e, 30f) abragt.
  6. Zelltrenneinrichtung (30) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei zumindest eine jeweilige der Seitenflächen (30c, 30d, 30e, 30f) der Zelltrenneinrichtung (30), eine Aussparungsstruktur (47) mit wenigstens einer Aussparung (48) aufweist, wobei die Aussparungsstruktur (47) ausgebildet ist, ein Wärmeleitmedium (16), das im angeordneten Zustand für eine thermische Kopplung der Batteriezellen (20) mit einer an einer dem Batteriemodul (10) zugeordneten Gehäusewand (12a) angebracht ist, aufzunehmen.
  7. Zelltrenneinrichtung (30) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei zumindest eine jeweilige der Seitenflächen (30c, 30d, 30e, 30f) der Zelltrenneinrichtung (30) zumindest ein Rastelement (42) aufweist, welches zum Befestigen eines Gasabführkanals (13) für die Batteriezellen (20) mittels Rastverbindung ausgebildet ist.
  8. Zelltrenneinrichtung (30) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei zumindest eine jeweilige der Seitenflächen (30c, 30d, 30e, 30f) der Zelltrenneinrichtung (30) zumindest ein Einschubelement (43) zum Einschieben und Halten von wenigstens einem Flachbandleiterelement (14) aufweist, das zum Datenaustausch zwischen wenigstens einer der benachbarten Batteriezellen (20) und einer Überwachungseinrichtung des Batteriemoduls (10) ausgebildet ist.
  9. Zelltrenneinrichtung (30) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei zumindest eine jeweilige der Seitenflächen (30c, 30d, 30e, 30f) der Zelltrenneinrichtung (30) zumindest ein Kabelklemmelement (44) zum Befestigen eines Leiterkabels (15) mittels Klemmverbindung aufweist, wobei das Leiterkabel (15) zum Datenaustausch zwischen wenigstens einer der benachbarten Batteriezellen (20) und einer Überwachungseinrichtung des Batteriemoduls (10) ausgebildet ist.
  10. Zelltrenneinrichtung (30) nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei zumindest eine jeweilige der Seitenflächen (30c, 30d, 30e, 30f) der Zelltrenneinrichtung (30), eine Haltestegstruktur (40) mit wenigstens einem Haltesteg (41) aufweist, der entlang der Seitenfläche (30c, 30d, 30e, 30f) senkrecht zu den zwei gegenüberliegenden Anlageflächen (30a, 30b) abragt, und der Haltesteg (31) im angeordneten Zustand eine zu der Seitenfläche (30c, 30d, 30e, 30f) nebenliegende Seitenfläche (20c, 20d, 20e, 20f) der jeweils benachbarten Batteriezellen (20) entsprechend überlappt.
  11. Zelltrenneinrichtung (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kompressionselement (33) ein Hüllmaterial (35) und ein Kompressionsmaterial (36) aufweist, wobei das Kompressionsmaterial (36) von dem Hüllmaterial (35) vollständig umhüllt ist und der vorgegebene Randbereich (34) des Kompressionselements (33) nur durch das Hüllmaterial (35) gebildet ist.
  12. Batteriemodul (12) mit einer Vielzahl von Batteriezellen (20) und einer Vielzahl von Zelltrenneinrichtungen (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Batteriezellen (20) und die Zelltrenneinrichtungen (30) jeweils abwechselnd in einer vorgegeben Stapelrichtung (R) nebeneinander in einem Modulgehäuse (11) des Batteriemoduls (10) angeordnet sind.
  13. Kraftfahrzeug mit zumindest einem Batteriemodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
DE102021125528.7A 2021-10-01 2021-10-01 Zelltrenneinrichtung zum Beabstanden jeweils zweier benachbarter Batteriezellen in einem Batteriemodul sowie Batteriemodul und Kraftfahrzeug Pending DE102021125528A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021125528.7A DE102021125528A1 (de) 2021-10-01 2021-10-01 Zelltrenneinrichtung zum Beabstanden jeweils zweier benachbarter Batteriezellen in einem Batteriemodul sowie Batteriemodul und Kraftfahrzeug
US17/957,220 US20230104209A1 (en) 2021-10-01 2022-09-30 Cell separating device for spacing two adjacent battery cells in a battery module, and battery module, and motor vehicle
CN202211231166.5A CN115939615A (zh) 2021-10-01 2022-10-08 隔开每两个相邻电芯的电芯隔离装置、电池模块和机动车

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021125528.7A DE102021125528A1 (de) 2021-10-01 2021-10-01 Zelltrenneinrichtung zum Beabstanden jeweils zweier benachbarter Batteriezellen in einem Batteriemodul sowie Batteriemodul und Kraftfahrzeug

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021125528A1 true DE102021125528A1 (de) 2023-04-06

Family

ID=85570903

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021125528.7A Pending DE102021125528A1 (de) 2021-10-01 2021-10-01 Zelltrenneinrichtung zum Beabstanden jeweils zweier benachbarter Batteriezellen in einem Batteriemodul sowie Batteriemodul und Kraftfahrzeug

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20230104209A1 (de)
CN (1) CN115939615A (de)
DE (1) DE102021125528A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022127422A1 (de) 2022-10-19 2024-04-25 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Traktionsbatterie und Verfahren zur Herstellung einer Traktionsbatterie
DE102022212886A1 (de) 2022-11-30 2024-06-06 Volkswagen Aktiengesellschaft Batteriesystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, und Kraftfahrzeug

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011116777A1 (de) 2010-10-29 2012-05-03 Gm Global Technology Operations Llc, ( N.D. Ges. D. Staates Delaware) Einteilige kompressionsfeste prismatische zelle
DE102011109247A1 (de) 2011-08-02 2013-02-07 Daimler Ag Hochvolt-Batterien für Fahrzeuganwendungen
DE102013015752A1 (de) 2013-09-21 2015-03-26 Daimler Ag Rahmenelement für eine Einzelzelle einer elektrischen Speichereinheit und elektrische Speichereinheit
DE112016000775B4 (de) 2015-02-16 2020-02-20 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Batteriemodul und Verfahren zur Herstellung des Batteriemoduls
DE102019211253A1 (de) 2019-07-29 2021-02-04 Elringklinger Ag Galvanische Zellen und Batteriemodule
DE102020105893A1 (de) 2020-03-05 2021-09-09 Audi Aktiengesellschaft Batterieanordnung sowie Kraftfahrzeug mit einer Batterieanordnung

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011116777A1 (de) 2010-10-29 2012-05-03 Gm Global Technology Operations Llc, ( N.D. Ges. D. Staates Delaware) Einteilige kompressionsfeste prismatische zelle
DE102011109247A1 (de) 2011-08-02 2013-02-07 Daimler Ag Hochvolt-Batterien für Fahrzeuganwendungen
DE102013015752A1 (de) 2013-09-21 2015-03-26 Daimler Ag Rahmenelement für eine Einzelzelle einer elektrischen Speichereinheit und elektrische Speichereinheit
DE112016000775B4 (de) 2015-02-16 2020-02-20 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Batteriemodul und Verfahren zur Herstellung des Batteriemoduls
DE102019211253A1 (de) 2019-07-29 2021-02-04 Elringklinger Ag Galvanische Zellen und Batteriemodule
DE102020105893A1 (de) 2020-03-05 2021-09-09 Audi Aktiengesellschaft Batterieanordnung sowie Kraftfahrzeug mit einer Batterieanordnung

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022127422A1 (de) 2022-10-19 2024-04-25 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Traktionsbatterie und Verfahren zur Herstellung einer Traktionsbatterie
DE102022212886A1 (de) 2022-11-30 2024-06-06 Volkswagen Aktiengesellschaft Batteriesystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, und Kraftfahrzeug

Also Published As

Publication number Publication date
US20230104209A1 (en) 2023-04-06
CN115939615A (zh) 2023-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102016118977B4 (de) Energiespeichermodul und Verfahren zum Zusammenbau
EP2789029B1 (de) Batterie und zellblock für eine batterie
EP3386002B1 (de) Traktionsakkumulator, inbesondere länglicher bauart mit benachbart angeordneten lithium-ionen-sekundärzellen und verfahren zur kontrolle des thermischen flusses in einem traktionsakkumulator
EP2619823B1 (de) Rahmensystem für batteriezellen sowie batteriemodul
DE102007063178B4 (de) Batterie mit Wärmeleitplatte zum Temperieren der Batterie
DE102008059961B4 (de) Batterie, umfassend einen Zellverbund aus mehreren parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Einzelzellen
EP1901366B1 (de) Elektrische Speicherbatterie
DE102021125528A1 (de) Zelltrenneinrichtung zum Beabstanden jeweils zweier benachbarter Batteriezellen in einem Batteriemodul sowie Batteriemodul und Kraftfahrzeug
DE102008059966A1 (de) Batterie mit mehreren in einem Zellenverbund angeordneten Batteriezellen
WO2011116801A1 (de) Batterie aus einer vielzahl von batterieeinzelzellen
DE102011103993A1 (de) Batterie mit einer Mehrzahl von Batterieeinzelzellen
WO2011012198A1 (de) Batterie mit einer vielzahl von plattenförmigen batteriezellen
WO2017102161A1 (de) Gehäuse zur aufnahme eines brennstoffzellen-, batterie- oder kondensatorstapels
DE102010050981A1 (de) Batterie mit einem Zellverbund
DE102018203108A1 (de) Zellmodul mit mehrteiligem Gehäuse
DE102012224330A9 (de) Elektrische Akkumulatorvorrichtung mit elastischen Elementen
DE102020117191A1 (de) Batterie für Kraftfahrzeug sowie Kraftfahrzeug und Herstellverfahren hierzu
DE102014221724A1 (de) Vorrichtung zur Anordnung einer Vielzahl von Batteriezellen
WO2021254701A1 (de) Haltevorrichtung für batteriezellen
WO2018220197A2 (de) Elektrochemische zellbaugruppe, energiespeichermodul und verfahren zum zusammenbau davon
DE102010013031A1 (de) Batterie mit einem Zellenstapel von Batterieeinzelzellen
WO2008098555A1 (de) Befestigung von energiespeicherzellen in einem gehäuse
WO2013000617A1 (de) Kontaktelement zum mechanischen, thermischen und elektrischen kontaktieren eines energiespeichers
DE102021121397A1 (de) Batterieanordnung
WO2021214196A1 (de) Komponententräger für zellverbinder

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified