DE102021131785A1

DE102021131785A1 - Battery case, traction battery and method of manufacturing a battery case

Info

Publication number: DE102021131785A1
Application number: DE102021131785.1A
Authority: DE
Inventors: Fritz Wegener
Original assignee: Webasto SE
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2021-12-02
Filing date: 2021-12-02
Publication date: 2023-06-07
Also published as: WO2023099740A1

Abstract

Batteriegehäuse (10) für eine elektrische Batterie (1); elektrische Batterie (10), insbesondere Traktionsbatterie für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug oder Batterie für ein Fahrzeug mit Brennstoffzelle; und Verfahren zur Herstellung eines Batteriegehäuses (10) für eine elektrische Batterie (1). Das Batteriegehäuse (10) umfasst eine einen Batterieinnenraum (13) definierende Wandung (11, 11a, 11b, 12), wobei die Wandung (11, 11a, 11b, 12) auf einer dem Batterieinnenraum (13) zugewandten Seite zumindest einen Abschnitt mit vergrößerter Oberfläche (15), der integraler Bestandteil der Wandung (11, 11a, 11b, 12) ist, aufweist.Battery case (10) for an electric battery (1); electric battery (10), in particular traction battery for an electric or hybrid vehicle or battery for a vehicle with fuel cell; and a method of manufacturing a battery case (10) for an electric battery (1). The battery housing (10) comprises a wall (11, 11a, 11b, 12) defining a battery interior (13), the wall (11, 11a, 11b, 12) on a side facing the battery interior (13) having at least one section with an enlarged Surface (15), which is an integral part of the wall (11, 11a, 11b, 12), has.

Description

Technisches Gebiettechnical field

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriegehäuse für eine elektrische Batterie, eine elektrische Batterie, insbesondere eine Traktionsbatterie für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug oder eine Batterie für ein Fahrzeug mit Brennstoffzelle, und ein Verfahren zur Herstellung eines Batteriegehäuses.The present invention relates to a battery case for an electric battery, an electric battery, in particular a traction battery for an electric or hybrid vehicle or a battery for a vehicle with a fuel cell, and a method for producing a battery case.

Stand der TechnikState of the art

Batteriesysteme für Elektro- und Hybridfahrzeuge sowie für Fahrzeuge mit Brennstoffzellen sind Gegenstand aktueller Forschung und Entwicklung. Die leistungsbezogenen Parameter eines Batteriesystems wie etwa die Lebensdauer und Kapazität hängen erheblich von der Anwendungsumgebung ab. Sowohl bei der Bereitstellung und Abgabe elektrischer Leistung als auch beim Aufladen sind die in der Batterie ablaufenden elektrochemischen Prozesse beispielsweise von der Umgebungstemperatur und der Luftfeuchte abhängig.Battery systems for electric and hybrid vehicles as well as for vehicles with fuel cells are the subject of current research and development. The performance-related parameters of a battery system, such as lifetime and capacity, depend significantly on the application environment. The electrochemical processes taking place in the battery depend on the ambient temperature and humidity, for example, both when providing and delivering electrical power and when charging.

Wichtig für einen zuverlässigen Betrieb eines Batteriesystems ist somit die Schaffung und Aufrechterhaltung einer wohldefinierten, insbesondere trockenen Umgebung für die Batteriezellen. Zudem müssen die das Batteriesystem aufbauenden Batteriezellen und Batteriemodule gegenüber den Umgebungsbedingungen geschützt werden. Aus diesen und anderen Gründen ist beim Aufbau eines Batteriesystems ein Batteriegehäuse vorgesehen, das zur Aufnahme von Batteriemodulen und zum Schutz derselben vor äußeren Einflüssen eingerichtet ist.It is therefore important for reliable operation of a battery system to create and maintain a well-defined, in particular dry, environment for the battery cells. In addition, the battery cells and battery modules that make up the battery system must be protected from the ambient conditions. For these and other reasons, a battery housing is provided when constructing a battery system, which is set up to accommodate battery modules and to protect them from external influences.

Batteriegehäuse sind üblicherweise aus Wänden/Abdeckungen aus Stahl oder Aluminium aufgebaut. Da das Eindringen von Feuchtigkeit etwa in Form von Wasserdampf während der Herstellung und/oder während des Betriebs nicht vollständig verhindert werden kann, kommt es vor, dass sich bei Temperaturänderungen bzw. Temperaturgradienten an der Innenseite des Gehäuses Kondensat bildet.Battery cases are typically constructed of steel or aluminum walls/covers. Since the ingress of moisture, for example in the form of water vapor, cannot be completely prevented during production and/or during operation, it can happen that condensation forms on the inside of the housing when there are temperature changes or temperature gradients.

Damit das Kondensat nicht in die Batterie tropft und mit elektrisch leitenden Bauteilen in Kontakt kommt, wo es beispielsweise Kurzschlüsse oder Korrosion verursachen könnte, sind verschiedene Methoden bekannt, um die Batterie zu entfeuchten. So beschreibt die DE 10 2013 218 700 A1 eine Vorrichtung zur Entfeuchtung eines Batteriegehäuses, die einen Körper mit einer Vielzahl von Kapillaren und Elektroden zum Erzeugen eines elektrischen Felds zum Entfernen des Wassers durch die Kapillare aufweist. Alternativ kann die Batterie mit einem Einleger aus einem saugfähigen Material ausgestattet sein, wie beispielsweise in der DE 10 2020 119 727 A1 beschrieben.To prevent the condensate from dripping into the battery and coming into contact with electrically conductive components, where it could cause short circuits or corrosion, for example, various methods are known for dehumidifying the battery. That's how she describes it DE 10 2013 218 700 A1 describe a device for dehumidifying a battery case, comprising a body with a plurality of capillaries and electrodes for generating an electric field for removing the water through the capillary. Alternatively, the battery can be equipped with an insert made of an absorbent material, such as in DE 10 2020 119 727 A1 described.

Sowohl aktive Entfeuchtungsanlagen als auch passive Lösungen wie Einleger, Matten und dergleichen benötigen Bauraum und erfordern einen zusätzlichen konstruktiven Aufwand durch deren Installation und Fixierung in der Batterie. Ein feuchter Einleger kann zudem zu Isolationsproblemen führen, und Probleme resultierend aus Luft- und Kriechstrecken können verursacht oder verschärft werden.Both active dehumidification systems and passive solutions such as inserts, mats and the like require space and require additional design effort due to their installation and fixation in the battery. A wet insert can also lead to insulation problems, and problems resulting from air and creepage distances can be caused or exacerbated.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Batteriegehäuse, eine elektrische Batterie mit einem solchen Gehäuse sowie ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Batteriegehäuses bereitzustellen, insbesondere die Entfeuchtung zu verbessern.One object of the invention is to provide an improved battery housing, an electric battery with such a housing and an improved method for producing a battery housing, in particular to improve dehumidification.

Die Aufgabe wird durch ein Batteriegehäuse mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine elektrische Batterie mit den Merkmalen des Anspruchs 7 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen folgen aus den Unteransprüchen, der folgenden Darstellung der Erfindung sowie der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.The object is achieved by a battery housing having the features of claim 1, an electric battery having the features of claim 7 and a method having the features of claim 11. Advantageous developments follow from the dependent claims, the following description of the invention and the description of preferred exemplary embodiments.

Das Batteriegehäuse gemäß der Erfindung dient zum Aufbau und Schutz einer elektrischen Batterie, insbesondere einer Traktionsbatterie für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug oder einer Batterie für ein Fahrzeug mit Brennstoffzelle.The battery housing according to the invention is used to build up and protect an electric battery, in particular a traction battery for an electric or hybrid vehicle or a battery for a vehicle with a fuel cell.

Das Batteriegehäuse umfasst eine einen Batterieinnenraum definierende Wandung, wobei die Wandung auf der dem Batterieinnenraum zugewandten Seite zumindest einen Abschnitt mit vergrößerter Oberfläche, der integraler Bestandteil der Wandung ist, aufweist.The battery housing comprises a wall defining a battery interior, the wall having at least one section with an enlarged surface area on the side facing the battery interior, which is an integral part of the wall.

Die Bezeichnung „vergrößerte Oberfläche“ ist hierbei relativ zu unbehandelten Oberflächenabschnitten der Wandung des Batteriegehäuses definiert. In anderen Worten, die Abschnitte mit vergrößerter Oberfläche zeichnen sich durch eine erhöhte Oberfläche (pro projizierter Flächeneinheit) gegenüber anderen Oberflächenabschnitten des Batteriegehäuses, insbesondere gegenüber einer normalen Oberflächenbeschaffenheit des Materials oder Grundmaterials des Batteriegehäuses aus. Ferner sind die Abschnitte mit vergrößerter Oberfläche integraler Bestandteil der Wandung. „Integraler Bestandteil“ bedeutet, dass die Abschnitte mit vergrößerter Oberfläche mit der Wandung bzw. deren Grundmaterial im Rahmen des bestimmungsgemäßen Gebrauchs nicht zerstörungsfrei trennbar sind.The term "enlarged surface" is defined here relative to untreated surface sections of the wall of the battery housing. In other words, the increased surface area portions are characterized by increased surface area (per unit projected area) over other surface portions of the battery case, particularly over a normal surface finish of the material or base material of the battery case. Furthermore, the sections with an enlarged surface are an integral part of the wall. "Integral component" means that the sections with an enlarged surface cannot be separated from the wall or its base material without being destroyed as part of the intended use.

Die Oberflächenvergrößerung hat Poren, Spalten, Vertiefungen und dergleichen zur Folge, wodurch der eine oder die mehreren Abschnitte mit vergrößerter Oberfläche Kondensat aufnehmen können, ohne dass es abtropfen oder ablaufen kann. Zur Entfeuchtung der Batterie wird somit genutzt, dass die Abschnitte mit vergrößerter Oberfläche in der Lage sind, Wasser in Poren, Spalten, Vertiefungen usw. zu adsorbieren und gegebenenfalls zu verteilen, wodurch einer Tropfenbildung entgegengewirkt wird. Die so gespeicherte Feuchtigkeit kann durch Verdunstung wieder abgegeben werden. Eine Kondensatentwicklung wird effektiv und mit einem geringen baulichen Aufwand vermieden oder zumindest vermindert.The increase in surface area results in pores, crevices, depressions, and the like, allowing the one or more increased surface area portions to accommodate condensate without allowing it to drip or run off. The fact that the sections with an enlarged surface area are able to adsorb and possibly distribute water in pores, gaps, depressions etc. is thus used to dehumidify the battery, which counteracts the formation of drops. The moisture stored in this way can be released again through evaporation. Condensate development is avoided or at least reduced effectively and with little structural effort.

Indem die Abschnitte mit vergrößerter Oberfläche integraler Bestandteil des Batteriegehäuses sind, stehen die Gehäuseteile als fertig entwickelte Produkte zur Verfügung. Eine nachträgliche Montage oder Fixierung entfällt, wodurch der bauliche Aufwand sowie die Produktkosten minimiert werden können. Zudem kann das Batteriegehäuse besonders kompakt gestaltet und gefertigt werden, was nicht nur eine Maximierung der Batteriekapazität pro Volumeneinheit zur Folge hat, sondern außerdem das freie Innenvolumen der Batterie minimiert. Dies wiederum trägt effektiv zum Brandschutz bei.By making the increased surface area portions an integral part of the battery case, the case parts are available as finished products. Subsequent assembly or fixing is not required, which means that the structural effort and product costs can be minimized. In addition, the battery housing can be designed and manufactured in a particularly compact manner, which not only results in a maximization of the battery capacity per volume unit, but also minimizes the free internal volume of the battery. This in turn contributes effectively to fire protection.

Vorzugsweise ist das Batteriegehäuse mehrteilig aufgebaut, umfassend ein wannenartiges Grundgehäuse und eine Abdeckung, die als Deckel das Grundgehäuse verschließt, wobei die Abdeckung auf der dem Batterieinnenraum zugewandten Seite zumindest einen Abschnitt mit vergrößerter Oberfläche, der integraler Bestandteil der Abdeckung ist, aufweist. Auf diese Weise wird effektiv ein Herabtropfen etwaiger Kondensationsnässe auf elektrische Batteriekomponenten unterbunden.The battery housing is preferably constructed in several parts, comprising a trough-like basic housing and a cover which closes the basic housing as a lid, the cover having at least one section with an enlarged surface area on the side facing the battery interior, which is an integral part of the cover. In this way, any condensation moisture is effectively prevented from dripping onto electrical battery components.

Vorzugsweise ist die Abdeckung auf der dem Batterieinnenraum zugewandten Seite im Wesentlichen vollständig mit einer vergrößerten Oberfläche, die integraler Bestandteil der Abdeckung ist, ausgestattet, wodurch der Schutz vor Kondensationsnässe ohne baulichen Zusatzaufwand maximiert wird.On the side facing the battery interior, the cover is preferably equipped essentially completely with an enlarged surface, which is an integral part of the cover, as a result of which protection against condensation is maximized without any additional construction work.

Vorzugsweise ist der Abschnitt bzw. sind die Abschnitte mit vergrößerter Oberfläche durch eine Oberflächenbehandlung der Wandung hergestellt, wodurch keinerlei zusätzlich bauliche Maßnahmen während der Montage der Batterie erforderlich sind. Als geeignete Oberflächenbehandlungen kommen insbesondere Aufrauen, Perforieren, Ätzen, Beschichten, Galvanisieren, Eloxieren und/oder Laserbehandeln in Betracht.The section or sections with an enlarged surface is/are preferably produced by surface treatment of the wall, as a result of which no additional structural measures are required during assembly of the battery. In particular, roughening, perforating, etching, coating, electroplating, anodizing and/or laser treatment come into consideration as suitable surface treatments.

Vorzugsweise ist der Abschnitt bzw. sind die Abschnitte mit vergrößerter Oberfläche durch Beschichten der Wandung mit einem Beschichtungsmaterial hergestellt. Das Beschichtungsmaterial unterscheidet sich hierbei vom Grundmaterial der Wandung (beispielsweise Stahl oder Aluminium), wodurch die Adsorption von Feuchtigkeit an den gewünschten Abschnitten maximiert werden kann. Vorzugsweise wird das Beschichtungsmaterial mittels eines Spritzprozesses auf das Grundmaterial appliziert, um den Herstellungsprozess zu vereinfachen. Als Beschichtungsmaterial kommen poröse Materialen, beispielsweise Zeolith, Basalt oder Bimsstein in Betracht. Auch Stoffe wie Gewebe oder Vlies können zur Herstellung der Abschnitte mit vergrößerter Oberfläche genutzt werden, sofern sie integraler Bestandteil des Batteriegehäuses sind, d.h. im bestimmungsgemäßen Gebrauch untrennbar mit dem Grundmaterial des Batteriegehäuses verbunden sind.The section or sections with an increased surface area are preferably produced by coating the wall with a coating material. The coating material differs from the base material of the wall (e.g. steel or aluminum), which allows the adsorption of moisture to the desired sections to be maximized. The coating material is preferably applied to the base material by means of a spraying process in order to simplify the production process. Porous materials, for example zeolite, basalt or pumice stone, can be used as the coating material. Substances such as fabric or fleece can also be used to produce the sections with an enlarged surface, provided they are an integral part of the battery housing, i.e. are inseparably connected to the basic material of the battery housing when used as intended.

Vorzugsweise umfasst der Abschnitt mit vergrößerter Oberfläche eine Vielzahl von kleinen Hohlräumen wie Poren, Spalten oder Vertiefungen, um darin etwaiges Kondensat aufnehmen zu können. Die Poren bzw. Hohlräume haben vorzugsweise eine Abmessung im Bereich von Mikrometern.Preferably, the increased surface area includes a plurality of small cavities such as pores, crevices or depressions to accommodate any condensate therein. The pores or cavities preferably have a dimension in the micrometer range.

Die oben genannte Aufgabe wird ferner durch eine elektrische Batterie mit einem Batteriegehäuse gemäß einer der vorstehend dargelegten Ausführungsvarianten gelöst. Die Batterie ist vorzugsweise eine Traktionsbatterie für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug oder eine Batterie für ein Fahrzeug mit Brennstoffzelle.The object mentioned above is also achieved by an electric battery with a battery housing according to one of the embodiment variants presented above. The battery is preferably a traction battery for an electric or hybrid vehicle or a battery for a fuel cell vehicle.

Die Merkmale, technischen Wirkungen, Vorteile sowie Ausführungsbeispiele, die in Bezug auf das Batteriegehäuse beschrieben wurden, gelten analog für die Batterie.The features, technical effects, advantages and exemplary embodiments that have been described in relation to the battery housing apply analogously to the battery.

Die Batterie weist üblicherweise zumindest ein Batteriemodul mit zumindest einer Batteriezelle auf, wobei das Batteriemodul im Batteriegehäuse angeordnet ist. Üblicherweise werden mehrere Batteriezellen zu einem Batteriemodul zusammengefasst. Die Batteriezellen sind vorzugsweise von zylindrischer Form und gitterartig nebeneinander, parallel ausgerichtet angeordnet, beispielsweise in der Struktur der dichtesten Kreispackung (im Querschnitt zur Längserstreckung der Batteriezellen gesehen).The battery usually has at least one battery module with at least one battery cell, the battery module being arranged in the battery housing. Several battery cells are usually combined to form a battery module. The battery cells are preferably cylindrical in shape and arranged in a grid-like manner next to one another, aligned in parallel, for example in the structure of closest circular packing (seen in cross-section relative to the longitudinal extent of the battery cells).

Vorzugsweise umfasst die Batterie eine oder mehrere elektrische Komponenten, wobei der Abschnitt mit vergrößerter Oberfläche im Bereich bzw. in der Nähe der elektrischen Komponente(n) angeordnet ist. Die Bezeichnungen „im Bereich“, „in der Nähe“ usw. sind hierbei durch die beabsichtigte Funktion definiert, d.h. sie fordern eine Positionierung des Abschnitts bzw. der Abschnitte mit vergrößerter Oberfläche, die eine Beaufschlagung der betreffenden elektrischen Komponenten mit Kondensationsnässe verhindert oder zumindest verringert. Vorzugsweise ist ein Abschnitt mit vergrößerter Oberfläche oberhalb der elektrischen Komponente(n) angeordnet. Räumliche Bezeichnungen wie „oberhalb“ usw. sind hierbei durch die bestimmungsgemäße Einbaulage der Batterie definiert.Preferably, the battery comprises one or more electrical components, with the portion having an enlarged surface area being arranged in the area or in the vicinity of the electrical component(s). The terms "in the area", "nearby" etc. are defined here by the intended function, ie they require a positioning of the section or sections with an enlarged surface, which means that the relevant electrical components are charged with condensates sation wetness is prevented or at least reduced. Preferably, a portion of increased surface area is located above the electrical component(s). Spatial designations such as "above" etc. are defined by the intended installation position of the battery.

Vorzugsweise umfassen die eine oder mehreren elektrischen Komponenten ein Batterie-Management-System und einen damit in Kommunikation stehenden Feuchtigkeitssensor, die eingerichtet sind, um die Feuchtigkeitsbelastung der Batterie zu ermitteln. Auf diese Weise kann bei Erreichen eines kritischen Schwellwerts das Batterie-Management-System die Batterie beispielsweise in einen sicheren Zustand schalten und/oder eine entsprechende Warnung ausgeben bzw. an ein Bordsystem des Fahrzeugs senden.Preferably, the one or more electrical components include a battery management system and a moisture sensor in communication therewith, which are set up to determine the moisture load on the battery. In this way, when a critical threshold value is reached, the battery management system can, for example, switch the battery to a safe state and/or issue a corresponding warning or send it to an on-board system of the vehicle.

Die oben genannte Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zur Herstellung eines Batteriegehäuses für eine elektrische Batterie gelöst, wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen einer Wandung, umfassend vorzugsweise ein wannenartiges Grundgehäuse und eine Abdeckung zum Verschließen des Grundgehäuses; Integrieren zumindest eines Abschnitts mit vergrößerter Oberfläche in die Wandung; und Montieren des Batteriegehäuses, so dass die Wandung einen Batterieinnenraum definiert und der zumindest eine Abschnitt mit vergrößerter Oberfläche dem Batterieinnenraum zugewandt ist.The above-mentioned object is also achieved by a method for producing a battery housing for an electric battery, the method having: providing a wall, preferably comprising a trough-like basic housing and a cover for closing the basic housing; incorporating at least a portion of increased surface area into the wall; and assembling the battery housing such that the wall defines a battery interior and the at least one increased surface area portion faces the battery interior.

Die Merkmale, technischen Wirkungen, Vorteile sowie Ausführungsbeispiele, die in Bezug auf das Batteriegehäuse und die Batterie beschrieben wurden, gelten analog für das Verfahren.The features, technical effects, advantages and exemplary embodiments that have been described in relation to the battery housing and the battery apply analogously to the method.

So umfasst die Integration des zumindest einen Abschnitts mit vergrößerter Oberfläche aus den oben genannten Gründen vorzugsweise eine Oberflächenbehandlung der Wandung, insbesondere einen Prozess des Aufrauens, Perforierens, Ätzens, Beschichtens, Galvanisierens, Eloxierens und/oder Laserbehandelns.For the reasons mentioned above, the integration of the at least one section with an enlarged surface preferably includes a surface treatment of the wall, in particular a process of roughening, perforating, etching, coating, electroplating, anodizing and/or laser treatment.

Vorzugsweise umfasst die Integration des zumindest einen Abschnitts mit vergrößerter Oberfläche aus den oben genannten Gründen einen Prozess der Beschichtung der Wandung mit einemPreferably, for the reasons given above, the integration of the at least one portion with an increased surface area comprises a process of coating the wall with a

Beschichtungsmaterial, wobei das Beschichtungsmaterial besonders bevorzugt durch einen Spritzprozess auf die Wandung appliziert wird.Coating material, wherein the coating material is particularly preferably applied to the wall by a spraying process.

Vorzugsweise ist das Beschichtungsmaterial aus den oben genannten Gründen ein poröses Material, beispielsweise Zeolith, Basalt oder Bimsstein, oder ein Stoff, beispielsweise Gewebe oder Vlies.The coating material is preferably a porous material, for example zeolite, basalt or pumice stone, or a fabric, for example woven or non-woven material, for the reasons mentioned above.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich. Die darin beschriebenen Merkmale können alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben dargelegten Merkmale umgesetzt werden, insofern sich die Merkmale nicht widersprechen. Die folgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele erfolgt dabei mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen.Further advantages and features of the present invention are evident from the following description of preferred exemplary embodiments. The features described therein can be implemented on their own or in combination with one or more of the features set out above, insofar as the features do not contradict one another. The following description of preferred exemplary embodiments is made with reference to the accompanying drawings.

Figurenlistecharacter list

Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:

1 eine schematische Ansicht einer Batterie mit einem Batteriegehäuse gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
2 eine schematische Ansicht einer Batterie mit einem Batteriegehäuse gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.

Preferred further embodiments of the invention are explained in more detail by the following description of the figures. show:

1 a schematic view of a battery with a battery housing according to an embodiment; and
2 a schematic view of a battery with a battery housing according to a further embodiment.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter AusführungsbeispieleDetailed description of preferred embodiments

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei sind gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanz zu vermeiden.Preferred exemplary embodiments are described below with reference to the figures. Elements that are the same, similar or have the same effect are provided with identical reference symbols in the figures, and a repeated description of these elements is sometimes dispensed with in order to avoid redundancy.

Die 1 ist eine schematische Ansicht einer Batterie 1, die vorzugsweise eine Traktionsbatterie für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug oder eine Batterie für ein Fahrzeug mit Brennstoffzelle ist.The 1 Fig. 12 is a schematic view of a battery 1, which is preferably a traction battery for an electric or hybrid vehicle or a battery for a fuel cell vehicle.

Die Batterie 1 weist ein Batteriegehäuse 10 auf, das vorzugsweise fluiddicht ausgebildet ist oder für den regulären Betrieb in einen fluiddichten Zustand gebracht werden kann. Das Batteriegehäuse kann einteilig oder mehrteilig aufgebaut sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst das Batteriegehäuse ein wannenartiges Grundgehäuse 11 mit Seitenwänden 11a und einem Boden 11b sowie eine Abdeckung 12, die als Deckel das Grundgehäuse 11 verschließt.The battery 1 has a battery housing 10, which is preferably designed to be fluid-tight or can be brought into a fluid-tight state for regular operation. The battery housing can be constructed in one piece or in several pieces. In the present exemplary embodiment, the battery housing comprises a trough-like basic housing 11 with side walls 11a and a bottom 11b, as well as a cover 12, which closes the basic housing 11 as a cover.

Das Grundgehäuse 11 und die Abdeckung 12 bilden eine einen Batterieinnenraum 13 definierende Wandung. Das Grundmaterial der Wandung des Batteriegehäuses ist beispielsweise Stahl, Aluminium oder eine andere Legierung, wobei die Bezeichnung „Grundmaterial“ darauf hinweist, dass eine Kombination verschiedener Materialien möglich ist.The basic housing 11 and the cover 12 form a wall defining a battery interior 13 . The base material of the wall of the battery housing is, for example, steel, aluminum or another alloy, with the designation "base material" indicating that a combination of different materials is possible.

Die Batterie 1 umfasst zumindest ein, jedoch vorzugsweise mehrere Batteriemodule 20, die üblicherweise mehrere Batteriezellen 21 zusammenfassen. Die Batteriezellen 21 sind vorzugsweise von zylindrischer Form und gitterartig nebeneinander, parallel ausgerichtet angeordnet, beispielsweise in der Struktur der dichtesten Kreispackung (im Querschnitt zur Längserstreckung der Batteriezellen 21 gesehen). Gehalten werden die Batteriezellen 21 sandwichartig von einer Modulbodenplatte 22 und einer Moduldeckplatte 23, die neben der mechanischen Funktion, die Batteriezellen 21 zu Batteriemodulen 20 zusammenzufassen und zu fixieren, die elektrische Verdrahtung der Batteriezellen 21 vornehmen können. Allerdings können die Batteriemodule 20 auch auf andere Weise aufgebaut sein.The battery 1 comprises at least one, but preferably a plurality of battery modules 20, which usually combine a plurality of battery cells 21. The battery cells 21 are preferably of cylindrical shape and are arranged in a grid-like manner next to one another, aligned in parallel, for example in the structure of the closest circular packing (seen in cross section to the longitudinal extension of the battery cells 21). The battery cells 21 are held in a sandwich-like manner by a module base plate 22 and a module cover plate 23, which, in addition to the mechanical function of combining and fixing the battery cells 21 into battery modules 20, can carry out the electrical wiring of the battery cells 21. However, the battery modules 20 can also be constructed in other ways.

Die Batteriemodule 20 können auf einer einzigen Ebene, wie im Fall der Ausführungsbeispiele der 1 und 2, oder auf mehreren Ebenen angeordnet sein. Auch eine geometrisch weniger strenge Anordnung, beispielsweise eine zickzackförmige Überlappung der Ebenen und/oder Spalten der Batteriemodule 20 ist möglich.The battery modules 20 can be on a single level, as in the case of the embodiments of FIG 1 and 2 , or arranged on several levels. A geometrically less strict arrangement, for example a zigzag overlapping of the levels and/or columns of the battery modules 20, is also possible.

Neben den Batteriemodulen 20 umfasst die Batterie 1 eine oder mehrere elektrische Komponenten 30, beispielsweise in Form von elektrischen Leitungen, einer elektronischen Steuerung, Mikrokontrollern, Sensoren, Speicherchips und dergleichen. Besonders bevorzugt umfassen die elektrischen Komponenten 30 ein Batterie-Management-System (BMS) 31. Das BMS 31 besitzt in der Regel eine Kommunikationsschnittstelle zum Fahrzeug und kann so (beispielsweise in Echtzeit) verschiedene Informationen über den Batteriezustand liefern.In addition to the battery modules 20, the battery 1 includes one or more electrical components 30, for example in the form of electrical lines, an electronic controller, microcontrollers, sensors, memory chips and the like. The electrical components 30 particularly preferably include a battery management system (BMS) 31. The BMS 31 usually has a communication interface to the vehicle and can thus (for example in real time) provide various information about the battery status.

Das BMS 31 kann in Zusammenwirkung mit einem Feuchtigkeitssensor 32 die Feuchtigkeitsbelastung der Batterie 1 ermitteln. Bei Erreichen eines kritischen Schwellwerts kann das BMS 31 die Batterie 1 in einen sicheren Zustand schalten und/oder eine entsprechende Warnung ausgeben bzw. an ein Bordsystem des Fahrzeugs senden.The BMS 31 can determine the moisture load on the battery 1 in cooperation with a moisture sensor 32 . When a critical threshold value is reached, the BMS 31 can switch the battery 1 to a safe state and/or issue a corresponding warning or send it to an on-board system of the vehicle.

Um zu verhindern, dass sich Kondensat an der Innenseite des Batteriegehäuses 10 entwickelt, sammelt und gegebenenfalls herabläuft und/oder herabtropft, wodurch kritische Bereiche der Batterie 1, insbesondere elektrische Komponenten 30, gestört und beschädigt werden können, umfasst das Batteriegehäuse 10 auf der Innenseite einen oder mehrere Abschnitte mit vergrößerter Oberfläche 15. Auch eine vollständige oder im Wesentlichen vollständige Ausstattung des Gehäuses 10 mit einer vergrößerten Oberfläche 15 ist möglich.In order to prevent condensate from developing on the inside of battery housing 10, collecting and possibly running down and/or dripping, as a result of which critical areas of battery 1, in particular electrical components 30, can be disturbed and damaged, battery housing 10 includes a on the inside or several sections with an enlarged surface 15. A complete or essentially complete equipment of the housing 10 with an enlarged surface 15 is also possible.

Im Ausführungsbeispiel der 1 ist im Wesentlichen die gesamte Innenseite der Abdeckung 12 mit einem Abschnitt mit vergrößerter Oberfläche 15 ausgestattet. Im Ausführungsbeispiel der 2 befinden sich Abschnitte mit vergrößerter Oberfläche 15 im Bereich elektrischer Komponenten 30, um den Schutz vor Kondensationsnässe auf diese Bereiche zu konzentrieren. Insbesondere ist ein Abschnitt mit vergrößerter Oberfläche 15 an der Abdeckung 12 oberhalb der betreffenden elektrischen Komponenten 30 vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich können die den elektrischen Komponenten 30 nächstliegenden Seitenwände 11 mit einem oder mehreren Abschnitten mit vergrößerter Oberfläche 15 ausgestattet sein.In the embodiment of 1 For example, substantially the entire inside of the cover 12 is provided with an enlarged surface area 15 . In the embodiment of 2 are sections with increased surface area 15 in the area of electrical components 30 in order to concentrate protection against condensation on these areas. In particular, an enlarged surface area 15 is provided on the cover 12 above the electrical components 30 concerned. Alternatively or additionally, the side walls 11 closest to the electrical components 30 can be equipped with one or more sections with an enlarged surface 15 .

Die Abschnitte mit vergrößerter Oberfläche 15 zeichnen sich durch eine erhöhte Oberfläche (pro projizierter Flächeneinheit) gegenüber anderen Oberflächenabschnitten des Batteriegehäuses 10, insbesondere gegenüber einer normalen Oberflächenbeschaffenheit des Materials oder Grundmaterials des Batteriegehäuses 10 aus. Ferner sind die Abschnitte mit vergrößerter Oberfläche 15 integraler Bestandteil der Wandung des Batteriegehäuses 10. „Integraler Bestandteil“ bedeutet hierbei, dass die Abschnitte mit vergrößerter Oberfläche 15 mit der Wandung, insbesondere mit deren Grundmaterial im Rahmen des bestimmungsgemäßen Gebrauchs nicht zerstörungsfrei trennbar sind.The sections with increased surface area 15 are characterized by an increased surface area (per unit projected area) compared to other surface sections of the battery case 10, in particular compared to a normal surface finish of the material or base material of the battery case 10. Furthermore, the sections with an enlarged surface 15 are an integral part of the wall of the battery housing 10. "Integral part" here means that the sections with an enlarged surface 15 cannot be separated from the wall, in particular from its base material, without being destroyed as part of the intended use.

Die integrale Beschaffenheit kann dadurch erreicht werden, dass die Abschnitte mit vergrößerter Oberfläche 15 durch eine Oberflächenbehandlung, beispielsweise Aufrauen, Perforieren, Ätzen, Beschichten, Galvanisieren, Eloxieren und/oder Laserbehandeln, geschaffen werden. Besonders bevorzugt werden die Abschnitte mit vergrößerter Oberfläche 15 durch Beschichten der betreffenden Gehäuseinnenseiten hergestellt, beispielsweise durch Auftragen eines Beschichtungsmaterials in einem Spritzprozess. Als Beschichtungsmaterialien kommen poröse Materialen wie Zeolith, Basalt, Bimsstein usw. in Betracht. Auch Gewebe, Vlies oder dergleichen können zur Herstellung der Abschnitte mit vergrößerter Oberfläche 15 genutzt werden, sofern sie integraler Bestandteil des Batteriegehäuses 10 sind, d.h. im bestimmungsgemäßen Gebrauch untrennbar mit dem Grundmaterial des Batteriegehäuses 10 verbunden sind.The integral nature can be achieved by providing the enlarged surface portions 15 with a surface treatment such as roughening, perforating, etching, coating, electroplating, anodizing and/or laser treating. The sections with an enlarged surface 15 are particularly preferably produced by coating the relevant housing insides, for example by applying a coating material in a spraying process. Porous materials such as zeolite, basalt, pumice etc. can be considered as coating materials. Fabric, fleece or the like can also be used to produce the sections with an enlarged surface 15, provided they are an integral part of the battery housing 10, i.e. are inseparably connected to the basic material of the battery housing 10 when used as intended.

Die Abschnitte mit vergrößerter Oberfläche 15 können das Kondensat aufnehmen, ohne dass es abtropfen oder ablaufen kann. Zur Entfeuchtung wird somit genutzt, dass die Abschnitte mit vergrößerter Oberfläche 15 in der Lage sind, Wasser in Poren, Spalten, Vertiefungen usw. zu adsorbieren und gegebenenfalls zu verteilen, wodurch einer Tropfenbildung entgegengewirkt wird. Die so gespeicherte Feuchtigkeit kann durch Verdunstung wieder abgegeben werden. Eine Kondensatentwicklung wird effektiv und mit einem geringen baulichen Aufwand vermieden oder zumindest vermindert.The sections with increased surface area 15 can absorb the condensate without it being able to drip or run off. The fact that the sections with an enlarged surface 15 are able to adsorb and possibly distribute water in pores, gaps, depressions, etc. is thus used for dehumidification, as a result of which the formation of drops is counteracted. The moisture stored in this way can be released again through evaporation. Condensate development is avoided or at least reduced effectively and with little structural effort.

Indem die Abschnitte mit vergrößerter Oberfläche 15 integraler Bestandteil des Batteriegehäuses 10 sind, stehen die Gehäuseteile als fertig entwickelte Produkte zur Verfügung. Eine nachträgliche Montage oder Fixierung entfällt, wodurch der bauliche Aufwand sowie die Produktkosten minimiert werden können. Zudem kann das Batteriegehäuse 10 besonders kompakt gestaltet und gefertigt werden, was nicht nur eine Maximierung der Batteriekapazität pro Volumeneinheit zur Folge hat, sondern außerdem das freie Innenvolumen der Batterie 1 minimiert. Dies wiederum trägt effektiv zum Brandschutz bei.With the increased surface area portions 15 being an integral part of the battery case 10, the case parts are available as finished products. Subsequent assembly or fixing is not required, which means that the structural effort and product costs can be minimized. In addition, the battery housing 10 can be designed and manufactured to be particularly compact, which not only results in a maximization of the battery capacity per volume unit, but also minimizes the free internal volume of the battery 1 . This in turn contributes effectively to fire protection.

Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.As far as applicable, all individual features that are presented in the exemplary embodiments can be combined with one another and/or exchanged without departing from the scope of the invention.

BezugszeichenlisteReference List

11: Batteriebattery
1010: Batteriegehäusebattery case
1111: Grundgehäusebasic housing
11a11a: SeitenwandSide wall
11b11b: BodenFloor
1212: Abdeckungcover
1313: Batterieinnenraumbattery interior
1515: Abschnitt mit vergrößerter OberflächeSection with increased surface
2020: Batteriemodulbattery module
2121: Batteriezellebattery cell
2222: Modulbodenplattemodule base plate
2323: Moduldeckplattemodule cover plate
3030: Elektrische Komponenteelectrical component
3131: Batterie-Management-Systembattery management system
3232: Feuchtigkeitssensorhumidity sensor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102013218700 A1 [0005]
DE 102020119727 A1 [0005]

Claims

Battery housing (10) for an electric battery (1), which comprises a wall (11, 11a, 11b, 12) defining a battery interior (13), the wall (11, 11a, 11b, 12) being on one of the battery interior (13 ) side facing at least one portion with an enlarged surface (15), which is an integral part of the wall (11, 11a, 11b, 12), has.

Battery housing (10) according to claim 1 , characterized in that the battery housing (10) is constructed in several parts, comprising a trough-like basic housing (11) and a cover (12), which as a cover closes the basic housing (11), the cover (12) being on the battery interior (13 ) side facing the at least one portion with an enlarged surface (15), which is an integral part of the cover (12).

Battery housing (10) according to claim 2 , characterized in that the cover (12) on the battery interior (13) facing side is substantially completely equipped with an enlarged surface (15), which is an integral part of the cover (12).

Battery housing (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one section with an enlarged surface (15) is produced by surface treatment of the wall (11, 11a, 11b, 12), preferably by roughening, perforating, etching, coating , electroplating, anodizing and/or laser treatment.

Battery housing (10) according to claim 4 , characterized in that the at least one section with an enlarged surface (15) is produced by coating the wall (11, 11a, 11b, 12) with a coating material, preferably by a spraying process, the coating material being a porous material, preferably zeolite, basalt or pumice stone, or a fabric, preferably woven or non-woven.

Battery housing (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one section with an increased surface area (15) comprises a multiplicity of pores, gaps or depressions.

Electric battery (1) with a battery housing (10) according to one of the preceding claims, wherein the battery (1) is preferably a traction battery for an electric or hybrid vehicle or a battery for a vehicle with fuel cells.

Electric battery (1) after claim 7 , characterized in that it comprises at least one battery module (30) with at least one battery cell (31), which is arranged in the battery housing (10).

Electric battery (1) after claim 7 or 8th , characterized in that it comprises one or more electrical components (30) and the at least one section with an enlarged surface (15) is arranged in the region of the electrical components (30), preferably above the electrical components (30).

Electric battery (1) after claim 9 , characterized in that the one or more electrical components (30) comprise a battery management system (31) and a moisture sensor (32) communicating therewith, which are set up to determine the moisture load on the battery (1).

Method for producing a battery housing (10) for an electric battery (1), the method comprising: Providing a wall (11, 11a, 11b, 12), preferably comprising a trough-like base housing (11) and a cover (12) for closing the base housing (11); integrating at least a portion with increased surface area (15) into the wall (11, 11a, 11b, 12); and Assembling the battery housing (10) so that the wall (11, 11a, 11b, 12) defines a battery interior (13) and the at least one portion with an enlarged surface (15) faces the battery interior (13).

procedure after claim 11 , characterized in that the integration of the at least one section with an enlarged surface (15) involves a surface treatment of the wall (11, 11a, 11b, 12), preferably a process of roughening, perforating, etching, coating, electroplating, anodizing and/or laser treatment , includes.

procedure after claim 12 , characterized in that the integration of the at least one section with an enlarged surface (15) comprises a process of coating the wall (11, 11a, 11b, 12) with a coating material, the coating material preferably being applied to the wall (11, 11a, 11b, 12) is applied.

procedure after Claim 13 , characterized in that the coating material is a porous material, preferably zeolite, basalt or pumice stone, or a fabric, preferably woven or non-woven.