DE102022107998A1 - Hybrid end plate for a holding device for holding a battery cell stack - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Endplatte (10) für eine Haltevorrichtung (20) zum Haltern eines Batteriezellenstapels (30). Die Endplatte (10) weist dabei einen Grundkörper (12) auf, der einen Hohlprofilabschnitt (14) mit einer Hohlkammer (14a) aufweist. Weiterhin weist die Endplatte (10) einen Versteifungseinsatz (16a) auf, der in der Hohlkammer (14a) aufgenommen ist und den Grundkörper (12) versteift. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Haltevorrichtung (20) mit einer ebensolchen Endplatte (10) sowie ein Batteriemodul (40) mit einer entsprechenden Haltevorrichtung (20).The invention relates to an end plate (10) for a holding device (20) for holding a battery cell stack (30). The end plate (10) has a base body (12) which has a hollow profile section (14) with a hollow chamber (14a). Furthermore, the end plate (10) has a stiffening insert (16a), which is accommodated in the hollow chamber (14a) and stiffens the base body (12). The invention further relates to a holding device (20) with a similar end plate (10) and a battery module (40) with a corresponding holding device (20).
Description
Die Erfindung betrifft eine Endplatte für eine Haltevorrichtung zum Haltern eines Batteriezellenstapels. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Haltevorrichtung mit einer ebensolchen Endplatte sowie ein Batteriemodul mit einer entsprechenden Haltevorrichtung.The invention relates to an end plate for a holding device for holding a battery cell stack. The invention further relates to a holding device with a similar end plate and a battery module with a corresponding holding device.
Im Stand der Technik ist es bekannt, Elektro- und Hybridfahrzeuge mit Batteriemodulen auszustatten, um mittels der dort gespeicherten bzw. speicherbaren elektrischen Energie die Antriebsaggregate der entsprechenden Fahrzeuge anzutreiben. In der Regel umfassen derartige Batteriemodule mehrere Batteriezellen (z. B. Lithium-Ionen-Batteriezellen), die miteinander zu einer Hochvolt-Batterie elektrisch verbunden sind.It is known in the prior art to equip electric and hybrid vehicles with battery modules in order to drive the drive units of the corresponding vehicles using the electrical energy stored or storable there. As a rule, such battery modules include several battery cells (e.g. lithium-ion battery cells) that are electrically connected to one another to form a high-voltage battery.
Weiterhin bekannt ist es, die Batteriezellen eines solchen Batteriemoduls mechanisch zu verspannen. Üblicherweise werden die Batteriezellen dazu in Form eines Zellstapels angeordnet, welcher sodann unter Aufbringung einer Vorspannkraft mittels einer Haltevorrichtung (z. B. in Form eines Halterahmens) mechanisch fixiert wird. Neben einem Zusammenhalten des Zellstapels dient das Verspannen auch als Maßnahme gegen ein zu schnelles Altern der Batteriezellen. So ermöglicht das Aufbringen einer idealen Vorspannung, welche von der Chemie der Batteriezellen abhängig ist, dass die Batteriezellen die höchste nutzbare Zahl an Lade- und Entladezyklen bei gleichzeitig größtmöglicher nutzbarer Batteriekapazität erreichen.It is also known to mechanically brace the battery cells of such a battery module. For this purpose, the battery cells are usually arranged in the form of a cell stack, which is then mechanically fixed by applying a preload force by means of a holding device (e.g. in the form of a holding frame). In addition to holding the cell stack together, bracing also serves as a measure to prevent the battery cells from aging too quickly. Applying an ideal bias voltage, which depends on the chemistry of the battery cells, enables the battery cells to achieve the highest usable number of charge and discharge cycles while at the same time achieving the greatest possible usable battery capacity.
Eine entsprechende Spanneinrichtung kann z. B. durch den Zellstapel beidseitig begrenzende Endplatten bereitgestellt sein, welche über seitlich in Stapelrichtung verlaufende Spannbänder, Zuganker, Seitenplatten oder ähnliches miteinander verspannt sein können. Üblicherweise dehnen sich die Batteriezellen über die Lebensdauer eines solchen Batteriemoduls aus, sodass der Druck innerhalb des Moduls bzw. auf die Endplatten steigt. Bisherige Endplatten zeichnen sich in diesem Zusammenhang oftmals durch eine geringe Biegesteifigkeit, ein hohes Gewicht und mitunter eine komplexe Anbindung der Seitenplatten aus.A corresponding clamping device can e.g. B. end plates delimiting the cell stack on both sides can be provided, which can be clamped together via tension straps, tie rods, side plates or the like that run laterally in the stacking direction. The battery cells usually expand over the lifespan of such a battery module, so that the pressure within the module or on the end plates increases. In this context, previous end plates are often characterized by low bending stiffness, high weight and sometimes a complex connection of the side plates.
Entsprechend ist es Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Endplatte für eine Haltevorrichtung zum Haltern eines Batteriezellenstapels bereitzustellen. Vorzugsweise ist es dabei eine Aufgabe der Erfindung, eine möglichst leichte und dennoch biegesteife Endplatte bereitzustellen.Accordingly, it is the object of the invention to provide an improved end plate for a holding device for holding a battery cell stack. It is preferably an object of the invention to provide an end plate that is as light as possible and yet rigid.
Diese Aufgaben können mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst werden. Vorteilhafte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.These tasks can be solved with the features of the independent claims. Advantageous embodiments and applications of the invention are the subject of the dependent claims and are explained in more detail in the following description with partial reference to the figures.
Ein erster unabhängiger Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft eine Endplatte für eine Haltevorrichtung (z. B. einen Halterahmen). Bevorzugt dient die Haltevorrichtung zum Haltern eines Batteriezellenstapels. Der Batteriezellenstapel kann dabei bspw. mehrere (z. B. fünfzehn) entlang einer Stapelrichtung gestapelter Batteriezellen (z. B. Lithium-Ionen-Batteriezellen) umfassen.A first independent aspect of the present disclosure relates to an end plate for a holding device (e.g., a holding frame). The holding device is preferably used to hold a battery cell stack. The battery cell stack can, for example, comprise several (e.g. fifteen) battery cells (e.g. lithium-ion battery cells) stacked along a stacking direction.
Die Endplatte weist einen, vorzugsweise plattenförmigen, Grundkörper (z. B. aus einer Aluminiumlegierung) auf. Der Grundkörper kann z. B. ein Strangpressprofil sein. Der Grundkörper weist einen Hohlprofilabschnitt mit einer, vorzugsweise durchgängigen, Hohlkammer auf. Lediglich beispielhaft kann der Hohlprofilabschnitt einen Wandungsbereich mit rechteckigen, quadratischen oder anderen geschlossenen Querschnitt aufweisen, welcher die Hohlkammer umfangsseitig begrenzt.The end plate has a, preferably plate-shaped, base body (e.g. made of an aluminum alloy). The base body can e.g. B. be an extruded profile. The base body has a hollow profile section with a, preferably continuous, hollow chamber. By way of example only, the hollow profile section can have a wall area with a rectangular, square or other closed cross section, which delimits the hollow chamber on the circumference.
Weiterhin weist die Endplatte einen Versteifungseinsatz (z. B. aus Stahl) auf, der in der Hohlkammer aufgenommen (z. B. eingepresst) ist und bevorzugt den Grundkörper versteift. Lediglich beispielhaft kann der Versteifungseinsatz die Hohlkammer vollständig ausfüllen und/oder eine Außenkontur aufweisen, die zumindest abschnittsweise formangepasst zu einer Kontur der Hohlkammer ausgebildet ist. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch die Biegesteifigkeit des Grundkörpers bzw. der Endplatte lokal und damit bedarfsgerecht erhöht werden. So kann zum Beispiel ein Bereich der Endplatte, in welchem im Betrieb eine hohe (Druck-)Belastung zu erwarten ist (z. B. ein mittlerer Bereich), gezielt versteift werden, ohne dass dadurch die gesamte Endplatte aus einem entsprechend steifen und damit in der Regel schweren Material (z. B. Stahl) gefertigt sein muss. Hierbei kann durch die Wahl bzw. Dimensionierung des Versteifungseinsatzes auf vorteilhafte Weise die Kraft/Druckverteilung auf die Endplatte möglichst homogen und/oder spezifisch auf die jeweiligen Zellenanforderungen angepasst werden.Furthermore, the end plate has a stiffening insert (e.g. made of steel), which is accommodated (e.g. pressed in) in the hollow chamber and preferably stiffens the base body. Merely by way of example, the stiffening insert can completely fill the hollow chamber and/or have an outer contour which is designed to be at least partially adapted to a contour of the hollow chamber. In an advantageous manner, the flexural rigidity of the base body or the end plate can be increased locally and thus as required. For example, an area of the end plate in which a high (compressive) load is to be expected during operation (e.g. a middle area) can be specifically stiffened without the entire end plate being made of a correspondingly stiff and therefore in As a rule, it must be made of heavy material (e.g. steel). By choosing or dimensioning the stiffening insert, the force/pressure distribution on the end plate can be advantageously adapted to the respective cell requirements as homogeneously and/or specifically as possible.
Nach einem ersten Aspekt kann der Versteifungseinsatz im Wesentlichen stabförmig ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Versteifungseinsatz eine längliche und/oder gerade Form aufweisen. Der Versteifungseinsatz kann somit bevorzugt eine Ausdehnung entlang einer Längsachse des Versteifungseinsatzes aufweisen, die größer als eine maximale Ausdehnung senkrecht bzw. radial zur Längsachse ist.According to a first aspect, the stiffening insert can be essentially rod-shaped. For example, the stiffening insert can have an elongated and/or straight shape. The stiffening insert can therefore preferably have an extent along a longitudinal axis of the stiffening insert that is greater than a maximum extent perpendicular or radial to the longitudinal axis.
Zudem oder alternativ kann der Versteifungseinsatz als Profil (z. B. als Stahlprofil) ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Versteifungseinsatz ein (z. B. gewalzter, gezogener und/oder gepresster) Formkörper sein, dessen Querschnitt über seine gesamte Länge gleich ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Profil als ein Vollprofil und/oder aus einem Vollmaterial ausgebildet.Additionally or alternatively, the stiffening insert can be designed as a profile (e.g. as a steel profile). For example, the stiffening insert a (e.g. rolled, drawn and / or pressed) shaped body whose cross section is the same over its entire length. In a preferred embodiment, the profile is designed as a solid profile and/or made of a solid material.
Zudem oder alternativ kann sich der Versteifungseinsatz durch die gesamte Hohlkammer erstrecken. Beispielsweise kann sich der Versteifungseinsatz (z. B. durchgängig) zwischen einem ersten stirnseitigen Ende der Hohlkammer und einem, vorzugsweise dem ersten stirnseitigen Ende entgegensetzten, zweiten stirnseitigen Ende erstrecken.Additionally or alternatively, the stiffening insert can extend through the entire hollow chamber. For example, the stiffening insert can extend (e.g. continuously) between a first front end of the hollow chamber and a second front end, preferably opposite the first front end.
Zudem oder alternativ kann der Versteifungseinsatz eine Außenkontur aufweisen, die zumindest abschnittsweise formangepasst zu einer Außenkontur der Hohlkammer und/oder einer Innenkontur des Hohlprofilabschnitts ausgebildet ist. Lediglich beispielhaft kann der Hohlprofilabschnitt bzw. die Hohlkammer einen quadratischen Querschnitt aufweisen und der Versteifungseinsatz als ein Vollmaterial-Vierkant ausgebildet sein.Additionally or alternatively, the stiffening insert can have an outer contour which is designed to be at least partially shape-adapted to an outer contour of the hollow chamber and/or an inner contour of the hollow profile section. By way of example only, the hollow profile section or the hollow chamber can have a square cross section and the stiffening insert can be designed as a solid material square.
Zudem oder alternativ kann der Versteifungseinsatz die Hohlkammer im Wesentlichen vollständig ausfüllen. Beispielsweise kann der Versteifungseinsatz eine Form ausweisen, welche den durch den Hohlprofilabschnitt begrenzten Hohlraum im Wesentlichen komplett einnimmt.Additionally or alternatively, the stiffening insert can essentially completely fill the hollow chamber. For example, the stiffening insert can have a shape that essentially completely occupies the cavity delimited by the hollow profile section.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann der Versteifungseinsatz aus einem unterschiedlichen Material als der Grundkörper und/oder der Hohlprofilabschnitt ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Versteifungseinsatz aus einer ersten Metalllegierung gefertigt sein, während der Grundkörper und/oder der Hohlprofilabschnitt aus einer, vorzugsweise von der ersten Metalllegierung verschiedenen, zweiten Metalllegierung gefertigt sind/ist. Auf vorteilhafte Weise können die Materialeigenschaften der jeweiligen Komponenten so möglichst optimal an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden.According to a further aspect, the stiffening insert can be made of a different material than the base body and/or the hollow profile section. For example, the stiffening insert can be made from a first metal alloy, while the base body and/or the hollow profile section are made from a second metal alloy, preferably different from the first metal alloy. In an advantageous manner, the material properties of the respective components can be adapted as optimally as possible to the respective requirements.
Zudem oder alternativ kann der Versteifungseinsatz aus einem schwereren und/oder steiferen Material als der Grundkörper und/oder der Hohlprofilabschnitt ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Versteifungseinsatz aus Stahl gefertigt sein, während der Grundkörper und/oder der Hohlprofilabschnitt aus einer Aluminiumlegierung gefertigt sind/ist. Auf vorteilhafte Weise kann so eine Endplatte bereitgestellt werden, bei der die Steifigkeitsvorteile von Stahl mit den Gewichtsvorteilen von Aluminium möglichst optimal kombiniert werden.Additionally or alternatively, the stiffening insert can be made of a heavier and/or stiffer material than the base body and/or the hollow profile section. For example, the stiffening insert can be made of steel, while the base body and/or the hollow profile section are made of an aluminum alloy. In an advantageous manner, an end plate can be provided in which the rigidity advantages of steel are combined with the weight advantages of aluminum as optimally as possible.
Zudem oder alternativ kann der Versteifungseinsatz aus einem schweißbaren Material (z. B. Stahl) ausgebildet sein. Wie nachfolgend noch eingehender ausgeführt werden wird, kann hierdurch auf vorteilhafte Weise eine einfache und sichere Anbindung von weiteren Komponenten (z. B. der Haltevorrichtung) - beispielsweise von ebenfalls aus einem schweißbaren Material gefertigte Seitenplatten der Haltevorrichtung - ermöglicht werden. Insbesondere kann im Fall, dass der Grundkörper aus einem nicht-schweißbaren Material gefertigt ist, so auf vorteilhafte Weise eine einfache und sichere Anbindung der weiteren Komponenten (z. B. der Haltevorrichtung) ermöglicht werden.Additionally or alternatively, the stiffening insert can be made of a weldable material (e.g. steel). As will be explained in more detail below, this can advantageously enable a simple and secure connection of further components (e.g. the holding device) - for example side plates of the holding device which are also made of a weldable material. In particular, in the case that the base body is made of a non-weldable material, a simple and secure connection of the other components (e.g. the holding device) can be made possible in an advantageous manner.
Nach einem weiteren Aspekt kann der Grundkörper ein Strangpressprofil sein. Zudem oder alternativ kann der Grundkörper aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet sein. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch insgesamt ein möglichst leichter und einfach zu fertigender Grundkörper der Endplatte bereitgestellt werden.According to a further aspect, the base body can be an extruded profile. Additionally or alternatively, the base body can be made of an aluminum alloy. In an advantageous manner, a base body of the end plate that is as light as possible and easy to manufacture can be provided overall.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann der Hohlprofilabschnitt ein Strangpressprofil sein. Zudem oder alternativ kann der Hohlprofilabschnitt aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet sein. Besonders bevorzugt sind der Grundkörper und der Hohlprofilabschnitt dabei integral-einstückig miteinander verbunden. Beispielsweise kann der Hohlprofilabschnitt integral mit dem Grundkörper aus einem (Aluminium-)Pressling geformt sein. Der Hohlprofilabschnitt und der Grundkörper sollen somit vorzugsweise keine separaten bzw. voneinander (zerstörungsfrei) lösbaren Bauteile sein.According to a further aspect, the hollow profile section can be an extruded profile. Additionally or alternatively, the hollow profile section can be formed from an aluminum alloy. Particularly preferably, the base body and the hollow profile section are connected to one another in an integral, one-piece manner. For example, the hollow profile section can be formed integrally with the base body from an (aluminum) compact. The hollow profile section and the base body should therefore preferably not be separate components or components that can be detached from one another (non-destructively).
Nach einem weiteren Aspekt kann der Hohlprofilabschnitt einen (umfangseitig) geschlossenen Querschnitt aufweisen. Beispielsweise kann der Hohlprofilabschnitt bzw. die Hohlkammer einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt aufweisen. Zudem oder alternativ kann der Versteifungseinsatz umfangseitig vollständig von dem Hohlprofilabschnitt umschlossen sein. Beispielsweise kann der Versteifungseinsatz in Umfangsrichtung vollständig vom Hohlprofilabschnitt umgeben sein. Entsprechend kann der Versteifungseinsatz (von außen) nur über stirnseitige Enden der Hohlkammer des Hohlprofilabschnitts zugänglich (z. B. sichtbar) sein.According to a further aspect, the hollow profile section can have a closed cross section (on the circumference). For example, the hollow profile section or the hollow chamber can have a rectangular or square cross section. Additionally or alternatively, the stiffening insert can be completely surrounded on the circumference by the hollow profile section. For example, the stiffening insert can be completely surrounded by the hollow profile section in the circumferential direction. Accordingly, the stiffening insert can only be accessible (e.g. visible) (from the outside) via the front ends of the hollow chamber of the hollow profile section.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann der Hohlprofilabschnitt einen, vorzugsweise geraden, Schlitz aufweisen. Über den Schlitz kann die Hohlkammer mit einem Außenraum verbunden sein. Beispielsweise kann der Versteifungseinsatz über den Schlitz - zusätzlich zu möglichen stirnseitigen Enden der Hohlkammer des Hohlprofilabschnitts - (von außen) zugänglich (z. B. sichtbar) sein. Bevorzugt ist der Schlitz dabei als eine längliche und/oder schmale Öffnung in einer (Außen-)Wandung des Hohlprofilabschnitts ausgebildet. Besonders bevorzugt verläuft der Schlitz entlang einer Längsachse der Hohlkammer. Insgesamt kann dadurch auf vorteilhafte Weise eine zusätzliche Möglichkeit zur Anbindung (z. B. Anschweißen) von Komponenten der Haltevorrichtung an den Versteifungseinsatz bereitgestellt werden.According to a further aspect, the hollow profile section can have a, preferably straight, slot. The hollow chamber can be connected to an outside space via the slot. For example, the stiffening insert can be accessible (e.g. visible) via the slot - in addition to possible front ends of the hollow chamber of the hollow profile section. The slot is preferably designed as an elongated and/or narrow opening in an (outer) wall of the hollow profile section. The slot particularly preferably runs along a longitudinal axis of the hollow chamber. Overall, this can advantageously provide an additional option Connection (e.g. welding) of components of the holding device to the stiffening insert can be provided.
Nach einem weiteren Aspekt kann der Versteifungseinsatz umfangsmäßig nicht vollständig von dem Hohlprofilabschnitt umgeben sein. Beispielsweise kann der Hohlprofilabschnitt (z. B. aufgrund des Schlitzes) keinen geschlossenen Querschnitt aufweisen. Zudem oder alternativ kann der Versteifungseinsatz den Schlitz, vorzugsweise bündig, ausfüllen. Beispielsweise kann der Versteifungseinsatz auch in dem Schlitz aufgenommen sein. Zudem oder alternativ kann der Versteifungseinsatz einen in dem Schlitz aufgenommenen (z. B. geraden) Abschnitt aufweisen, der nach außen bündig mit einer Außenfläche des Hohlprofilabschnitts abschließt. Über diesen Abschnitt kann der Versteifungseinsatz bevorzugt von außen (z. B. für ein Anschweißen weiterer Komponenten der Haltevorrichtung) zugänglich sein.According to a further aspect, the stiffening insert may not be completely surrounded circumferentially by the hollow profile section. For example, the hollow profile section cannot have a closed cross section (e.g. due to the slot). Additionally or alternatively, the stiffening insert can fill the slot, preferably flush. For example, the stiffening insert can also be accommodated in the slot. Additionally or alternatively, the stiffening insert can have a (e.g. straight) section received in the slot, which is flush with an outer surface of the hollow profile section. The stiffening insert can preferably be accessible from the outside via this section (e.g. for welding on further components of the holding device).
Gemäß einem weiteren Aspekt kann der Hohlprofilabschnitt ein Mehrkammer-Hohlprofilabschnitt sein, der weitere Hohlkammern aufweist. Entsprechend kann der Mehrkammer-Hohlprofilabschnitt - neben der vorgenannten Hohlkammer - mehrere (z. B. fünf) weitere Hohlkammern aufweisen. Bevorzugt ist der Mehrkammer-Hohlprofilabschnitt integral-einstückig ausgebildet. Beispielsweise kann der Mehrkammer-Hohlprofilabschnitt ein Strangpressprofil sein. Weiterhin kann auch der Mehrkammer-Hohlprofilabschnitt aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die weiteren Hohlkammern durchgängige Hohlkammern. Beispielsweise können sich die weiteren Hohlkammern durch den gesamten Grundkörper erstrecken. Auf vorteilhafte Weise kann - wie nachfolgend noch eingehender beschrieben werden wird - durch ein gezieltes Versteifen bzw. Nicht-Versteifen der entsprechenden weiteren Hohlkammern eine flexibel an die jeweiligen Anforderungen bzw. zu erwartenden Belastungen anpassbare Endplatte bereitgestellt werden.According to a further aspect, the hollow profile section can be a multi-chamber hollow profile section which has further hollow chambers. Accordingly, the multi-chamber hollow profile section can have several (e.g. five) further hollow chambers - in addition to the aforementioned hollow chamber. The multi-chamber hollow profile section is preferably formed integrally in one piece. For example, the multi-chamber hollow profile section can be an extruded profile. Furthermore, the multi-chamber hollow profile section can also be made of an aluminum alloy. In a preferred embodiment, the further hollow chambers are continuous hollow chambers. For example, the further hollow chambers can extend through the entire base body. Advantageously, as will be described in more detail below, an end plate that can be flexibly adapted to the respective requirements or expected loads can be provided by targeted stiffening or non-stiffening of the corresponding further hollow chambers.
Nach einem weiteren Aspekt können die Hohlkammer und die weiteren Hohlkammern jeweils gleich ausgebildet sein. Beispielsweise können alle Hohlkammern dieselbe Form und/oder Größe aufweisen.According to a further aspect, the hollow chamber and the further hollow chambers can each be designed the same. For example, all hollow chambers can have the same shape and/or size.
Zudem oder alternativ können die Hohlkammer und die weiteren Hohlkammern jeweils gleich, vorzugsweise parallel zueinander, orientiert sein. Beispielsweise können die entsprechenden Hohlkammern der Endplatte bevorzugt alle parallelversetzt zueinander angeordnet sein (z. B. übereinander oder nebeneinander).Additionally or alternatively, the hollow chamber and the further hollow chambers can each be oriented the same, preferably parallel to one another. For example, the corresponding hollow chambers of the end plate can preferably all be arranged parallel to one another (e.g. one above the other or next to one another).
Zudem oder alternativ können die Hohlkammer und die weiteren Hohlkammern sich jeweils durch den gesamten Grundkörper erstrecken. Beispielsweise können die entsprechenden Hohlkammern der Endplatte alle durchgängige Hohlkammern sein.Additionally or alternatively, the hollow chamber and the further hollow chambers can each extend through the entire base body. For example, the corresponding hollow chambers of the end plate can all be continuous hollow chambers.
Zudem oder alternativ können die Hohlkammer und die weiteren Hohlkammern nebeneinander (z. B. in einer Reihe nebeneinander) angeordnet sein. Beispielsweise können die entsprechenden Hohlkammern der Endplatte entlang einer Geraden angeordnet sein.Additionally or alternatively, the hollow chamber and the further hollow chambers can be arranged next to one another (e.g. in a row next to one another). For example, the corresponding hollow chambers of the end plate can be arranged along a straight line.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann die Endplatte - neben dem vorgenannten Versteifungseinsatz - zumindest einen weiteren Versteifungseinsatz (z. B. aus Stahl) aufweisen. Dieser zumindest eine Versteifungseinsatz kann hierbei in zumindest einer der weiteren Hohlkammern des Mehrkammer-Hohlprofilabschnitts aufgenommen sein und bevorzugt den Grundkörper versteifen. Hierbei versteht sich, dass der zumindest eine weitere Versteifungseinsatz die vorstehend im Zusammenhang mit dem Versteifungseinsatz beschriebenen Merkmale - unabhängig von dessen Ausführung - aufweisen kann. Beispielsweise kann auch der zumindest eine weitere Versteifungseinsatz im Wesentlichen stabförmig ausgebildet sein und/oder als Profil ausgebildet sein und/oder die zumindest eine der weiteren Hohlkammern vollständig ausfüllen, etc. Folglich sollen die vorstehend im Zusammenhang mit dem Versteifungseinsatz bzw. dessen Aufnahme im Hohlprofilabschnitt beschriebenen Merkmale auch im Zusammenhang mit dem zumindest einen weiteren Versteifungseinsatz offenbart und beanspruchbar sein. Entsprechendes soll auch für die in diesem Zusammenhang beschriebenen Merkmale des Hohlprofilabschnitts gelten. So kann der Mehrkammer-Hohlprofilabschnitt z. B. zumindest einen weiteren Schlitz aufweisen, wobei über den zumindest einen weiteren Schlitz die Hohlkammer der weiteren Hohlkammern, in welcher der zumindest eine weitere Versteifungseinsatz aufgenommen ist, mit dem Außenraum verbunden sein.According to a further aspect, the end plate can - in addition to the aforementioned stiffening insert - have at least one further stiffening insert (e.g. made of steel). This at least one stiffening insert can be accommodated in at least one of the further hollow chambers of the multi-chamber hollow profile section and can preferably stiffen the base body. It is understood that the at least one further stiffening insert can have the features described above in connection with the stiffening insert - regardless of its design. For example, the at least one further stiffening insert can also be essentially rod-shaped and / or designed as a profile and / or completely fill at least one of the further hollow chambers, etc. Consequently, the ones described above in connection with the stiffening insert or its inclusion in the hollow profile section should Features can also be disclosed and claimed in connection with the at least one further stiffening insert. The same should also apply to the features of the hollow profile section described in this context. So the multi-chamber hollow profile section can z. B. have at least one further slot, the hollow chamber of the further hollow chambers, in which the at least one further stiffening insert is accommodated, being connected to the outside space via the at least one further slot.
Nach einem weiteren Aspekt kann zumindest eine der weiteren Hohlkammern des Mehrkammer-Hohlprofilabschnitts zur Gewichtsreduktion des Grundkörpers leer sein. Beispielsweise kann der Mehrkammer-Hohlprofilabschnitt auch zumindest eine ungefüllte und/oder nicht-versteifte Hohlkammer aufweisen. Zudem oder alternativ kann in zumindest einer der weiteren Hohlkammern des Mehrkammer-Hohlprofilabschnitts kein den Grundkörper versteifender Einsatz aufgenommen sein. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch eine möglichst leichte Endplatte bereitgestellt werden, welche (nur) an vorbestimmten (z. B. an stark beanspruchten) Stellen eine entsprechende Versteifung aufweist.According to a further aspect, at least one of the further hollow chambers of the multi-chamber hollow profile section can be empty to reduce the weight of the base body. For example, the multi-chamber hollow profile section can also have at least one unfilled and/or non-stiffened hollow chamber. Additionally or alternatively, no insert stiffening the base body can be accommodated in at least one of the further hollow chambers of the multi-chamber hollow profile section. In an advantageous manner, an end plate that is as light as possible can be provided, which has appropriate stiffening (only) at predetermined (e.g. at heavily stressed) locations.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann der Mehrkammer-Hohlprofilabschnitt eine Versteifungseinsatz-Verteilung aufweisen, die unregelmäßig und/oder asymmetrisch ist. Als Versteifungseinsatz-Verteilung kann dabei bevorzugt eine Verteilung aller Versteifungseinsätze der Endplatte, d. h. die Verteilung des Versteifungseinsatzes und des zumindest einen weiteren Versteifungseinsatzes, verstanden werden. Die Versteifungseinsatz-Verteilung kann dabei z. B. durch die Anordnung der Hohlkammern mit Versteifungseinsätzen bzw. der leeren Hohlkammern in der Endplatte gegeben sein.According to a further aspect, the multi-chamber hollow profile section may have a stiffening insert distribution that is irregular and/or asymmetrical. The stiffening insert distribution can preferably be understood as a distribution of all stiffening inserts of the end plate, ie the distribution of the stiffening insert and the at least one further stiffening insert. The stiffening insert distribution can z. B. be given by the arrangement of the hollow chambers with stiffening inserts or the empty hollow chambers in the end plate.
Zudem oder alternativ kann der Mehrkammer-Hohlprofilabschnitt eine Versteifungseinsatz-Verteilung aufweisen, die in einem mittleren Bereich des Mehrkammer-Hohlprofilabschnitts eine größere Anzahl an Versteifungseinsätzen aufweist als in einem Randbereich des Mehrkammer-Hohlprofilabschnitts. Beispielsweise können in einem mittleren Bereich des Mehrkammer-Hohlprofilabschnitts mehr Versteifungseinsätze angeordnet sein als in einem entsprechenden Randbereich des Mehrkammer-Hohlprofilabschnitts. Dies ist vorteilhaft, da in aufgrund eines swellingbedingten „Ausbauchens“ der Batteriezellen während ihres Alterungsprozesses im zentralen Bereich der Endplatte oftmals die größten Druckbelastungen zu erwarten sind.Additionally or alternatively, the multi-chamber hollow profile section can have a stiffening insert distribution which has a larger number of stiffening inserts in a central region of the multi-chamber hollow profile section than in an edge region of the multi-chamber hollow profile section. For example, more stiffening inserts can be arranged in a central region of the multi-chamber hollow profile section than in a corresponding edge region of the multi-chamber hollow profile section. This is advantageous because the greatest pressure loads are often expected in the central area of the end plate due to swelling-related “bulging” of the battery cells during their aging process.
Zudem oder alternativ kann der Mehrkammer-Hohlprofilabschnitt eine Versteifungseinsatz-Verteilung aufweisen, bei der die Versteifungseinsätze im Wesentlichen in Bereichen angeordnet sind, in welchen eine erhöhte Belastung (z. B. Druckbelastung) auf den Mehrkammer-Hohlprofilabschnitt während des Betriebs des Batteriezellenstapels zu erwarten ist. Beispielsweise kann die Verteilung der Versteifungseinsätze in Abhängigkeit einer zu erwartenden Belastung der Endplatte bzw. des Mehrkammer-Hohlprofilabschnitts gewählt sein.Additionally or alternatively, the multi-chamber hollow profile section can have a stiffening insert distribution, in which the stiffening inserts are arranged essentially in areas in which an increased load (e.g. pressure load) on the multi-chamber hollow profile section is to be expected during operation of the battery cell stack . For example, the distribution of the stiffening inserts can be selected depending on the expected load on the end plate or the multi-chamber hollow profile section.
Weiterhin betrifft die vorliegende Offenbarung eine Haltevorrichtung (z. B. einen Halterahmen). Bevorzugt dient die Haltevorrichtung zum, vorzugsweise verspannten, Haltern eines Batteriezellenstapels. Die Haltevorrichtung weist dabei zumindest eine Endplatte, wie in diesem Dokument beschrieben, auf. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die zumindest eine Endplatte ferner zwei Endplatten, wobei diese gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein können.Furthermore, the present disclosure relates to a holding device (e.g. a holding frame). The holding device is preferably used to hold a battery cell stack, preferably in a tensioned manner. The holding device has at least one end plate, as described in this document. In a preferred embodiment, the at least one end plate further comprises two end plates, which can be designed the same or different.
Nach einem Aspekt weist die Haltevorrichtung ferner zumindest ein Seitenteil (z. B. eine Seitenplatte oder einen Zuganker) auf. Bevorzugt dient das zumindest eine Seitenteil zum Anbringen an eine Seitenfläche des Batteriezellenstapels. Beispielsweise kann das Seitenteil dazu ausgebildet sein, seitlich am Batteriezellenstapel, d. h. in Stapelrichtung verlaufend, am Batteriezellenstapel angebracht zu werden. Vorzugsweise ist das zumindest eine Seitenteil dabei mindestens so lang wie der Batteriezellenstapel (in Stapelrichtung) ausgebildet. In einer bevorzugten Ausführungsform kann das zumindest eine Seitenteil dabei mit dem Versteifungseinsatz, vorzugsweise stumpf, verschweißt sein. Beispielsweise kann das zumindest eine Seitenteil und der Versteifungseinsatz über einen Eckstoß oder T-Stoß miteinander verschweißt sein. Vorzugsweise ist das zumindest eine Seitenteil dabei mit einem stirnseitigen Ende des Versteifungseinsatzes verschweißt. Hierzu können in dem zumindest einen Seitenteil entsprechende Ausnehmungen (z. B. Bohrungen) vorgesehen sein. Zudem oder alternativ kann das zumindest eine Seitenteil auch mit dem im Schlitz aufgenommenen Abschnitt des Versteifungseinsatzes verschweißt sein. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch eine einfache und sichere Fixierung der entsprechenden Komponenten der Haltevorrichtung erreicht werden, insbesondere falls, der Grundkörper selbst aus einem nicht-schweißbaren Material gefertigt ist.According to one aspect, the holding device further has at least one side part (e.g. a side plate or a tie rod). The at least one side part is preferably used for attachment to a side surface of the battery cell stack. For example, the side part can be designed to be on the side of the battery cell stack, i.e. H. running in the stacking direction, to be attached to the battery cell stack. Preferably, the at least one side part is designed to be at least as long as the battery cell stack (in the stacking direction). In a preferred embodiment, the at least one side part can be welded, preferably butt, to the stiffening insert. For example, the at least one side part and the stiffening insert can be welded together via a corner joint or T-joint. Preferably, the at least one side part is welded to a front end of the stiffening insert. For this purpose, corresponding recesses (e.g. holes) can be provided in the at least one side part. Additionally or alternatively, the at least one side part can also be welded to the section of the stiffening insert received in the slot. In an advantageous manner, a simple and secure fixation of the corresponding components of the holding device can be achieved, especially if the base body itself is made of a non-weldable material.
Zudem oder alternativ kann das zumindest eine Seitenteil in einer bevorzugten Ausführungsform die zumindest eine Endplatte (z. B. mittels eines Radius des zumindest einen Seitenteils) umgreifen. Beispielsweise weist das zumindest eine Seitenteil einen (z. B. haken- oder klammerförmigen) Abschnitt auf, welcher für ein (z. B. formschlüssiges) Umgreifen der zumindest einen Endplatte quer zu einer Längsachse des zumindest einen Seitenteils orientiert ist. Vorzugsweise kann der vorgenannte Abschnitt eine Lasche sein.Additionally or alternatively, in a preferred embodiment, the at least one side part can encompass the at least one end plate (e.g. by means of a radius of the at least one side part). For example, the at least one side part has a (e.g. hook or clip-shaped) section which is oriented transversely to a longitudinal axis of the at least one side part for (e.g. positive) gripping around the at least one end plate. Preferably, the aforementioned section can be a tab.
Zudem oder alternativ kann das zumindest eine Seitenteil mit der zumindest eine Endplatte derart verbunden sein, dass durch eine auf die zumindest eine Endplatte wirkende Druckbelastung das zumindest eine Seitenteil einer Zugbelastung ausgesetzt wird. Beispielsweise kann dies durch das vorgenannte Umgreifen der zumindest eine Endplatte realisiert werden.Additionally or alternatively, the at least one side part can be connected to the at least one end plate in such a way that the at least one side part is exposed to a tensile load due to a pressure load acting on the at least one end plate. For example, this can be achieved by gripping around the at least one end plate.
Weiterhin betrifft die vorliegende Offenbarung ein Batteriemodul für ein Kraftfahrzeug. Das Batteriemodul weist dabei einen Batteriezellenstapel aus mehreren in einer Stapelrichtung gestapelten Batteriezellen (z. B. Lithium-lonen-Batteriezellen) auf. Lediglich beispielhaft kann es sich hierbei um prismatische Batteriezellen handeln. Weiterhin kann das Batteriemodul eine Haltevorrichtung, wie in diesem Dokument beschrieben, aufweisen, mittels derer der Batteriezellenstapel, vorzugsweise verspannt, gehaltert ist. Zudem oder alternativ kann das Batteriemodul auch (nur) zumindest eine Endplatte (ohne Haltevorrichtung) aufweisen, wobei die zumindest eine Endplatte wie in diesem Dokument beschrieben ausgebildet sein soll. Bevorzugt ist die zumindest eine Endplatte dabei an einem Ende des Batteriezellenstapels (z. B. einer Stirnseite) angeordnet. Zudem oder alternativ kann die zumindest eine Endplatte den Batteriezellenstapel an seinem, vorzugsweise stirnseitigen, Ende begrenzen. Beispielsweise kann die zumindest eine Endplatte senkrecht zur Stapelrichtung orientiert angeordnet sein.Furthermore, the present disclosure relates to a battery module for a motor vehicle. The battery module has a battery cell stack made up of several battery cells (e.g. lithium-ion battery cells) stacked in a stacking direction. This can only be an example of prismatic battery cells. Furthermore, the battery module can have a holding device, as described in this document, by means of which the battery cell stack is held, preferably in a clamped manner. Additionally or alternatively, the battery module can also (only) have at least one end plate (without a holding device), the at least one end plate being designed as described in this document. The at least one end plate is preferably at one end of the Battery cell stack (e.g. an end face) arranged. Additionally or alternatively, the at least one end plate can limit the battery cell stack at its, preferably front, end. For example, the at least one end plate can be arranged oriented perpendicular to the stacking direction.
Letztlich betrifft die vorliegende Offenbarung ein Kraftfahrzeug (z. B. einen LKW), wobei das Kraftfahrzeug ein Batteriemodul, wie in diesem Dokument offenbart ist, aufweist. Bevorzugt handelt es sich bei dem Kraftfahrzeug dabei um ein Nutzfahrzeug, d. h. ein Kraftfahrzeug, das durch seine Bauart und Einrichtung speziell zum Transport von Gütern und/oder zum Ziehen eines oder mehrerer (z. B. landwirtschaftlicher) Anhängerfahrzeuge ausgelegt ist. Beispielsweise kann das Nutzfahrzeug ein Lastkraftwagen, ein Sattelschlepper, ein Baustellenfahrzeug und/oder eine landwirtschaftliche Maschine (z. B. ein Traktor) sein.Ultimately, the present disclosure relates to a motor vehicle (e.g., a truck), the motor vehicle having a battery module as disclosed in this document. The motor vehicle is preferably a commercial vehicle, i.e. H. a motor vehicle which, due to its design and equipment, is specifically designed to transport goods and/or to tow one or more (e.g. agricultural) trailer vehicles. For example, the commercial vehicle can be a truck, a semi-trailer, a construction site vehicle and/or an agricultural machine (e.g. a tractor).
Die zuvor beschriebenen Aspekte und Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1A eine schematische Pseudo-3D-Ansicht einer Endplatte gemäß einer Ausführungsform; -
1 B eine schematische Pseudo-3D-Ansicht einer Endplatte gemäß einer Ausführungsform; -
2 eine schematische Schnittdarstellung eines Batteriemoduls für ein Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform; -
3A eine schematische Pseudo-3D-Ansicht einer Endplatte gemäß einer Ausführungsform; -
3B eine schematische Pseudo-3D-Ansicht einer Endplatte gemäß einer Ausführungsform; und -
4 eine schematische Schnittdarstellung eines Batteriemoduls für ein Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform.
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1A a schematic pseudo-3D view of an end plate according to an embodiment; -
1 B a schematic pseudo-3D view of an end plate according to an embodiment; -
2 a schematic sectional view of a battery module for a motor vehicle according to one embodiment; -
3A a schematic pseudo-3D view of an end plate according to an embodiment; -
3B a schematic pseudo-3D view of an end plate according to an embodiment; and -
4 a schematic sectional view of a battery module for a motor vehicle according to one embodiment.
Die in den Figuren gezeigten Ausführungsformen stimmen zumindest teilweise überein, so dass ähnliche oder identische Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und zu deren Erläuterung auch auf die Beschreibung der anderen Ausführungsformen bzw. Figuren verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.The embodiments shown in the figures are at least partially the same, so that similar or identical parts are provided with the same reference numerals and for their explanation reference is also made to the description of the other embodiments or figures in order to avoid repetitions.
Die Figuren zeigen jeweils verschiedene Ausführungsformen einer Endplatte 10 für eine Haltevorrichtung 20 (vgl.
Die, vorzugsweise einstückige, Endplatte 10 weist einen, vorzugsweise plattenförmigen, Grundkörper 12 auf. Der Grundkörper 12 kann z. B. eine flache und/oder flächige Form aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Grundkörper 12 im Wesentlichen quaderförmig sein. Der Grundkörper 12 kann z. B. zumindest auf zwei einander entgegensetzten Seiten (z. B. einer Vorder- und Rückseite) durch eine ebene (z. B. rechteckige) Fläche begrenzt werden. Der Grundkörper 12 kann ferner eine Längsachse L aufweisen, die entlang seiner größten Ausdehnung orientiert ist. Der Grundkörper 12 kann eine Querachse Q aufweisen, die senkrecht auf der Längsachse L steht und entlang der geringsten Ausdehnung des Grundkörper 12 orientiert ist. Weiterhin kann der Grundkörper 12 eine Hochachse H aufweisen, die senkrecht auf der Längsachse L und Querachse Q steht. Der Grundkörper 12 kann ein Strangpressprofil sein. Alternativ kann der Grundkörper 12 auch gegossen sein. Um auf vorteilhafte Weise eine möglichst leichte und dennoch stabile Endplatte 10 bereitzustellen, ist der Grundkörper 12 in einer bevorzugten Ausführungsform aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet.The preferably one-
Der Grundkörper 12 weist weiterhin einen Hohlprofilabschnitt 14 mit einer Hohlkammer 14a auf. Beispielsweise kann der Grundkörper 12 einen röhrenförmigen Abschnitt aufweisen, der die Hohlkammer 14a begrenzt. Der Hohlprofilabschnitt 14 kann z. B. einen runden, rechteckigen, oder anderen geschlossenen Querschnitt aufweisen. Die Hohlkammer 14a kann bevorzugt eine durchgängige Hohlkammer 14a sein. Beispielsweise kann sich die Hohlkammer 14a zwischen einer ersten Außenfläche 12a des Grundkörper 12 und einer, vorzugsweise der ersten Außenfläche 12a entgegengesetzten, zweiten Außenfläche 12b (vgl.
Wie in den Figuren dargestellt, kann der Hohlprofilabschnitt 14 ferner auch mindestens eine weitere Hohlkammer 14b-vorliegend beispielhaft fünf weitere Hohlkammern 14b - aufweisen. Der Hohlprofilabschnitt 14 kann somit als Mehrkammer-Hohlprofilabschnitt ausgebildet sein. As shown in the figures, the
Bevorzugt ist die mindestens eine weitere Hohlkammer 14b bzw. die mehreren weiteren Hohlkammern 14b durchgängig ausgebildet. Beispielsweise können sich die ein oder mehreren weiteren Hohlkammern 14b zwischen der ersten Außenfläche 12a und der zweiten Außenfläche 12b des Grundkörpers 12, d. h. durch den gesamten Grundkörper 12, erstrecken.The at least one further
Die Hohlkammern 14a und die mindestens eine weitere Hohlkammer 14b sind bevorzugt parallelversetzt zueinander orientiert. Beispielsweise können die entsprechenden Hohlkammern 14a, 14b, d. h. die Hohlkammer 14a sowie die mindestens eine weitere Hohlkammer 14b, jeweils eine Längsrichtung aufweisen, die parallel zueinander orientiert sind. Die entsprechenden Hohlkammern 14a, 14b können ferner nebeneinander - z. B., wie in den
Bevorzugt ist weiterhin vorgesehen, dass der Hohlprofilabschnitt 14 bzw. der Mehrkammer-Hohlprofilabschnitt integral-einstückig mit dem Grundkörper 12 verbunden ist. Beispielsweise kann der Hohlprofilabschnitt 14 bzw. der Mehrkammer-Hohlprofilabschnitt und der Grundkörper 12 sollen separaten bzw. voneinander (zerstörungsfrei) lösbaren Bauteile sein. Bevorzugt ist der Hohlprofilabschnitt 14 integral bzw. zusammen mit dem Grundkörper 12 (z. B. durch Strangpressen) aus einem Rohling bzw. Pressling geformt. Der Hohlprofilabschnitt 14 bzw. der Mehrkammer-Hohlprofilabschnitt kann somit - wie bevorzugt auch der Grundkörper 12 - ein Strangpressprofil sein und/oder aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet sein.It is also preferably provided that the
Weiterhin ist vorgesehen, dass die Endplatte 10 einen Versteifungseinsatz bzw. eine Versteifungseinlage 16a (z. B. ein Profil) aufweist, wobei der Versteifungseinsatz 16a in der Hohlkammer 14a aufgenommen ist und bevorzugt den Grundkörper 12 versteift. Hierzu kann der Versteifungseinsatz 16a vorzugsweise aus einem steiferen Material als der Grundkörper 12 bzw. der Hohlprofilabschnitt 14 ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Versteifungseinsatz 16a ein größeres Elastizitätsmodul als der Grundkörper 12 bzw. der Hohlprofilabschnitt 14 aufweisen. Bevorzugt ist der Versteifungseinsatz 16a aus Stahl, während der Grundkörper 12 bzw. der Hohlprofilabschnitt 14 vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung gefertigt ist.Furthermore, it is provided that the
Um den Versteifungseinsatz 16a auf vorteilhafte Weise in der Hohlkammer 14a zu fixieren, können der Versteifungseinsatz 16a und der Hohlprofilabschnitt 14 über eine Pressverbindung miteinander verbunden sein. Beispielsweise können der Versteifungseinsatz 16a und der Hohlprofilabschnitt 14 mittels Schrumpfen des Hohlprofilabschnitts 14 miteinander verbunden sein. Zudem oder alternativ kann der Versteifungseinsatz 16a mit dem Hohlprofilabschnitt 14 verschraubt, vernietet und/oder anderweitig form-, kraft- und/oder stoffschlüssig verbunden sein.In order to fix the
Der Versteifungseinsatz 16a kann die Hohlkammer 14a ferner vollständig ausfüllen. Dazu kann der Versteifungseinsatz 16a z. B. aus einem Vollmaterial gefertigt sein. Weiterhin kann der Versteifungseinsatz 16a eine Außenkontur aufweisen, die formangepasst zu einer Kontur der Hohlkammer 14a ausgebildet ist. Beispielsweise können der Versteifungseinsatz 16a und die Hohlkammer 14a im Wesentlichen den gleichen Querschnitt (quer zur Längsrichtung) aufweisen. Der Versteifungseinsatz 16a kann somit passgenau in der Hohlkammer 14a aufgenommen sein. Bevorzugt weisen der Versteifungseinsatz 16a und/oder die Hohlkammer 14a dabei einen kompakten Querschnitt auf. Beispielsweise kann der jeweilige Querschnitt im Wesentlichen eine konvexe Form (z. B. quadratisch, rechteckig, rund, etc.) aufweisen. Der Versteifungseinsatz 16a kann auch ausgebildet sein, die Hohlkammer 14a bzw. den Querschnitt der Hohlkammer 14a nicht vollständig auszufüllen. Beispielsweise kann der Versteifungseinsatz 16a einem vom Querschnitt der Hohlkammer 14a abweichenden Querschnitt aufweisen. Ferner kann der der Versteifungseinsatz 16a z. B. als ein I-Profil oder Hohlprofil ausgebildet sein.The
Der Versteifungseinsatz 16a kann ferner stangenförmig sein. Beispielsweise kann der Versteifungseinsatz 16a eine längliche Form aufweisen und/oder senkrecht zu seiner Längsrichtung eine geringere Ausdehnung als in Längsrichtung aufweisen. Der Versteifungseinsatz 16a kann sich durch die gesamte Hohlkammer 14a erstrecken. Der Versteifungseinsatz 16a kann sich zwischen der ersten Außenfläche 12a des Grundkörper 12 und der zweiten Außenfläche 12b erstrecken. Der Versteifungseinsatz 16a kann dabei bündig mit der ersten und/oder zweiten Außenfläche 12a, 12b abschließen. Vorzugsweise soll der Versteifungseinsatz 16a somit nicht aus der Hohlkammer 14a ragen bzw. überstehen.The
Weiterhin kann der Versteifungseinsatz 16a (umfangseitig) vollständig von dem Hohlprofilabschnitt 14 umschlossen sein (vgl.
Alternativ kann der Versteifungseinsatz 16a (umfangseitig) nicht vollständig von dem Hohlprofilabschnitt 14 umschlossen sein (vgl.
Der Versteifungseinsatz 16a kann den Schlitz 18a und/oder die Öffnung, vorzugsweise bündig, ausfüllen. Beispielsweise kann der Versteifungseinsatz 16a auch in dem Schlitz 18a und/oder der Öffnung aufgenommen sein. Entsprechend kann der Versteifungseinsatz 16a einen in dem Schlitz 18a und/oder der Öffnung aufgenommenen Abschnitt 16a1 aufweisen, der nach außen bündig mit der dritten Außenfläche 12c des Hohlprofilabschnitts 14 abschließt. Über diesen Abschnitt 16a1 kann der Versteifungseinsatz 16a bevorzugt von außen (z. B. für ein Anschweißen von Komponenten) zugänglich sein.The
Zusätzlich zu dem vorstehend beschriebenen Versteifungseinsatz 16a kann die Endplatte 10 zumindest einen weiteren Versteifungseinsatz 16b umfassen. Dieser zumindest eine weitere Versteifungseinsatz 16b kann dabei in einer der weiteren Hohlkammern 14b des Mehrkammer-Hohlprofilabschnitt aufgenommen sein. Auch der zumindest eine weitere Versteifungseinsatz 16b kann bevorzugt den Grundkörper 12 versteifen. Wie in den
Hervorgehoben sei in diesem Zusammenhang lediglich, dass der Mehrkammer-Hohlprofilabschnitt ferner auch zumindest einen weiteren Schlitz 18b und/oder zumindest eine weitere Öffnung aufweisen kann. Bevorzugt weist der Mehrkammer-Hohlprofilabschnitt eine Anzahl von weiteren Schlitzen 18b und/oder Öffnungen auf, die einer Anzahl weiterer Versteifungseinsätze 16b entspricht. Über den zumindest einen weiteren Schlitz 18b und/oder die zumindest eine weitere Öffnung können diejenigen Hohlkammern der weiteren Hohlkammern 18b, in welcher der zumindest eine weitere Versteifungseinsatz 16b aufgenommen ist, mit dem Außenraum verbunden sein. Bevorzugt ist der zumindest eine weitere Schlitz 18b parallelversetzt zum Schlitz 18a angeordnet. Zudem oder alternativ kann die zumindest eine weitere Öffnung parallelversetzt zur entsprechenden Öffnung angeordnet sein.In this context, it should only be emphasized that the multi-chamber hollow profile section can also have at least one
Weiterhin kann der zumindest eine weiteren Versteifungseinsatz 16b den zumindest einen weiteren Schlitz 18b und/oder die zumindest eine weitere Öffnung, vorzugsweise bündig, ausfüllen. Entsprechend kann auch der zumindest eine weitere Versteifungseinsatz 16b einen in dem zumindest einen weiteren Schlitz 18b und/oder in der zumindest einen weiteren Öffnung aufgenommenen Abschnitt 16b1 aufweisen, der nach außen bündig mit der dritten Außenfläche 12c des Hohlprofilabschnitts 14 abschließt. Abschließend sei in diesem Zusammenhang erwähnt, dass die in der Endplatte 10 vorhandenen Hohlkammern 14a, 14b, Versteifungseinsätze 16a, 16b und/oder Schlitze 18a, 18b bzw. Öffnungen jeweils alle gleich aber auch unterschiedlich ausgeführt sein können.Furthermore, the at least one
Zusätzlich oder alternativ zum vorstehend beschriebenen Vorhandensein zumindest eines weiteren Versteifungseinsatzes 16b kann zumindest eine der weiteren Hohlkammern 14b des Mehrkammer-Hohlprofilabschnitts 14 auch leer sein. D. h., in zumindest einer der weiteren Hohlkammern 14b kann kein den Grundkörper 12 versteifender Einsatz aufgenommen sein. Bevorzugt dient dies zur Gewichtsreduktion des Grundkörpers 12.In addition or as an alternative to the above-described presence of at least one
Wie vorstehend bereits ausgeführt worden ist, kann der Mehrkammer-Hohlprofilabschnitt in einer bevorzugten Ausführungsform - neben der Hohlkammer 14a, in der der Versteifungseinsatz 16a aufgenommen ist - weitere Hohlkammer 14b aufweisen, die leer sein können oder in welchen die weiteren Versteifungseinsätze 16b aufgenommen sein können. In einer Ausführungsform kann der Mehrkammer-Hohlprofilabschnitt eine Versteifungseinsatz-Verteilung aufweisen, die unregelmäßig und/oder asymmetrisch ist (vgl.
Zudem oder alternativ kann der Mehrkammer-Hohlprofilabschnitt auch eine Versteifungseinsatz-Verteilung aufweisen, die in einem mittleren Bereich des Mehrkammer-Hohlprofilabschnitts eine größere Anzahl an Versteifungseinsätzen 16a, 16b aufweist als in einem Randbereich des Mehrkammer-Hohlprofilabschnitts. Beispielsweise ist in der exemplarischen Ausführungsform gemäß
Die
Das Batteriemodul 40 weist einen Batteriezellenstapel 30 aus mehreren in einer Stapelrichtung S gestapelten (z. B. prismatischer) Batteriezellen 32 auf. Die mehreren Batteriezellen 32 können z. B. Lithium-lonen-Batteriezellen sein. Der Batteriezellenstapel 30 kann bspw. fünfzehn oder sechzehn Batteriezellen 32 umfassen. Es ist möglich, dass zum Überbrücken einer Lücke zwischen den Batteriezellen 32 jeweils ein Lückenfüller 34 (z. B. ein Gappad) zwischen zwei Batteriezellen 32 des Batteriezellenstapels 30 angeordnet ist.The battery module 40 has a
Der Batteriezellenstapel 30 kann eine erste Stirnseite aufweisen. Die erste Stirnseite kann durch eine Seitenfläche einer vordersten bzw. ersten Batteriezelle der mehreren Batteriezellen 32 begrenzt sein. Der Batteriezellenstapel 30 kann ferner eine zweite, vorzugsweise entgegengesetzt zur ersten Stirnseite angeordnete, zweite Stirnseite aufweisen. Die zweite Stirnseite kann durch eine Seitenfläche einer hintersten bzw. letzten Batteriezelle der mehreren Batteriezellen 32 begrenzt sein. Eine Flächennormale der ersten und/oder zweiten Stirnseite kann parallel zur Stapelrichtung S orientiert sein. Weiterhin kann der Batteriezellenstapel 30 mehrere (z. B. vier) Seitenflächen aufweisen. Die Seitenflächen können jeweils eine Flächennormale aufweisen, die senkrecht zur Stapelrichtung S orientiert ist.The
Das Batteriemodul 40 kann ferner eine Haltevorrichtung 20 aufweisen, mittels derer der Batteriezellenstapel 30, vorzugsweise verspannt, gehaltert ist. Die Haltevorrichtung 20 kann bspw. in Form eines Halterahmens ausgebildet sein. Die Haltevorrichtung 20 kann zumindest eine Endplatte 10 aufweisen, die wie in diesem Dokument beschrieben ausgebildet sein soll. Beispielsweise kann die zumindest eine Endplatte 10 eine Endplatte 10 sein, bei der der die Hohlkammer 14a bzw. der in der Hohlkammer 14a aufgenommen Versteifungseinsatz 16a entlang der Längsachse L des Grundkörpers 12 orientiert ist (vgl.
Die zumindest eine Endplatte 10 kann bspw. an der ersten Stirnseite des Batteriezellenstapels 30 angeordnet sein. Die zumindest eine Endplatte 10 kann senkrecht zur Stapelrichtung S orientiert angeordnet sein. Die zumindest eine Endplatte 10 kann (ggf. über einen Lückenfüller 34) angrenzend zur vordersten Batteriezelle angeordnet sein. Die zumindest eine Endplatte 10 kann angeordnet sein, entlang der Stapelrichtung S auftretende (z. B. durch ein Swelling der Batteriezellen 32 des Batteriezellenstapels 30 bedingte) Druckbeaufschlagung aufzunehmen.The at least one
Die Haltevorrichtung 20 kann ferner zumindest ein Seitenteil 22 (z. B. eine Seitenplatte) aufweisen. Bevorzugt ist das zumindest eine Seitenteil 22 an einer der Seitenflächen des Batteriezellenstapels 30 angeordnet. Das zumindest eine Seitenteil 22 kann eine Länge aufweisen, die zumindest einer Länge des Batteriezellenstapels 30 entspricht. Beispielsweise kann das zumindest eine Seitenteil 22 sich bevorzugt zumindest von der ersten bzw. vordersten Batteriezelle bis zur letztem bzw. hintersten Batteriezelle erstrecken. Das zumindest eine Seitenteil 22 soll bevorzugt in der Stapelrichtung S verlaufend angeordnet sein. Das zumindest eine Seitenteil 22 kann bspw. aus Stahl sein.The holding
Das zumindest eine Seitenteil 22 kann die die zumindest eine Endplatte 10 umgreifen bzw. hintergreifen. Hierzu kann das zumindest eine Seitenteil 22 einen (z. B. haken- oder klammerförmigen) Abschnitt 22a (z. B. eine Lasche) aufweisen, wobei der Abschnitt 22a für ein Umgreifen der zumindest einen Endplatte 10 ausgebildet ist. Der Abschnitt 22a kann hierbei bevorzugt quer zur Stapelrichtung S vom Seitenteil 22 abstehen. Beispielsweise kann ein Endbereich des zumindest einen Seitenteil 22 abgekantet und/oder in Form eines Radius umgebogen sein. Der entsprechende Abschnitt 22a kann an einer dem Inneren der Haltevorrichtung 20 bzw. dem Batteriezellenstapel 30 abgewandten Außenfläche der Endplatte 10 anliegen. Beispielsweise kann der Abschnitt 22a an der dritten Außenfläche 12c der Endplatte 10 anliegen. Hierdurch kann auf vorteilhafte Weise eine auf die zumindest eine Endplatte 10 wirkende Druckbelastung in eine Zugbelastung auf das zumindest eine Seitenteil 22 umgesetzt werden.The at least one
Das zumindest eine Seitenteil 22 und die zumindest eine Endplatte 10 können ferner miteinander befestigt sein. Beispielsweise können das zumindest eine Seitenteil 22 und die zumindest eine Endplatte 10 miteinander verschweißt sein. In einer bevorzugten Ausführungsform kann das zumindest eine Seitenteil 22 am Versteifungseinsatz 16a der zumindest eine Endplatte 10 stumpf verschweißt sein. Beispielsweise können das zumindest eine Seitenteil 22 und der Versteifungseinsatz 16a über einen T-Stoß oder Eckstoß miteinander verschweißt sein. Beispielsweise kann in der in
Weiterhin kann die zumindest eine Endplatte 10 bevorzugt zwei Endplatten 10, wie in diesem Dokument beschrieben, aufweisen kann. Die zwei Endplatten 10 sollen dabei bevorzugt an zwei einander entgegengesetzten Enden bzw. Stirnseiten des Batteriezellenstapels 30 angeordnet sein. Die zwei Endplatten 10 können dabei gleich aber auch unterschiedliche ausgebildet sein. Weiterhin kann das zumindest eine Seitenteil 22 bevorzugt zwei Seitenteile 22 aufweisen. Die zwei Seitenteile 22 sollen dabei bevorzugt an zwei einander entgegengesetzten Seitenflächen des Batteriezellenstapels 30 angeordnet sein. Auch die zwei Seitenteile 22 können dabei gleich aber auch unterschiedliche ausgebildet sein. Insgesamt kann so auf vorteilhafte Weise ein Halterahmen bereitgestellt werden, der eine zuverlässige und sichere Verspannung der Batteriezellen 32 des Batteriezellenstapels 30 ermöglicht.Furthermore, the at least one
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, ist es für einen Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Änderungen ausgeführt werden können und Äquivalente als Ersatz verwendet werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Folglich soll die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele begrenzt sein, sondern soll alle Ausführungsbeispiele umfassen, die in den Bereich der beigefügten Patentansprüche fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen.Although the invention has been described with reference to specific embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various changes may be made and equivalents substituted without departing from the scope of the invention. Accordingly, the invention is not intended to be limited to the embodiments disclosed, but is intended to include all embodiments that fall within the scope of the appended claims. In particular, the invention also claims protection for the subject matter and features of the subclaims, regardless of the claims referred to.
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 1010
- EndplatteEnd plate
- 1212
- GrundkörperBasic body
- 12a12a
- erste Außenflächefirst outside surface
- 12b12b
- zweite Außenflächesecond outside surface
- 12c12c
- dritte Außenflächethird outside area
- 1414
- HohlprofilabschnittHollow profile section
- 14a14a
- Hohlkammerhollow chamber
- 14b14b
- weitere Hohlkammeranother hollow chamber
- 16a16a
- VersteifungseinsatzStiffening insert
- 16b16b
- weiterer Versteifungseinsatzfurther stiffening insert
- 16a116a1
- AbschnittSection
- 18a18a
- Schlitzslot
- 18b18b
- weiterer Schlitzanother slot
- 2020
- HaltevorrichtungHolding device
- 2222
- SeitenteilSide part
- 22a22a
- AbschnittSection
- 3030
- BatteriezellenstapelBattery cell stack
- 3232
- BatteriezellenBattery cells
- 3434
- LückenfüllerGap filler
- LL
- LängsachseLongitudinal axis
- HH
- Hochachsevertical axis
- QuerachseTransverse axis
- SS
- StapelrichtungStacking direction
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022107998.8A DE102022107998A1 (en) | 2022-04-04 | 2022-04-04 | Hybrid end plate for a holding device for holding a battery cell stack |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022107998.8A DE102022107998A1 (en) | 2022-04-04 | 2022-04-04 | Hybrid end plate for a holding device for holding a battery cell stack |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102022107998A1 true DE102022107998A1 (en) | 2023-10-05 |
Family
ID=88019171
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102022107998.8A Pending DE102022107998A1 (en) | 2022-04-04 | 2022-04-04 | Hybrid end plate for a holding device for holding a battery cell stack |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102022107998A1 (en) |
Citations (4)
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---|---|---|---|---|
JP2012256466A (en) | 2011-06-08 | 2012-12-27 | Honda Motor Co Ltd | Battery module |
US20200243816A1 (en) | 2017-08-07 | 2020-07-30 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Battery module and vehicle equipped with same |
US20210151829A1 (en) | 2017-07-27 | 2021-05-20 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Battery module, and vehicle equipped with same |
GB2593187A (en) | 2020-03-18 | 2021-09-22 | Cummins Inc | Battery module clamping arrangement |
-
2022
- 2022-04-04 DE DE102022107998.8A patent/DE102022107998A1/en active Pending
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Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
JP 2012 - 256 466 A (Maschinenübersetzung, DPMA, Übersetzung erstellt am 03.06.2021) |
JP 2020 - 47 573 A (Maschinenübersetzung, DPMA, Übersetzung erstellt am 23.03.2021) |
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