DE102022112742A1 - Drive battery with high-strength concrete as a filler and motor vehicle with such a drive battery - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Antriebsbatterie (2) für ein Kraftfahrzeug (1), mit einem Batteriegehäuse (3), das eine Vielzahl von Batteriezellen (4) einhaust, wobei die Batteriezellen (4) zumindest teilweise in hochfesten Beton (7) eingebettet sind. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ausbilden solch einer Antriebsbatterie (2) sowie ein Kraftfahrzeug (1) mit solch einer Antriebsbatterie (2).The invention relates to a drive battery (2) for a motor vehicle (1), having a battery housing (3) which houses a plurality of battery cells (4), the battery cells (4) being at least partially embedded in high-strength concrete (7). The invention further relates to a method for forming such a drive battery (2) and to a motor vehicle (1) with such a drive battery (2).
Description
Die Erfindung betrifft eine Antriebsbatterie, deren Batteriezellen in einem aushärtenden Füllstoff eingebettet sind. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit solch einer Antriebsbatterie.The invention relates to a drive battery whose battery cells are embedded in a hardening filler. In addition, the invention relates to a motor vehicle with such a drive battery.
Aus dem Stand der Technik sind Antriebsbatterien bekannt, die elektrische Energie für den Antrieb und weitere Fahrzeugverbraucher eines elektrifizierten Kraftfahrzeugs bereitstellen. Dabei ist bekannt, Batteriezellen in Schaum einzubetten, der Hohlräume füllt und selbst aushärtet. Jedoch sind die Prozesszeiten von Schaum relativ lange.Drive batteries are known from the prior art, which provide electrical energy for the drive and other vehicle consumers of an electrified motor vehicle. It is known to embed battery cells in foam, which fills cavities and hardens itself. However, the process times for foam are relatively long.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die vorstehend genannten Nachteile zumindest teilweise zu beseitigen. Diese Aufgabe wird durch eine Antriebsbatterie gemäß Anspruch 1, ein Verfahren gemäß Anspruch 3 sowie ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.It is therefore an object of the present invention to at least partially eliminate the disadvantages mentioned above. This object is achieved by a drive battery according to
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Antriebsbatterie für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, mit einem Batteriegehäuse, das eine Vielzahl von Batteriezellen einhaust, wobei die Batteriezellen zumindest teilweise in hochfesten Beton eingebettet sind. Dieses Ausführungsbeispiel bietet den Vorteil, dass die Einbettung in hochfesten Beton einen guten Brandschutz im Falle des thermischen Durchgehens einer Batteriezelle bietet. Außerdem ist er elektrisch isolierend, korrosionsbeständig, alterungsbeständig und vor allem hat er in der Serienfertigung den Vorteil, dass er schnell aushärtet. Ein weiterer Vorteil besteht in der einfacheren Recyclingfähigkeit und in CO2 Einsparungen durch die Recyclingfähigkeit und die Herstellung.According to an exemplary embodiment of the invention, a drive battery for a motor vehicle is provided, with a battery housing that houses a plurality of battery cells, the battery cells being at least partially embedded in high-strength concrete. This exemplary embodiment offers the advantage that the embedding in high-strength concrete offers good fire protection in the event of thermal runaway of a battery cell. It is also electrically insulating, corrosion-resistant, resistant to aging and, above all, it has the advantage in series production that it hardens quickly. Another advantage is the easier recyclability and CO 2 savings through recyclability and manufacturing.
Hochfester Beton weist eine Zylinderdruckfestigkeit von größer 50 N/mm2 bis einschließlich 100 N/mm2 (nach
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind dem hochfesten Beton Aluminiumspäne, Glasfasern, Glaskügelchen, Karbonfasern, Karbonröhrchen und/oder Kunststofffasern beigemischt. Dadurch, dass diese beigemischten Stoffe/Elemente ein geringeres Gewicht pro Volumeneinheit als der hochfeste Beton aufweisen, ist das Gesamtgewicht aus hochfestem Beton plus Beimischung geringer, als wenn nur hochfester Beton verwendet werden würde.According to a further exemplary embodiment of the invention, aluminum chips, glass fibers, glass beads, carbon fibers, carbon tubes and/or plastic fibers are mixed into the high-strength concrete. Because these admixed substances/elements have a lower weight per unit volume than the high-strength concrete, the total weight of high-strength concrete plus admixture is lower than if only high-strength concrete were used.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt es sich bei dem hochfesten Beton um ultrahochfesten Beton (englisch: Ultra High Performance Concrete, gebräuchliche Abkürzung: UHPC / deutsch: ultrahochfester Beton, gebräuchliche Abkürzung: UHFB). Ultrahochfester Beton ist per se bekannt und weist eine Zylinderdruckfestigkeit von über 150 N/mm2 auf.According to a further exemplary embodiment of the invention, the high-strength concrete is ultra-high-strength concrete (English: Ultra High Performance Concrete, common abbreviation: UHPC / German: ultra-high-strength concrete, common abbreviation: UHFB). Ultra-high-strength concrete is known per se and has a cylinder compressive strength of over 150 N/mm 2 .
Darüber hinaus stellt die Erfindung ein Verfahren bereit zum Ausbilden einer Antriebsbatterie für ein Kraftfahrzeug, mit den Schritten: Bereitstellen zumindest eines Batteriegehäuses; Einsetzen von Batteriezellen in das Batteriegehäuse, und zumindest teilweises Füllen von Zwischenräumen zwischen den Batteriezellen und dem Batteriegehäuse mit hochfestem Beton. Mit diesem Verfahren erreicht man dieselben Vorteile, wie vorstehend im Zusammenhang mit der Antriebsbatterie erwähnt.In addition, the invention provides a method for forming a drive battery for a motor vehicle, comprising the steps: providing at least one battery housing; Inserting battery cells into the battery housing, and at least partially filling gaps between the battery cells and the battery housing with high-strength concrete. This process achieves the same advantages as mentioned above in connection with the drive battery.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das Verfahren den Schritt des Beimischens von Aluminiumspänen, Glasfasern, Glaskügelchen, Karbonfasern, Karbonröhrchen und/oder Kunststofffasern in den hochfesten Beton auf.According to a further exemplary embodiment, the method has the step of mixing aluminum chips, glass fibers, glass beads, carbon fibers, carbon tubes and/or plastic fibers into the high-strength concrete.
Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug mit solch einer Antriebsbatterie bereit.In addition, the present invention provides a motor vehicle with such a drive battery.
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen Zeichnungen ist Folgendes dargestellt:
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1 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug mit einer Antriebsbatterie gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und -
2 zeigt schematisch die Antriebsbatterie.
-
1 shows schematically a motor vehicle with a drive battery according to an exemplary embodiment of the invention, and -
2 shows the drive battery schematically.
Zum Abgreifen der elektrischen Energie ist in bekannter Weise ein Zellkontaktiersystem 5 vorgesehen, welches die Batteriezellen 4 seriell und/oder parallel verbindet und mit einem Hochvoltbordnetz verbindet. Zur Temperierung der Batteriezellen 4, d.h. zum Kühlen und/oder Beheizen, ist eine Temperiervorrichtung 6, beispielsweise in Form von wellenförmigen Bändern, die in ihrem Inneren von Kühlmittel durchströmbar sind, zwischen Batteriezellen-Reihen vorgesehen.To tap the electrical energy, a cell contacting system 5 is provided in a known manner, which connects the
Erfindungsgemäß wird in einen die Batteriezellen 4 umgebenden Hohlraum oder in Hohlräume, d.h. ein Hohlraum zwischen den Batteriezellen 4 und dem Batteriegehäuse 3, ein hochfester Beton 7 eingefüllt. Dieser ist während des Einfüllens flüssig und füllt somit auch freie Zwischenräume zwischen benachbarten Batteriezellen 4. Nach einer Aushärtezeit von beispielsweise 30 Minuten verfestigt sich dieser hochfeste Beton 7. Durch weitere Untersuchungen und die Beimischung von Additiven könnte die Aushärtezeit vermutlich weiter reduziert werden.According to the invention, a high-
Um das Gewicht des hochfesten Betons 7 zu verringern kann diesem beispielsweise Aluminium in Form von Aluminiumspänen, Glas in Form von Glashohlkugeln oder Glasfasern, Karbon in Form von Karbonfasern oder Karbonröhrchen und/oder Kunststoff in Form von Kunststofffasern beigemischt werden. Außerdem ist die Beimischung von biologisch abbaubaren Stoffen denkbar.In order to reduce the weight of the high-
Der hochfeste Beton 7 dient dabei vorwiegend als Füllstoff, wobei die statischen Aufgaben durch das Batteriegehäuse 3 und eventuelle Aluminiumstreben oder dergleichen übernommen werden.The high-
Insbesondere wird die Gesamtheit der Batteriezellen 4 vollständig von dem hochfesten Beton 7 umgeben und in diesen eingebettet.In particular, the entirety of the
Während die Erfindung detailliert in den Zeichnungen und der vorangehenden Beschreibung veranschaulicht und beschrieben wurde, ist diese Veranschaulichung und Beschreibung als beispielhaft und nicht als beschränkend zu verstehen und es ist nicht beabsichtigt die Erfindung auf das offenbarte Ausführungsbeispiel zu beschränken. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Merkmale in verschiedenen abhängigen Ansprüchen genannt sind, soll nicht andeuten, dass eine Kombination dieser Merkmale nicht auch vorteilhaft genutzt werden könnte.While the invention has been illustrated and described in detail in the drawings and the foregoing description, this illustration and description is to be considered as illustrative and not restrictive and is not intended to limit the invention to the disclosed embodiment. The mere fact that certain features are recited in different dependent claims is not intended to imply that a combination of those features could not also be used to advantage.
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