DE102022201858A1 - Batteriemodul - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul mit einem aus einem metallischen Werkstoff (3) ausgebildeten Gehäuseelement (2) und einem aus einem metallischen Werkstoff (5) ausgebildeten Deckelelement (4), welche unter Ausbildung eines zur Aufnahme einer Mehrzahl an Batteriezellen (7) ausgebildeten gemeinsamen Innenraums (6) in der Art mittels Ausbildung einer Mehrzahl an beabstandet voneinander angeordneten plastischen Verformungen (8) des Deckelelements (4) miteinander verbunden sind, dass ein elektrischer Kontakt zwischen dem Gehäuseelement (2) und dem Deckelelement (4) ausgebildet ist.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem Batteriemodul nach Gattung des unabhängigen Anspruchs.
  • Ein Batteriemodul weist eine Mehrzahl an einzelnen Batteriezellen auf, welche jeweils einen positiven Spannungsabgriff und einen negativen Spannungsabgriff aufweisen, wobei zu einer elektrisch leitenden seriellen und/oder parallelen Verbindung der Mehrzahl an Batteriezellen untereinander die jeweiligen Spannungsabgriffe elektrisch leitend miteinander verbunden werden und somit zu dem Batteriemodul zusammengeschaltet werden können. Insbesondere können die Batteriezellen jeweils einen ersten Spannungsabgriff, insbesondere einen positiven Spannungsabgriff, und einen zweiten Spannungsabgriff, insbesondere einen negativen Spannungsabgriff, aufweisen, welche miteinander mittels Zellverbindern elektrisch leitend verbunden sind, so dass eine elektrisch serielle und/oder parallele Verschaltung ausgebildet ist.
  • Batteriemodule ihrerseits werden ferner zu Batterien bzw. zu gesamten Batteriesystemen zusammengeschaltet.
  • Stand der Technik sind beispielsweise US 2009/0023063 und CN 207233788 U .
  • Offenbarung der Erfindung
  • Ein Batteriemodul mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs bietet den Vorteil, dass eine zuverlässige Ausbildung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen einem Gehäuseelement des Batteriemoduls und einem Deckelelement des Batteriemoduls ausgebildet werden kann.
  • Insbesondere ist hierbei vorteilhaft auf Schraubverbindungen verzichtet.
  • Dazu wird erfindungsgemäß ein Batteriemodul mit einem Gehäuseelement, welches aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus Aluminium, ausgebildet ist, und mit einem Deckelelement, welches aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus Aluminium, ausgebildet ist, zur Verfügung gestellt. Das Gehäuseelement und das Deckelelement sind dabei unter Ausbildung eines gemeinsamen Innenraums miteinander verbunden. Dieser Innenraum ist dabei zur Aufnahme einer Mehrzahl an Batteriezellen ausgebildet. Bevorzugt ist in dem Innenraum eine Mehrzahl an Batteriezellen aufgenommen.
  • Weiterhin sind das Gehäuseelement und das Deckelelement mittels Ausbildung einer Mehrzahl an beabstandet voneinander angeordneten plastischen Verformungen in der Art miteinander verbunden, dass ein elektrischer Kontakt zwischen dem Gehäuseelement und dem Deckelelement ausgebildet ist. Hierdurch ist eine elektromagnetisch verträgliche Verbindung zwischen dem Gehäuseelement und dem Deckelelement ausgebildet.
  • Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
  • Bei einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls kann auf zusätzliche Verbindungselemente, wie zum Beispiel Schraubverbindungen, zu einer elektrischen Kontaktierung des Gehäuseelements mit dem Deckelelement verzichtet werden. Die elektromagnetisch verträgliche Verbindung zwischen dem Gehäuseelement und dem Deckelelement kann mittels der Mehrzahl an plastischen Verformungen des Deckelelements ausgebildet werden. Insgesamt können hierdurch Kosten gespart und der Handhabungsprozess vereinfacht werden.
  • Hierzu sei an dieser Stelle zudem bemerkt, dass durch die plastischen Verformungen ein elektrischer Kontakt zwischen dem Gehäuseelement und dem Deckelelement hergestellt ist, insbesondere da die plastischen Verformungen das Gehäuseelement mechanisch und elektrisch kontaktieren. Insbesondere sind die plastischen Verformungen an definierten Stellen und mit einem definierten Abstand zueinander ausgebildet. Somit kann eine Anbindung mit einer elektromagnetischen Verträglichkeit (oder kurz EMV) zwischen dem Gehäuseelement und dem Deckelelement ausgebildet werden.
  • Es ist zweckmäßig, dass das Deckelelement unmittelbar benachbart zu einer plastischen Verformung eine Aussparung aufweist. Insbesondere kann eine solche Aussparung beispielsweise als Ausstanzung ausgebildet sein. Insgesamt bietet dies den Vorteil, dass eine einfachere plastische Verformung ausgebildet werden kann.
  • Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn das Gehäuseelement umlaufend eine Rippe aufweist. Dabei ist die Rippe insbesondere unmittelbar mechanisch kontaktierend mit einer plastischen Verformung der Mehrzahl an plastischen Verformungen angeordnet.
  • Des Weiteren ist es dabei vorteilhaft, wenn die Mehrzahl an plastischen Verformungen jeweils unterhalb der Rippe angeordnet ist.
  • An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Rippe insbesondere einen Radius und/oder eine Abschrägung ausbilden kann, sodass eine einfachere Montage ermöglicht werden kann.
  • Gemäß eines bevorzugten Aspekts der Erfindung ist zwischen dem Gehäuseelement und dem Deckelelemente weiterhin ein Dichtelement in der Art angeordnet, dass der Innenraum fluiddicht gegenüber einer Umgebung abgeschlossen ist.
  • Dabei kann bevorzugt das Deckelelement oder das Gehäuseelement das Dichtelement ausbilden. An dieser Stelle sei angemerkt, dass das Dichtelement selbstverständlich insbesondere bevorzugt auch als separates Bauteil ausgebildet sein kann.
  • Die Anordnung eines Dichtelements bietet zum einen den besonderen Vorteil, dass das Dichtelement eine Rückstellkraft auf das Deckelelement ausbilden kann, welche dafür sorgt, dass der unmittelbare mechanische Kontakt und somit der elektrische Kontakt zwischen der Mehrzahl an plastischen Verformungen und der Rippe dauerhaft ausgebildet ist.
  • Des Weiteren bietet die Anordnung eines Dichtelements zum anderen den besonderen Vorteil, dass eine Abdichtung des Innenraums des Batteriemoduls gegenüber einer Umgebung ausgebildet werden kann.
  • An dieser Stelle sei angemerkt, dass zumindest während der Herstellung des Batteriemoduls ein unmittelbarer mechanischer Kontakt zwischen dem Deckelelement und dem Gehäuseelement als harter Anschlag ausgebildet werden kann.
  • Es ist zweckmäßig, wenn einzelne plastische Verformungen in der Art beabstandet voneinander angeordnet sind und/oder das Gehäuseelement des Batteriemoduls, insbesondere die Rippe, sowie das Deckelelement der Art beabstandet voneinander angeordnet sind, dass eine elektromagnetische Abschirmung des Innenraums gegenüber der Umgebung ausgebildet ist. An dieser Stelle sei hierzu angemerkt, dass zu einer Ausbildung einer elektromagnetischen Abschirmung des Innenraums des Batteriemoduls gegenüber der Umgebung ein bestimmter Abstand zwischen den einzelnen plastischen Verformung einzuhalten ist sowie auch einer bestimmter Abstand zwischen dem Gehäuseelement und dem Deckelelemente einzuhalten ist.
  • Bevorzugt ist das Gehäuseelement als Aluminiumdruckgussgehäuse ausgebildet. Insbesondere ist das Gehäuseelement aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet
  • Weiterhin bevorzugt ist das Deckelelement als Tiefziehteil aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet. Insbesondere ist die Aluminiumlegierung dabei vergleichbar gut verformbar.
  • Es ist besonders vorteilhaft, wenn das Dichtelement an einer abgeschrägten Fläche angeordnet ist. Insbesondere ist das Dichtelement unmittelbar benachbart zu der Rippe angeordnet. Hierdurch ist es möglich eine korrosive Unterwanderung der Dichtstelle zu minimieren. Unter einer abgeschrägten Fläche ist zu verstehen, dass diese Fläche, während eines normalen bzw. üblichen Gebrauchs des Batteriemoduls unter einem Winkel zu einer horizontal angeordneten Ebene angeordnet ist. Dadurch ist es möglich, im Dichtbereich einen optimalen Ablauf eines sich ansammelnden Kondensats zu gewährleisten. Insbesondere verbleibt solches Kondensat somit nicht dauerhaft an der Dichtstelle. Des Weiteren kann bei einer bereits beschriebenen unmittelbaren Verbindung zwischen dem Gehäuseelement und dem Deckelelement ein zusätzlicher Schutz aufgebaut werden.
  • Bei einer Anordnung des Dichtelements unmittelbar benachbart zu der Rippe dient diese Rippe des Weiteren auch dazu, dass Dichtelement dauerhaft zu positionieren.
  • Ferner ist der Abstand zwischen dem Deckelelement und dem Gehäuseelement im Bereich der Mehrzahl an plastischen Verformungen in der Art gewählt, dass Kapillareffekte vermieden sind und Kondensat zuverlässig abtropfen kann.
  • Figurenliste
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Es zeigt:
    • 1 in einer perspektivischen Ansicht einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Batteriemoduls,
    • 2 eine Ausbildung einer plastischen Verformung,
    • 3 in einer Schnittansicht eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls und
    • 4 in einer Schnittansicht eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls.
  • Die 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Batteriemoduls 1.
  • Das Batteriemodul 1 umfasst dabei ein Gehäuseelement 2, welches aus einem metallischen Werkstoff 3, insbesondere aus Aluminium 30, ausgebildet ist. Gemäß der in der 1 gezeigten Ausführungsform ist das Gehäuseelement 2 des Batteriemoduls 1 bevorzugt als Aluminiumdruckgussgehäuse 20 ausgebildet.
  • Weiterhin umfasst das Batteriemodul 1 ein Deckelelement, welches aus einem metallischen Werkstoff 5, insbesondere aus Aluminium 50, ausgebildet ist. Gemäß der in der 1 gezeigten Ausführungsform ist das Deckelelement 4 bevorzugt als Tiefziehteil 40 aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet.
  • Das Gehäuseelement 2 und das Deckelelemente 4 sind dabei unter Ausbildung eines Innenraums 6, welcher in der 1 nicht zu erkennen ist, miteinander verbunden. Der Innenraum 6 ist dabei zur Aufnahme einer Mehrzahl an Batteriezellen 7, welche in der 1 ebenfalls nicht zu erkennen sind, ausgebildet.
  • Die Verbindung des Gehäuseelements 2 und des Deckelelements 4 ist dabei mittels einer Mehrzahl an beabstandet voneinander angeordneten plastischen Verformungen 8 des Deckelelements 4 ausgebildet.
  • Hierdurch ist ein elektrischer Kontakt zwischen dem Gehäuseelement 2 und dem Deckelelement 4 ausgebildet.
  • Unmittelbar benachbart zu einer plastischen Verformung 8 weist das Deckelelement 4 hierbei eine Aussparung 13 auf. Dies bietet den Vorteil, dass eine einfachere Verformung bzw. Umformung ausgebildet werden kann.
  • Weiterhin ist zu erkennen, dass das Gehäuseelement 2 umlaufend eine Rippe 9 aufweist, wobei die Rippe 9 unmittelbar mechanisch kontaktierend mit einer plastischen Verformung 8 angeordnet ist. Durch die mechanische Kontaktierung zwischen der plastischen Verformung 8 und der Rippe 9 kann eine zuverlässige mechanische und elektrische Anbindung ausgebildet werden.
  • Die Mehrzahl an plastischen Verformungen 8 ist dabei jeweils unterhalb der Rippe 9 angeordnet.
  • Zwischen dem Gehäuseelement 2 und dem Deckelelement 4 ist weiterhin ein Dichtelement 11 derart angeordnet, dass der Innenraum 6 fluiddicht gegenüber einer Umgebung 10 abgeschlossen ist.
  • Insbesondere sind einzelne plastische Verformungen 8 in der Art beabstandet voneinander angeordnet, dass eine elektromagnetische Abschirmung des Innenraums 6 gegenüber der Umgebung 10 ausgebildet ist.
  • Des Weiteren sind das Gehäuseelement 2 des Batteriemoduls 1, insbesondere der Rippe 9, sowie das Deckelelemente 4 in der Art beabstandet voneinander angeordnet, dass eine elektromagnetische Abschirmung des Innenraums 6 gegenüber der Umgebung 10 ausgebildet ist.
  • Die 2 zeigt eine Ausbildung einer plastischen Verformung 8.
  • Die beiden linken Darstellungen zeigen hierbei einen Zustand 80 vor einer plastischen Verformung 8, während die beiden rechten Darstellungen einen Zustand mit einer plastischen Verformung 8 zeigen.
  • Hierbei sind zunächst das Gehäuseelement 2 und das Deckelelement 4 zu erkennen. Des Weiteren sind auch die Aussparungen 13 zu erkennen, welche die Umformung zu einer plastischen Verformung 8 erleichtern.
  • Insbesondere sei in dieser Stelle angemerkt, dass auch der Innenraum 6 zu erkennen ist, in welchem eine Mehrzahl an Batteriezellen 7 aufgenommen ist.
  • Des Weiteren ist hierbei zu erkennen, dass zwei plastische Verformungen 8 durch einen Abstand 25 voneinander beabstandet angeordnet sind, sodass eine elektromagnetische Abschirmung des Innenraums 6 gegenüber der Umgebung 10 ausgebildet ist.
  • Die 3 zeigt in einer Schnittansicht eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls 1.
  • Dabei ist insbesondere zu erkennen, dass das Dichtelement 11 zwischen dem Deckelelement 4 und dem Gehäuseelement 2 angeordnet ist. Insbesondere ist das Dichtelement 11 dabei zwischen dem Deckelelement 4 und der durch das Gehäuseelement 2 ausgebildeten Rippe 9 angeordnet.
  • Weiterhin ist zu erkennen, dass eine plastische Verformung 8 unterhalb der Rippe 9 angeordnet ist. Weiterhin ist die plastische Verformung 8 dabei unmittelbar mechanisch kontaktierend mit der Rippe 9 angeordnet. Hierdurch ist ein mechanischer Kontakt 26 ausgebildet.
  • Vorteilhaft ist zwischen dem Gehäuseelement 2 und dem Deckelelement 4 ein mechanischer Kontakt 28 ausgebildet, welcher einen sogenannten harten Kontakt bzw. Anschlag darstellt.
  • Durch eine Verformung des Dichtelements 11 während der Herstellung und auch über Laufzeit kann das Dichtelement 11 eine Rückstellkraft 27 ausbilden, welche dazu führt, dass der zwischen der plastischen Verformung 8 und der Rippe 9 ausgebildete mechanische Kontakt 26 dauerhaft und zuverlässig ausgebildet ist.
  • Die 4 zeigt in einer Schnittansicht eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls 1.
  • Die Darstellung der 4 entspricht der Darstellung der 3. Zusätzlich ist hier zu erkennen, dass mittels eines Vorsprung 39 des Gehäuseelements 2 und insbesondere auch des Dichtelements 11 der Innenraum 6 fluiddicht abgedichtet, insbesondere auch gegenüber Spritzwasser 35 bzw. Strahlwasser 36, ist.
  • Dabei ist zu erkennen, dass das Dichtelement 11 an einer abgeschrägten Fläche 12 angeordnet ist. Insbesondere ist die abgeschrägte Fläche 12 dabei unmittelbar benachbart zu der Rippe 9 ausgebildet. Insbesondere bildet die abgeschrägte Fläche 12 während eines bestimmungsgemäßen Gebrauchs des Batteriemoduls 1 einen Winkel zu einer Horizontalen aus. Hierdurch kann ein zuverlässiger Ablauf eines Kondensats 29 erreicht werden. Insbesondere kann hierdurch verhindert werden, dass Kondensat 29 dauerhaft an einer Dichtfläche, und insbesondere dem Dichtelement 11, verbleibt.
  • Ferner ist das Dichtelement 11 und der Vorsprung 39 von den Aussparungen 13 beabstandet angeordnet, sodass Spritzwasser 35 bzw. Strahlwasser 36 die Dichtfläche, und insbesondere das Dichtelement 11, nicht unmittelbar beaufschlagen und schädigen kann.
  • Zudem sind das Deckelelement 4 und das Gehäuseelement 2 in einem seitlichen Bereich des Batteriemoduls 1 durch einen Abstand 37 in der Art voneinander beabstandet, dass Kapillareffekte vermieden sind und Kondensat 29 zuverlässig ablaufen kann.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2009/0023063 [0004]
    • CN 207233788 U [0004]

Claims (10)

  1. Batteriemodul mit einem aus einem metallischen Werkstoff (3), insbesondere Aluminium (30), ausgebildeten Gehäuseelement (2) und einem aus einem metallischen Werkstoff (5), insbesondere Aluminium (50), ausgebildeten Deckelelement (4), welche unter Ausbildung eines zur Aufnahme einer Mehrzahl an Batteriezellen (7) ausgebildeten gemeinsamen Innenraums (6) in der Art mittels Ausbildung einer Mehrzahl an beabstandet voneinander angeordneten plastischen Verformungen (8) des Deckelelements (4) miteinander verbunden sind, dass ein elektrischer Kontakt zwischen dem Gehäuseelement (2) und dem Deckelelement (4) ausgebildet ist.
  2. Batteriemodul nach dem vorherigen Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement (4) unmittelbar benachbart zu einer plastischen Verformung (8) eine Aussparung (13) aufweist.
  3. Batteriemodul nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseelement (2) umlaufend eine Rippe (9) aufweist, wobei die Rippe (9) unmittelbar mechanisch kontaktierend mit einer plastischen Verformung (8) angeordnet ist.
  4. Batteriemodul nach dem vorherige Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl an plastischen Verformungen (8) jeweils unterhalb der Rippe (9) angeordnet ist.
  5. Batteriemodul nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gehäuseelement (2) und dem Deckelelement (4) weiterhin ein Dichtelement (11) in der Art angeordnet ist, dass der Innenraum (6) fluiddicht gegenüber einer Umgebung (10) abgeschlossen ist.
  6. Batteriemodul nach dem vorherigen Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement (4) oder das Gehäuseelement (2) das Dichtelement (11) ausbildet.
  7. Batterie nach dem vorherigen Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne plastische Verformungen (8) in der Art beabstandet voneinander angeordnet sind und/oder das Gehäuseelement (2) des Batteriemoduls (1), insbesondere die Rippe (9), sowie das Deckelelement (4) in der Art beabstandet voneinander angeordnet sind, dass eine elektromagnetische Abschirmung des Innenraums (6) gegenüber der Umgebung (10) ausgebildet ist.
  8. Batterie nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseelement (2) als Aluminiumdruckgussgehäuse (20) ausgebildet ist.
  9. Batterie nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement (4) als Tiefziehteil (40) aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet ist.
  10. Batterie nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (11) an einer abgeschrägten Fläche (12), insbesondere unmittelbar benachbart zu der Rippe (9) angeordnet ist.
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