DE102022204347A1 - Battery cell arrangement of a traction battery of a vehicle and motor vehicle with such a battery cell arrangement - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Batteriezellanordnung in einer Traktionsbatterie (16) eines Fahrzeuges (10) mit einer Vielzahl von in Fahrzeuglängsrichtung und in Fahrzeugquerrichtung nebeneinander angeordneten Batteriezellen (22), die jeweils in Batteriezellgehäusen (30) angeordnet sind, wobei mindestens eine Lastpfad-Batteriezellgehäusereihe (24) gebildet ist, wobei die Lastpfad-Batteriezellgehäuse (26) der Lastpfad-Batteriezellgehäusereihe (24) gegenüber den Batteriezellgehäusen (30) mindestens einer unmittelbar benachbarten Batteriezellgehäusereihe eine erhöhte Steifigkeit aufweisen. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Batteriezellanordnung.The invention relates to a battery cell arrangement in a traction battery (16) of a vehicle (10) with a plurality of battery cells (22) arranged next to one another in the vehicle's longitudinal direction and in the vehicle's transverse direction, each of which is arranged in battery cell housings (30), with at least one load path battery cell housing row (24 ) is formed, wherein the load path battery cell housings (26) of the load path battery cell housing row (24) have increased rigidity compared to the battery cell housings (30) of at least one immediately adjacent battery cell housing row. The invention further relates to a motor vehicle with such a battery cell arrangement.
Description
Die Erfindung betrifft eine Batteriezellanordnung einer Traktionsbatterie eines Fahrzeuges mit einer Vielzahl von in Fahrzeuglängsrichtung und in Fahrzeugquerrichtung nebeneinander angeordneten Batteriezellen, die jeweils in Batteriezellgehäusen angeordnet sind, sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Batteriezellanordnung.The invention relates to a battery cell arrangement of a traction battery of a vehicle with a plurality of battery cells arranged next to one another in the vehicle's longitudinal direction and in the vehicle's transverse direction, each of which is arranged in battery cell housings, and a motor vehicle with such a battery cell arrangement.
Unter einer Batteriezelle im Sinne der Erfindung sind insbesondere solche Batteriezellen zu verstehen, welche bestimmungsgemäß in einer Traktionsbatterie eines Fahrzeuges verwendet werden. Derartige Batteriezellen weisen häufig eine Zellspannung von 1,5 V bis 10 V und bevorzugt 2,5 V bis 4,5 V auf. Die Batteriezellen können vorzugsweise formstabile Batteriezellen sein. Solche formstabilen Batteriezellen weisen insbesondere eine prismatische oder eine zylindrische Form auf. Im Speziellen wird auf prismatische Batteriezelle verwiesen, die eine Länge von 100 mm bis 300 mm, bevorzugt 150 mm bis 250 mm aufweisen. Die Breite einer solchen prismatischen Batteriezelle beträgt insbesondere 50 mm bis 150 mm. Die Höhe einer prismatischen Batteriezelle beträgt vorzugsweise 10 mm bis 50 mm. In Bezug auf die Verwendung der Begriffe Länge und Breite im Zusammenhang mit Batteriezellen wurde obenstehend als Länge die größere Dimension in horizontaler Richtung verwendet und als Breite die kleinere Dimension in horizontaler Richtung, und zwar unabhängig davon, ob die Batteriezelle in Fahrzeuglängsrichtung oder in Fahrzeugquerrichtung in dem jeweiligen Batteriegehäuse angeordnet sind. Als Höhe wurde die Dimension bezeichnet, welche sich senkrecht auf Länge und Breite in vertikaler Richtung erstreckt. Die Erfindung wurde insbesondere für eine Batteriezellanordnung gemacht, gemäß welcher eine Vielzahl solcher Batteriezellen zu einer Traktionsbatterie zusammengeschaltet sind.A battery cell in the context of the invention is to be understood as meaning, in particular, those battery cells which are used as intended in a traction battery of a vehicle. Such battery cells often have a cell voltage of 1.5 V to 10 V and preferably 2.5 V to 4.5 V. The battery cells can preferably be dimensionally stable battery cells. Such dimensionally stable battery cells have, in particular, a prismatic or cylindrical shape. In particular, reference is made to prismatic battery cells which have a length of 100 mm to 300 mm, preferably 150 mm to 250 mm. The width of such a prismatic battery cell is in particular 50 mm to 150 mm. The height of a prismatic battery cell is preferably 10 mm to 50 mm. With regard to the use of the terms length and width in connection with battery cells, the length used above is the larger dimension in the horizontal direction and the width is the smaller dimension in the horizontal direction, regardless of whether the battery cell is in the longitudinal direction of the vehicle or in the transverse direction of the vehicle respective battery housings are arranged. Height was the dimension that extends perpendicular to the length and width in the vertical direction. The invention was made in particular for a battery cell arrangement, according to which a large number of such battery cells are connected together to form a traction battery.
Traktionsbatterien im Sinne der Erfindung sind solche Batterien, mit deren Energie das Fahrzeug über eine gewisse Wegstrecke von mindestens einigen Kilometern bewegt werden kann, vorzugsweise mindestens 1 Kilometer, 50 Kilometer, 100 Kilometer oder mehr als 200 Kilometer, ohne auf andere Energiespeicher zurückzugreifen oder den Energiespeicher wieder aufzuladen. Zu solchen Traktionsbatterien zählen insbesondere Hochvolt-Batteriesysteme für Kraftfahrzeuge. Die von solchen Hochvolt-Batteriesystemen bereitgestellte Spannung beträgt üblicherweise mindestens 48 V, insbesondere zwischen 48 V und 1.200 V, bevorzugt zwischen 200 V und 1.000 V und besonders bevorzugt zwischen 400 V und 800 V. Um diese Ausgangsspannung bereitzustellen, wird eine Mehrzahl von Batteriezellen in der Praxis zu Batteriemodulen und die Batteriemodule zu Hochvolt-Batteriesystemen zusammengeschaltet. Alternativ können die Batteriezellen unmittelbar zu einem Hochvolt-Batteriesystem zusammengeschaltet sein. Sowohl Batteriemodule als auch Hochvolt-Batteriesysteme werden als Traktionsbatterien im Sinne der Erfindung betrachtet, insbesondere wenn die mit diesen bereitgestellte Spannung in einem vorstehend genannten Spannungsbereich liegt.Traction batteries in the context of the invention are batteries whose energy can be used to move the vehicle over a certain distance of at least a few kilometers, preferably at least 1 kilometer, 50 kilometers, 100 kilometers or more than 200 kilometers, without resorting to other energy storage or the energy storage to recharge again. Such traction batteries include, in particular, high-voltage battery systems for motor vehicles. The voltage provided by such high-voltage battery systems is usually at least 48 V, in particular between 48 V and 1,200 V, preferably between 200 V and 1,000 V and particularly preferably between 400 V and 800 V. In order to provide this output voltage, a plurality of battery cells are in In practice, they are connected to battery modules and the battery modules are connected to high-voltage battery systems. Alternatively, the battery cells can be connected directly to form a high-voltage battery system. Both battery modules and high-voltage battery systems are considered traction batteries within the meaning of the invention, especially if the voltage provided with them is in a voltage range mentioned above.
Aus
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine konstruktiv einfache und kostengünstig umsetzbare Möglichkeit zur Erhöhung der Steifigkeit und Verbesserung der Crashsicherheit eines Fahrzeuges zur Verfügung zu stellen.The invention is based on the object of providing a structurally simple and cost-effective way to increase the rigidity and improve the crash safety of a vehicle.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind in Verbindung mit den abhängigen Ansprüchen beschrieben.The problem is solved according to the invention with the features of the independent claims. Further practical embodiments and advantages of the invention are described in connection with the dependent claims.
Die Erfindung betrifft eine Batteriezellanordnung in einer Traktionsbatterie eines Fahrzeuges mit einer Vielzahl von in Fahrzeuglängsrichtung und in Fahrzeugquerrichtung nebeneinander angeordneten Batteriezellen, die jeweils in Batteriezellgehäusen angeordnet sind. Dabei sind üblicherweise mehrere Batteriezellen miteinander zu einem Batteriemodul oder zu der gesamten Traktionsbatterie verschaltet. Bei der erfindungsgemäßen Batteriezellanordnung ist ferner mindestens eine Lastpfad-Batteriezellgehäusereihe gebildet, wobei die Lastpfad-Batteriezellgehäuse der Lastpfad-Batteriezellgehäusereihe gegenüber den Batteriezellgehäusen mindestens einer unmittelbar benachbarten Batteriezellgehäusereihe eine erhöhte Steifigkeit aufweisen. Die erhöhte Steifigkeit kann insbesondere erzeugt werden durch eine gegenüber den Batteriezellgehäusen einer unmittelbar benachbarten Batteriezellgehäusereihe aufgedickten Wandstärke, beispielsweise von üblicherweise 0,6 mm auf 1 mm. Als erhöhte Steifigkeit werden insbesondere Wandstärkenerhöhungen um mindestens 10 Prozent, bevorzugt mindestens 20 Prozent und weiter bevorzugt mindestens 30 Prozent angesehen. Alternativ oder in Ergänzung dazu kann die erhöhte Steifigkeit dadurch erzeugt werden, dass die Lastpfad-Batteriezellgehäuse aus einem anderen Werkstoff oder einer anderen Legierung hergestellt sind als die Batteriezellgehäuse benachbarter Batteriezellgehäusereihen. So kann beispielsweise durch die gezielte Anordnung einer oder mehrerer Lastpfad-Batteriezellgehäusereihen konstruktiv einfach und kostengünstig durch die speziell gestalteten und angeordneten Lastpfad-Batteriezellgehäuse eine erhöhte CrashSicherheit eines Fahrzeuges erzielt werden. Insbesondere wird auf Kraftfahrzeuge mit erfindungsgemäßen Batteriezellanordnungen verwiesen.The invention relates to a battery cell arrangement in a traction battery of a vehicle with a plurality of battery cells arranged next to one another in the vehicle's longitudinal direction and in the vehicle's transverse direction, each of which is arranged in battery cell housings. Several battery cells are usually connected to one another to form a battery module or the entire traction battery. In the battery cell arrangement according to the invention, at least one load path battery cell housing row is also formed, the load path battery cell housings of the load path battery cell housing row having increased rigidity compared to the battery cell housings of at least one immediately adjacent battery cell housing row. The increased rigidity can be generated in particular by thickening the wall thickness compared to the battery cell housings of an immediately adjacent row of battery cell housings, for example from usually 0.6 mm to 1 mm. Increases in wall thickness of at least 10 percent, preferably at least 20 percent and more preferably at least 30 percent are considered to be increased rigidity. Alternatively or in addition, the increased rigidity can be generated by making the load path battery cell housings from a different material or a different alloy are than the battery cell housings of adjacent rows of battery cell housings. For example, through the targeted arrangement of one or more rows of load path battery cell housings, increased crash safety of a vehicle can be achieved in a structurally simple and cost-effective manner through the specially designed and arranged load path battery cell housings. Reference is made in particular to motor vehicles with battery cell arrangements according to the invention.
In einer praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batteriezellanordnung ist mindestens eine, sich in Fahrzeugquerrichtung über die gesamte Breite der Traktionsbatterie, mindestens eine, sich in Fahrzeuglängsrichtung über die gesamte Länge der Traktionsbatterie und/oder mindestens eine, sich in Fahrzeughochrichtung über die gesamte Höhe der Traktionsbatterie erstreckender Lastpfad als Lastpfad-Batteriezellgehäusereihe ausgebildet. Mit anderen Worten ausgedrückt, kann eine Lastpfad-Batteriezellgehäusereihe sich nur teilweise über die Breite, Länge oder Höhe einer Traktionsbatterie erstrecken, was insbesondere dann sinnvoll ist, wenn innerhalb der Traktionsbatterie weitere Aussteifungsstrukturen angeordnet sind, so dass sich eine Lastpfad-Batteriezellgehäusereihe auch zwischen zwei solchen Aussteifungsstrukturen und/oder zwischen einer Außenwand und einer Aussteifungsstruktur erstrecken kann. Diesbezüglich wird insbesondere auf Längs- oder Querträger innerhalb eines Batteriegehäuses zur Anordnung von Batteriezellen verwiesen. Bevorzugt ist es jedoch, wenn sich mindestens eine Lastpfad-Batteriezellgehäusereihe in einer der Richtungen Fahrzeuglängsrichtung, Fahrzeugquerrichtung oder Fahrzeughochrichtung über die vollständige Breite der Traktionsbatterie erstreckt. Denn in diesem Fall kann durch die Lastpfad-Batteriezellgehäusereihe selbst eine Aussteifungsstruktur gebildet werden, so dass das Volumen der Traktionsbatterie nahezu vollständig für Batteriezellen genutzt und auf zusätzliche Aussteifungsstrukturen verzichtet werden kann. Dadurch ergibt sich eine besonders effiziente Ausnutzung des Bauraums und ein niedriges Gewicht der Traktionsbatterie bei gleichzeitig hoher Steifigkeit.In a practical embodiment of a battery cell arrangement according to the invention, there is at least one load path extending in the vehicle transverse direction over the entire width of the traction battery, at least one load path extending in the vehicle longitudinal direction over the entire length of the traction battery and/or at least one load path extending in the vehicle vertical direction over the entire height of the traction battery designed as a load path battery cell housing row. In other words, a load path battery cell housing row can only partially extend over the width, length or height of a traction battery, which is particularly useful if further stiffening structures are arranged within the traction battery, so that a load path battery cell housing row can also be between two such Stiffening structures and / or between an outer wall and a stiffening structure can extend. In this regard, reference is made in particular to longitudinal or cross members within a battery housing for arranging battery cells. However, it is preferred if at least one load path battery cell housing row extends over the entire width of the traction battery in one of the vehicle longitudinal, vehicle transverse or vehicle vertical directions. In this case, a stiffening structure can be formed by the load path battery cell housing row itself, so that the volume of the traction battery can be used almost entirely for battery cells and additional stiffening structures can be dispensed with. This results in a particularly efficient use of the installation space and a low weight of the traction battery with high rigidity at the same time.
In einer weiteren praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batteriezellanordnung weisen die Lastpfad-Batteriezellgehäuse der mindestens einen Lastpfad-Batteriezellgehäusereihe mindestens hinsichtlich eines der folgenden Werte einen abweichenden Wert im Vergleich zu den Batteriezellgehäusen mindestens einer unmittelbar benachbarten Batteriezellengehäusereihe auf: Wandstärke, Werkstoff, Elastizitätsmodul, Fließgrenze und/oder Festigkeit. Dabei sind für die Lastpfad-Batteriezellgehäuse höhere Werte bevorzugt als in den unmittelbar benachbarten Batteriezellgehäusereihen, um zu einer erhöhten Steifigkeit im Sinne der Erfindung zu gelangen.In a further practical embodiment of a battery cell arrangement according to the invention, the load path battery cell housings of the at least one load path battery cell housing row have a different value in comparison to the battery cell housings of at least one immediately adjacent battery cell housing row with respect to at least one of the following values: wall thickness, material, elastic modulus, yield point and/or Strength. Higher values are preferred for the load path battery cell housings than in the immediately adjacent rows of battery cell housings in order to achieve increased rigidity in the sense of the invention.
In einer weiteren praktischen Ausführungsform sind mehrere Lastpfad-Batteriezellgehäusereihen vorgesehen, wobei mindestens eine Anordnung vorgesehen ist, in welcher zwei benachbart zueinander angeordnete Lastpfad-Batteriezellgehäusereihen einen Abstand von maximal 30 cm aufweisen. Besonders bevorzugt ist es, wenn der Abstand maximal 25 cm, weiter bevorzugt maximal 20 cm und besonders bevorzugt maximal 15 cm beträgt. In diesem Fall ergibt sich ohne weitere Aussteifungsmaßnahmen der Traktionsbatterie eine Struktur, die insbesondere in Verbindung mit sich in Fahrzeugquerrichtung über die gesamte Breite der Traktionsbatterie erstreckenden Lastpfad-Batteriezellgehäusereihen in Verbindung mit seitlichen Pfahlaufprallsituationen bevorzugt sind. Hierauf wird in Verbindung mit der Figurenbeschreibung noch im Detail eingegangen.In a further practical embodiment, several load path battery cell housing rows are provided, with at least one arrangement being provided in which two load path battery cell housing rows arranged adjacent to one another are at a maximum distance of 30 cm. It is particularly preferred if the distance is a maximum of 25 cm, more preferably a maximum of 20 cm and particularly preferably a maximum of 15 cm. In this case, without further stiffening measures for the traction battery, a structure is obtained which is particularly preferred in connection with rows of load path battery cell housings extending in the transverse direction of the vehicle over the entire width of the traction battery in connection with lateral pole impact situations. This will be discussed in more detail in connection with the description of the figures.
Die erfindungsgemäße Batteriezellanordnung eignet sich insbesondere zur Aussteifung der Traktionsbatterie in Bereichen, in welchen die Steifigkeit lokal erhöht werden soll, beispielsweise weil keine sonstigen Steifigkeitsstrukturen in dem Kraftfahrzeug vorhanden sind und die Traktionsbatterie aus diesem Grund einer erhöhten Intrusionsgefahr ausgesetzt ist. So kann beispielsweise mindestens eine Lastpfad-Batteriezellgehäusereihe zwischen zwei Sitzquerträgern oder anderen, sich über die Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Versteifungsstrukturen angeordnet sein. Eine solche Anordnung bietet sich insbesondere in einem in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet auf Höhe des Fahrgastraumes befindlichen Fahrzeugabschnitt an, um Insassen eines Fahrzeuges vor Intrusion und damit verbundenen Verletzungsgefahren zu schützen.The battery cell arrangement according to the invention is particularly suitable for stiffening the traction battery in areas in which the stiffness is to be increased locally, for example because there are no other stiffness structures in the motor vehicle and the traction battery is therefore exposed to an increased risk of intrusion. For example, at least one load path battery cell housing row can be arranged between two seat cross members or other stiffening structures extending across the vehicle transverse direction. Such an arrangement is particularly suitable in a vehicle section located at the level of the passenger compartment when viewed in the longitudinal direction of the vehicle in order to protect vehicle occupants from intrusion and the associated risk of injury.
Die Einkopplung und Durchleitung von Kräften durch eine Lastpfad-Batteriezellgehäusereihe kann weiter optimiert werden, wenn zwischen zwei zueinander benachbart angeordneten Lastpfad-Batteriezellgehäusen einer Lastpfad-Batteriezellgehäusereihe ein Zwischenelement angeordnet ist, um den Abstand der Elemente zueinander in einem Lastpfad-Batteriezellgehäuse zu verringern. Mit den Elementen sind in diesem Zusammenhang insbesondere die Lastpfad-Batteriezellgehäuse, die Zwischenelemente und die unmittelbar an die Lastpfad-Batteriezellgehäuse angrenzenden Wände eines Batteriegehäuses gemeint. Durch entsprechende Zwischenelemente, die auch Spacer genannt werden können, können ein oder mehrere Lastpfad-Batteriezellgehäusereihen weitgehend spielfrei gestaltet und für die Aufnahme von Kräften und/oder Momenten zum Schutz der benachbart angeordneten Batteriezellgehäusereihen optimiert werden.The coupling and transmission of forces through a load path battery cell housing row can be further optimized if an intermediate element is arranged between two mutually adjacent load path battery cell housings of a load path battery cell housing row in order to reduce the distance between the elements in a load path battery cell housing. In this context, the elements mean in particular the load path battery cell housings, the intermediate elements and the walls of a battery housing directly adjacent to the load path battery cell housings. By means of appropriate intermediate elements, which can also be called spacers, one or more load path battery cell housing rows can be designed to be largely free of play and optimized for absorbing forces and/or moments to protect the adjacent rows of battery cell housings.
In einer weiteren praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batteriezellanordnung sind mindestens zwei Lastpfad-Batteriezellgehäusereihen derart angeordnet, dass mit diesen eine thermische Abschirmung eines zwischen den Lastpfad-Batteriezellgehäusen liegenden Bereichs realisiert ist. Dies kann insbesondere dadurch erzielt werden, dass die verwendeten Werkstoffe eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisen, insbesondere von weniger als 5 W/(m·K), bevorzugt weniger als 1 W/(m·K) und weiter bevorzugt von weniger als 0,1 W/(m·K). Alternativ oder in Ergänzung dazu werden vorzugsweise hitzebeständige und/oder brandhemmende Werkstoffe eingesetzt. So kann sichergestellt werden, dass im Falle eines thermischen Events keine oder zumindest eine verringerte Wärmeausbreitung in der Traktionsbatterie stattfindet. Zusätzlich wird zwischen zwei Lastpfad-Batteriezellgehäusereihen jeweils ein geschlossener Bereich geschaffen, welcher ein thermisches Event lokal auf den dazwischenliegenden Bereich begrenzt. Alternativ oder in Ergänzung kann durch die Anordnung von Lastpfad-Batteriegehäusereihen innerhalb der Traktionsbatterie auch die Gasführung auf einen inneren Bereich zwischen zwei Lastpfaden begrenzt werden und durch etwaige weitere Maßnahmen, insbesondere Dichtungsmaßnahmen, auf einfache Art und Weise sichergestellt werden, dass im Falle einer Entgasung das Gas jeweils unmittelbar aus einem Bereich zwischen zwei Lastpfaden aus der Traktionsbatterie herausgeführt wird, ohne dass das Gas in einen benachbarten Bereich überströmt.In a further practical embodiment of a battery cell arrangement according to the invention, at least two rows of load path battery cell housings are arranged in such a way that thermal shielding of an area lying between the load path battery cell housings is realized. This can be achieved in particular by the materials used having a low thermal conductivity, in particular less than 5 W/(m K), preferably less than 1 W/(m K) and more preferably less than 0.1 W /(m K). Alternatively or in addition, heat-resistant and/or fire-retardant materials are preferably used. This makes it possible to ensure that in the event of a thermal event there is no or at least reduced heat spread in the traction battery. In addition, a closed area is created between two rows of load path battery cell housings, which locally limits a thermal event to the area in between. Alternatively or in addition, by arranging rows of load path battery housings within the traction battery, the gas flow can also be limited to an inner area between two load paths and any further measures, in particular sealing measures, can easily ensure that in the event of degassing Gas is led out of the traction battery directly from an area between two load paths, without the gas flowing over into an adjacent area.
In einer weiteren praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batteriezellanordnung ist mindestens ein Lastpfad-Batteriezellgehäuse zur Befestigung eines weiteren Elements ausgebildet. In diesem Zusammenhang wird insbesondere auf die Möglichkeit verwiesen, eine vergrößerte Wanddicke oder eine sonstige Gestaltung eines Lastpfad-Batteriezellgehäuses zur Erhöhung der Steifigkeit zusätzlich zu nutzen, um durch Anformen von Anschraubpunkten, Aufdickung zur Erzielung einer schweißbaren Fläche und/oder Anformen einer ausreichend großen Klebefläche oder Verbindungsfläche einen im Vergleich zu benachbarten Lastpfad-Batteriezellgehäusen erhöhten Nutzen zur Realisierung einer Befestigung des Lastpfad-Batteriezellgehäuses an einem anderen Element zu erzielen.In a further practical embodiment of a battery cell arrangement according to the invention, at least one load path battery cell housing is designed to fasten a further element. In this context, reference is made in particular to the possibility of additionally using an increased wall thickness or another design of a load path battery cell housing to increase the rigidity by forming screw points, thickening to achieve a weldable surface and/or forming a sufficiently large adhesive surface or Connection surface to achieve increased benefit compared to adjacent load path battery cell housings for realizing attachment of the load path battery cell housing to another element.
Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit einer wie vorstehend beschriebenen Batteriezellanordnung, wobei zumindest teilweise auch Batteriezellen in Fahrzeughochrichtung übereinander angeordnet sind und/oder die Batteriezellen im Bereich des Fahrzeugbodens des Kraftfahrzeuges angeordnet sind. Insbesondere wird in diesem Zusammenhang auf Traktionsbatterien verwiesen, die sich zumindest teilweise auch in den Bereich unterhalb eines Fahrgastraumes erstrecken. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Batteriezellanordnungen, die sich zumindest auch zwischen einer Vorderachse und einer Hinterachse eines Kraftfahrzeuges erstrecken.The invention also relates to a motor vehicle with a battery cell arrangement as described above, with at least some battery cells being arranged one above the other in the vertical direction of the vehicle and/or the battery cells being arranged in the area of the vehicle floor of the motor vehicle. In this context, reference is made in particular to traction batteries, which at least partially extend into the area below a passenger compartment. The invention relates in particular to battery cell arrangements which extend at least between a front axle and a rear axle of a motor vehicle.
In einer weiteren praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges erstreckt sich die mindestens eine Lastpfad-Batteriezellgehäusereihe, vorzugsweise jede Lastpfad-Batteriezellgehäusereihe, über einen Großteil der Breite und/oder über einen Großteil der Länge des Kraftfahrzeuges. Damit sind insbesondere Längen und Breiten gemeint, die sich über mehr als 50 % der Gesamtlänge bzw. der Gesamtbreite des Kraftfahrzeuges erstrecken. In Bezug auf die Fahrzeugquerrichtung wird insbesondere auf den Bereich zwischen den Seitenschwellern des Kraftfahrzeuges verwiesen. Vorzugsweise erstrecken sich die Lastpfad-Batteriezellgehäusereihen in Fahrzeugquerrichtung weitestgehend über den Bereich zwischen den Seitenschwellern des Kraftfahrzeuges.In a further practical embodiment of a motor vehicle according to the invention, the at least one load path battery cell housing row, preferably each load path battery cell housing row, extends over a large part of the width and/or over a large part of the length of the motor vehicle. This refers in particular to lengths and widths that extend over more than 50% of the total length or the total width of the motor vehicle. With regard to the transverse direction of the vehicle, reference is made in particular to the area between the side sills of the motor vehicle. Preferably, the rows of load path battery cell housings extend in the transverse direction of the vehicle largely over the area between the side sills of the motor vehicle.
Weitere praktische Ausführungsformen der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
-
1 ein schematisch dargestelltes Kraftfahrzeug mit schematischer Darstellung der Anordnung einer Traktionsbatterie in einer Seitenansicht, -
2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Batteriezellanordnung der Traktionsbatterie aus1 mit in Fahrzeugquerrichtung orientierten Lastpfad-Batteriezellgehäusereihen und Zwischenelementen während eines seitlichen Pfahlaufpralls in einer Ansicht von oben, -
3 eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batteriezellanordnung ohne Zwischenelemente während eines seitlichen Pfahlaufpralls mit in Fahrzeugquerrichtung orientierten Lastpfad-Batteriezellgehäusereihen und Darstellung der Intrusionslinie in einer Ansicht von oben, -
4 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batteriezellanordnung mit einer Fahrzeugquerrichtung orientierten Lastpfad-Batteriezellgehäusereihe und einem speziell gestalteten Zwischenelement, -
5 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batteriezellanordnung mit einer in Fahrzeugquerrichtung orientierten Lastpfad-Batteriezellgehäusereihe und zwei Zwischenelementen in einer Ansicht von oben, -
6 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batteriezellanordnung mit in Fahrzeugquerrichtung orientierten Lastpfad-Batteriezellgehäusereihen und je zwei Zwischenelementen je Lastpfad-Batteriezellgehäusereihen in einer Ansicht von oben, -
7 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batteriezellanordnung mit einer in Fahrzeuglängsrichtung orientierten Lastpfad-Batteriezellgehäusereihe und fünf Zwischenelementen in einer Ansicht von oben und -
8 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batteriezellanordnung mit zwei Zwischenelementen mit einer in Fahrzeugquerrichtung orientierten Lastpfad-Batteriezellgehäusereihe in einer Ansicht von der Seite.
-
1 a schematically illustrated motor vehicle with a schematic representation of the arrangement of a traction battery in a side view, -
2 a schematic representation of a battery cell arrangement of the traction battery according to the invention1 with load path battery cell housing rows and intermediate elements oriented in the transverse direction of the vehicle during a side pole impact in a view from above, -
3 another embodiment of a battery cell arrangement according to the invention without intermediate elements during a side pole impact with load path battery cell housing rows oriented in the transverse direction of the vehicle and representation of the intrusion line in a view from above, -
4 a further embodiment of a battery cell arrangement according to the invention with a load path battery cell housing row oriented in the transverse direction of the vehicle and a specially designed intermediate element, -
5 a further embodiment of a battery cell arrangement according to the invention with a load path battery cell housing row oriented in the transverse direction of the vehicle and two intermediate elements in a view from above, -
6 a further embodiment of a battery cell arrangement according to the invention with a load path oriented in the transverse direction of the vehicle Battery cell housing rows and two intermediate elements per load path battery cell housing rows in a view from above, -
7 a further embodiment of a battery cell arrangement according to the invention with a load path battery cell housing row oriented in the longitudinal direction of the vehicle and five intermediate elements in a view from above and -
8th a further embodiment of a battery cell arrangement according to the invention with two intermediate elements with a load path battery cell housing row oriented in the transverse direction of the vehicle in a view from the side.
In
In
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind insgesamt vier Lastpfad-Batteriezellgehäusereihen 24 gebildet, die sich jeweils in Fahrzeugquerrichtung über die gesamte Breite der Traktionsbatterie 16 erstrecken. Die Lastpfad-Batteriezellgehäusereihen 24 sind jeweils gebildet aus drei in Fahrzeugquerrichtung nebeneinander angeordneten Lastpfad-Batteriezellgehäusen 26, wobei zwischen zwei benachbarten Lastpfad-Batteriezellgehäusen 26 jeweils ein Zwischenelement 28 angeordnet ist.In the exemplary embodiment shown, a total of four load path battery
Die Lastpfad-Batteriezellgehäuse 26 weisen gegenüber den Batteriezellgehäusen 30 der benachbart dazu angeordneten Batteriezellen 22 eine erhöhte Festigkeit auf, insbesondere indem die Wandstärke der Lastpfad-Batteriezellgehäuse 26 größer ausgebildet ist als die Wandstärke der übrigen Batteriezellgehäuse 30.The load path
Kommt es zu einem Seitenaufprall, insbesondere weil sich das Kraftfahrzeug 10 gemäß den Pfeilen 32 relativ in Fahrzeugquerrichtung auf einen Pfahl 34 zubewegt, hat die erfindungsgemäße Batteriezellanordnung den Vorteil, dass durch die Lastpfad-Batteriezellgehäusereihen 24 die Traktionsbatterie 16 in Fahrzeugquerrichtung eine Aussteifungsstruktur aufweist, welche die Intrusion des Pfahls 34 in Fahrzeugquerrichtung verringert.If a side impact occurs, in particular because the
Bei der in
In
Der Vollständigkeit halber wird darauf verwiesen, dass bei der in
Bei der in
Bei der in
In einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform können ein oder mehrere Zwischenelemente 28 auch so ausgebildet sein, dass sie die jeweils angrenzende(n) Lastpfad-Batteriezellgehäuse 26 vollständig umschließen.In an alternative embodiment, not shown, one or more
In einer weiteren alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform können ein oder mehrere Zwischenelemente 28 auch ein nicht dargestelltes Verschlusselement aufweisen bzw. jeweils als Verbindungselement ausgebildet sein, mit welchem die angrenzenden Lastpfad-Batteriezellgehäuse 26 formschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind.In a further alternative embodiment, not shown, one or more
In den
In diesen Ausführungsformen erstrecken sich in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) mehrere Sitzquerträger 36 zwischen den Seitenschwellern 20. Dadurch ist die Traktionsbatterie 16 in diesen Bereichen in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) betrachtet bereits ausreichend vor Entrüstung geschützt. Sofern es sich bei dem Kraftfahrzeug 10 um ein leichtes Kraftfahrzeug handelt, kann es bereits ausreichend sein, eine einzige Lastpfad-Batteriezellgehäusereihe 24 zwischen den jeweils mittleren Sitzschienen 36 anzuordnen, um eine ausreichend gegen Intrusion in Fahrzeugquerrichtung gemäß den Pfeilen 32 geschützte Traktionsbatterie 16 zu erzielen.In these embodiments, several
Handelt es sich bei dem Kraftfahrzeug 10 um ein Kraftfahrzeug mit etwas höherem Fahrzeuggewicht, ist es bevorzugt, wenn zwischen den Sitzschienen 36 jeweils zwei Lastpfad-Batteriezellgehäusereihen 24 vorgesehen sind und eine weitere Lastpfad-Batteriezellengehäusereihe 24 hinter der hintersten Sitzschiene 36 angeordnet ist.If the
Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.The features of the invention disclosed in the present description, in the drawings and in the claims can be essential for the implementation of the invention in its various embodiments, both individually and in any combination. The invention can be varied within the scope of the claims and taking into account the knowledge of the responsible person skilled in the art.
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 1010
- Kraftfahrzeugmotor vehicle
- 1212
- Vorderradfront wheel
- 1414
- Hinterradrear wheel
- 1616
- TraktionsbatterieTraction battery
- 1818
- Fahrgastraumpassenger compartment
- 2020
- SeitenschwellerSide skirts
- 2222
- BatteriezelleBattery cell
- 2424
- Lastpfad-BatteriezellgehäusereiheLoad path battery cell housing series
- 2626
- Lastpfad-BatteriezellgehäuseLoad path battery cell housing
- 2828
- ZwischenelementIntermediate element
- 3030
- BatteriezellgehäuseBattery cell housing
- 3232
- PfeilArrow
- 3434
- Pfahlstake
- 3636
- Sitzquerträger / SitzschieneSeat cross member/seat rail
- 3838
- WandWall
- 4040
- UnterfahrschutzUnderrun protection
- 4242
- GegenstandObject
- 4444
- KlauenführungClaw guidance
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 20180261898 A1 [0004]US 20180261898 A1 [0004]
- WO 2019152072 A1 [0005]WO 2019152072 A1 [0005]
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-
2022
- 2022-05-03 DE DE102022204347.2A patent/DE102022204347B4/en active Active
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