-
Stand der Technik:
-
Die Erfindung geht aus von einem Batteriemodul nach Gattung des unabhängigen Anspruchs. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen sowie eine Endplatteneinheit.
-
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass ein Batteriemodul eine Mehrzahl an einzelnen Batteriezellen aufweist, 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, die miteinander mittels Zellverbindern elektrisch leitend verbunden sind, sodass eine elektrisch serielle und/oder parallele Verschaltung ausgebildet ist. Batteriemodule ihrerseits werden ferner zu Batterien bzw. zu gesamten Batteriesystemen zusammengeschaltet.
-
Weiterhin kann die Mehrzahl an Batteriezellen einen sogenannten Zellstapel bilden und bevorzugt mechanisch miteinander verspannt sein. Dabei ist die Mehrzahl an Batteriezellen vorteilhafterweiße zwischen zwei endständig angeordneten Endplatten aufgenommen, welche den Zellstapel somit begrenzen.
-
-
Offenbarung der Erfindung:
-
Ein Batteriemodul mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs bietet den Vorteil, dass eine zuverlässige mechanische Anordnung einer Mehrzahl an Batteriezellen zueinander ausgebildet werden kann. Insbesondere bietet eine Unterteilung einer Endplatteneinheit in getrennt voneinander ausgebildete Endplatten den besonderen Vorteil, dass vergleichbar kleinere Bauteile ausschließlich in zu einer Kraftübertragung relevanten Bereichen des Kraftpfades des Batteriemoduls angeordnet werden können.
-
Dazu wird erfindungsgemäß ein Batteriemodul mit einer Mehrzahl an Batteriezellen zur Verfügung gestellt. Die Batteriezellen sind dabei insbesondere als Lithium-lonen-Batteriezellen ausgebildet. Weiterhin sind die Batteriezellen elektrisch leitend seriell und/oder parallel miteinander verschaltet. Zudem sind die Batteriezellen in einer Längsrichtung des Batteriemoduls benachbart zueinander angeordnet. Hierdurch ist ein sogenannter Zellstapel durch die Mehrzahl an Batteriezellen ausgebildet.
-
Benachbart zu einer endständig angeordneten Batteriezelle ist dabei eine Endplatteneinheit angeordnet. Die Endplatteneinheit begrenzt hierbei also den Zellstapel in der Längsrichtung des Batteriemoduls.
-
Erfindungsgemäß umfasst die Endplatteneinheit zumindest zwei getrennt voneinander ausgebildete Endplatten, welche jeweils mechanisch mit einer selben Seitenfläche der endständig angeordneten Batteriezelle verbunden sind.
-
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
-
Gegenüber bisher bekannten Lösungen, bei welchen sich die Abmessungen einer einzelnen Endplatte nach einer Größe einer jeweiligen Batteriezelle richtet, können durch eine Unterteilung der Endplatteneinheit in getrennt voneinander ausgebildete Endplatten grundsätzlich geringere Bauteilabmessungen zur Verfügung gestellt werden, wodurch eine Reduktion des Gesamtgewichts des Batteriemoduls zu einem Leichtbau beitragen kann und wodurch eine Reduktion des Materialeinsatzes zu einer Kostenreduktion und zu einer Erhöhung der Effizienz der Logistik beitragen kann. Mit einer erfindungsgemäßen Lösung ist es somit insgesamt möglich, auftretende Zellkräfte zuverlässig aufzunehmen.
-
Weiterhin ist auch eine Kontaktfläche zwischen den einzelnen Endplatten und der endständig angeordneten Batteriezelle reduziert, sodass ein Risiko für gegebenenfalls auftretende Beschädigungen durch eingedrückte Partikel reduziert ist.
-
Zwischen zwei benachbart zueinander angeordneten Batteriezellen kann bevorzugt jeweils zusätzlich ein Abstandselement angeordnet sein. Insbesondere ist das solche Abstandselement demnach benachbart zu jeweils größten Seitenflächen der Batteriezellen angeordnet, zwischen denen das Abstandselement angeordnet ist. Solche Abstandselemente können insbesondere einen direkten Kontakt der jeweils benachbart zueinander angeordneten Batteriezellen verhindern und bilden somit einen definierten Abstand zwischen den solchen Batteriezellen aus. Hierdurch kann eine thermische Isolierung und/oder elektrische Isolierung ausgebildet werden.
-
Weiterhin kann auch zwischen der endständig angeordneten Batteriezelle und der Endplatteneinheit ein Abstandselement angeordnet sein.
-
An dieser Stelle sei angemerkt, dass eine mechanische Verbindung der Endplatten mit einer Seitenfläche der endständig angeordneten Batteriezelle zum einen eine unmittelbare mechanische Verbindung mittels eines direkten Kontakts zwischen der Endplatte der Endplatteneinheit und der Seitenfläche umfassen kann und zum anderen auch eine mittelbare mechanische Verbindung umfassen kann, bei welcher zwischen der Endplatte der Endplatteneinheit und der Seitenfläche der Batteriezelle zusätzlich ein Abstandselement oder eine Ausgleichselement angeordnet ist.
-
Es ist zweckmäßig, wenn die Batteriezellen jeweils als prismatische Batteriezellen ausgebildet sind. An dieser Stelle sei zunächst angemerkt, dass prismatisch ausgebildete Batteriezellen jeweils ein Batteriezellengehäuse mit insgesamt sechs Seitenflächen umfassen, welche paarweise einander gegenüberliegend und im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Weiterhin sind benachbart zueinander angeordnete Seitenflächen rechtwinklig zueinander angeordnet. In einem Inneren des Batteriezellengehäuses sind die elektrochemischen Komponenten der jeweiligen Batteriezelle aufgenommen. Üblicherweise sind an einer als Deckelfläche bezeichneten oberen Seitenfläche zwei Spannungsabgriffe, wie insbesondere ein positiver Spannungsabgriff und ein negativer Spannungsabgriff, angeordnet. Die der oberen Seitenfläche gegenüberliegend angeordnete untere Seitenflächen ist als Bodenfläche bezeichnet.
-
Weiterhin sei hierzu angemerkt, dass bei einer Anordnung der Batteriezellen in einer Längsrichtung des Batteriemoduls nebeneinander die Batteriezellen mit ihren jeweils größten Seitenflächen, welche jeweils insbesondere rechtwinklig zu der oberen Seitenfläche und der unteren Seitenfläche angeordnet sind, benachbart zueinander angeordnet sind. An dieser Stelle sei bemerkt, dass die Längsrichtung des Batteriemoduls in diesem Fall demnach senkrecht zu den größten Seitenflächen der Batteriezellen angeordnet ist. Insbesondere ist die Endplatteneinheit hierbei also an einer größten Seitenfläche der endständig angeordneten Batteriezelle angeordnet.
-
Von Vorteil ist es, wenn die Mehrzahl an Batteriezellen mechanisch miteinander verspannt ist. Insbesondere ist die Endplatteneinheit hierbei mit zumindest einem Spannelement verbunden. Dabei sind die zumindest zwei Endplatten der Endplatteneinheit bevorzugt in Kraftrichtung einer durch einen Betrieb der Mehrzahl an Batteriezellen hervorgerufenen Kraft so angeordnet, dass die Endplatten der Endplatteneinheit eine Gegenkraft zu dieser Kraft aufbringen können. Hierdurch kann eine zuverlässige mechanische Verspannung der Mehrzahl an Batteriezellen miteinander zur Verfügung gestellt werden.
-
Zweckmäßigerweise ist beidseitig an dem Zellstapel jeweils benachbart zu einer endständig angeordneten Batteriezelle eine Endplatteneinheit angeordnet. Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, dass der Zellstapel der Mehrzahl an Batteriezellen zwischen den beiden Endplatteneinheiten angeordnet ist.
-
Besonders bevorzugt ist es auch, wenn die Endplatte zumindest teilweise als Federelement ausgebildet ist. Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, dass eine Endplatte zumindest einen elastisch und/oder plastisch verformbar ausgebildeten Bereich umfasst, welcher eine bevorzugt elastische Kraft auf die endständig angeordnete Batteriezelle ausüben kann. Durch eine Unterteilung der Endplatteneinheit in getrennt voneinander ausgebildete Endplatten ist es möglich, eine Federkennlinie an die Erfordernisse für eine Kraftaufnahme auszubilden. Insbesondere können hierbei auch vergleichbar komplexere Geometrien zur Verfügung gestellt werden.
-
Es ist zweckmäßig, wenn die Endplatteneinheit eine erste Endplatte und eine zweite Endplatte umfasst. Hierbei ist die erste Endplatte der Endplatteneinheit an einem oberen Ende der endständig angeordneten Batteriezelle angeordnet und ist die zweite Endplatte der Endplatteneinheit an einem unteren Ende der endständig angeordneten Batteriezelle angeordnet.
-
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines Batteriemoduls, insbesondere eines eben beschriebenen erfindungsgemäßen Batteriemoduls. Das Batteriemodul umfasst dabei eine Mehrzahl an Batteriezellen, welche insbesondere als Lithium-lonen-Batteriezellen ausgebildet sind, und welche elektrisch leitend seriell und/oder parallel miteinander verschaltet sind. Dabei werden die Batteriezellen in einer Längsrichtung des Batteriemoduls benachbart zueinander angeordnet, sodass ein Zellstapel ausgebildet wird. Benachbart zu einer endständig angeordneten Batteriezelle wird weiterhin eine Endplatteneinheit angeordnet. Die Endplatteneinheit umfasst dabei zumindest zwei getrennt voneinander ausgebildete Endplatten, welche jeweils mechanisch mit einer selben Seitenfläche der endständig angeordneten Batteriezelle verbunden werden.
-
Ferner ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung auch eine Endplatteneinheit, welche insbesondere eine Endplatteneinheit eines eben beschriebenen, erfindungsgemäßen Batteriemoduls ist. Die Endplatteneinheit umfasst dabei zumindest zwei getrennt voneinander ausgebildete Endplatten, welche jeweils ausgebildet sind, mechanisch mit einer selben Seitenfläche einer endständig angeordneten Batteriezelle eines Batteriemoduls verbunden zu werden.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
-
Es zeigt:
- 1 in einer perspektivischen Ansicht eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls.
-
1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls 1.
-
Das Batteriemodul 1 umfasst dabei eine Mehrzahl an Batteriezellen 2, welche insbesondere als Lithium-lonen-Batteriezellen 200 ausgebildet sind. Gemäß dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Batteriezellen 2 jeweils als prismatische Batteriezellen 20 ausgebildet.
-
Dabei sind die Batteriezellen 2 elektrisch leitend seriell und/oder parallel miteinander verschaltet. Insbesondere können hierzu in der 1 nicht zu erkennenden Zellverbinder dienen.
-
Benachbart zu einer endständig angeordneten Batteriezelle 21 ist hierbei eine Endplatteneinheit 4 angeordnet. Die Endplatteneinheit 4 umfasst dabei zumindest zwei getrennt voneinander ausgebildete Endplatten 5. Diese zumindest zwei getrennt voneinander ausgebildete Endplatten 5 einer Endplatteneinheit 4 sind dabei jeweils mechanisch mit einer selben Seitenfläche 6 einer endständig angeordneten Batteriezelle 21 mechanisch verbunden. Insbesondere umfasst eine Endplatteneinheit eine erste Endplatte 51 und eine zweite Endplatte 52. Die erste Endplatte 51 der Endplatteneinheit 4 ist dabei an einem oberen Ende 91 der endständig angeordneten Batteriezelle 21 angeordnet. Die zweite Endplatte 52 der Endplatteneinheit 4 ist dabei an einem unteren Ende 92 der endständig angeordneten Batteriezelle 22 angeordnet.
-
Insbesondere ist beidseitig an dem Zellstapel 25 jeweils benachbart zu einer jeweilig endständig angeordneten Batteriezelle 21 eine Endplatteneinheit 4 angeordnet. Hierbei ist in der 1 zu erkennen, dass die Mehrzahl an Batteriezellen 2 zwischen den beiden Endplatteneinheit 4 angeordnet ist.
-
An dieser Stelle sei angemerkt, dass das Batteriemodul 1 dementsprechend also insgesamt 4 Endplatten 5 aufweist, wobei jeweils zwei Endplatten 5 an den beiden jeweiligen Enden des Zellstapels 25 angeordnet sind.
-
Zudem sind die Batteriezellen 2 in einer Längsrichtung 3 des Batteriemoduls 1 benachbart zueinander angeordnet. Dabei ist die Mehrzahl an Batteriezellen 2 mechanisch miteinander verspannt. Dazu können gemäß dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel die Endplatteneinheit 4 Spannelementen 8 verbunden sein.
-
Insbesondere bildet die Mehrzahl an Batteriezellen 2 hierdurch insgesamt einen Zellstapel 25 aus.
-
Weiterhin ist in der 1 zu erkennen, dass eine Endplatte 5 zumindest teilweise als Federelement 7 ausgebildet ist. Hierzu kann die Endplatte 5 beispielsweise einen elastisch verformbar ausgebildeten Bereich 70 aufweisen.
-
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
-
- CN 207743294 U [0004]
- US 2018034024 [0004]
