DE102022212886A1 - Battery system, in particular for a motor vehicle, and motor vehicle - Google Patents

Battery system, in particular for a motor vehicle, and motor vehicle Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Batteriesystem (10) mit einer Mehrzahl zu einem Zellstapel zusammengefasster Batteriezellen (14), wobei die Batteriezellen (14) jeweils ein Zellgehäuse (16) und eine in dem Zellgehäuse (16) aufgenommene elektrochemische Zelle (18) aufweisen. Die Zellgehäuse (16) weisen eine, zumindest im Wesentlichen, quaderförmige Grundform auf mit jeweils einander gegenüberliegenden, zumindest im Wesentlichen, rechtwinklig zur Stapelrichtung orientierten Flächenseiten (20), jeweils zwei einander gegenüberliegenden ersten Schmalseiten (22) und jeweils zwei einander gegenüberliegenden zweiten Schmalseiten (24). Die Batteriezellen (14) sind mit einer in Stapelrichtung (X) wirkenden Anpresskraft beaufschlagt, wobei zwischen benachbarten Batteriezellen (14) durch einen ersten Anteil der Anpresskraft elastisch komprimierte Zwischenlagen (28) angeordnet sind, wobei der erste Anteil der Anpresskraft durch die Zwischenlagen (28) zwischen benachbarten Batteriezellen (14) übertragen wird. Zwischen benachbarten Batteriezellen (14) sind Abstandshalterelemente (30) angeordnet, wobei über die Abstandshalterelemente (30) ein zweiter Anteil der Anpresskraft zwischen benachbarten Batteriezellen (14) übertragen wird. Das Batteriesystem (10) ist derart gestaltet, dass der zweite Anteil der Anpresskraft zumindest zum überwiegenden Teil über die ersten Schmalseiten (22) des jeweiligen Zellgehäuses (16) bildende Gehäusebereiche übertragen wird.The invention relates to a battery system (10) with a plurality of battery cells (14) combined to form a cell stack, wherein the battery cells (14) each have a cell housing (16) and an electrochemical cell (18) accommodated in the cell housing (16). The cell housings (16) have an at least substantially cuboidal basic shape with opposing surface sides (20) oriented at least substantially at right angles to the stacking direction, two opposing first narrow sides (22) and two opposing second narrow sides (24). The battery cells (14) are subjected to a contact force acting in the stacking direction (X), wherein elastically compressed intermediate layers (28) are arranged between adjacent battery cells (14) by a first portion of the contact force, wherein the first portion of the contact force is transmitted through the intermediate layers (28) between adjacent battery cells (14). Spacer elements (30) are arranged between adjacent battery cells (14), wherein a second portion of the contact pressure is transmitted between adjacent battery cells (14) via the spacer elements (30). The battery system (10) is designed such that the second portion of the contact pressure is transmitted at least predominantly via the housing areas forming the first narrow sides (22) of the respective cell housing (16).

Description

Die Erfindung betrifft ein Batteriesystem, insbesondere zur Versorgung eines elektrischen Fahrantriebs eines Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Batteriesystem.The invention relates to a battery system, in particular for supplying an electric drive of a motor vehicle with electrical energy, according to the preamble of claim 1, and to a motor vehicle with such a battery system.

Batteriesysteme der in Rede stehenden Art dienen insbesondere dazu, elektrische Verbraucher, die eine hohe elektrische Leistung und/oder eine hohe Kapazität erfordern, mit elektrischer Energie zu versorgen. Ein häufiger Anwendungsfall ist der, bei dem es sich bei dem elektrischen Verbraucher um einen Fahrantrieb eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs handelt.Battery systems of the type in question are used in particular to supply electrical energy to electrical consumers that require high electrical power and/or high capacity. A common application is where the electrical consumer is a drive system of an electrically powered motor vehicle.

Um die erforderlichen hohen Leistungen und/oder Kapazitäten zu erreichen, weisen Batteriesysteme der in Rede stehenden Art typischerweise eine Mehrzahl Batteriezellen auf. Eine Möglichkeit, die Batteriezellen in dem Batteriesystem anzuordnen, ist die, eine Mehrzahl Batteriezellen zu einem Zellstapel zusammenzufassen.In order to achieve the required high performance and/or capacity, battery systems of the type in question typically have a plurality of battery cells. One possibility for arranging the battery cells in the battery system is to combine a plurality of battery cells into a cell stack.

Während der Lade- und Entladevorgänge kann eine Änderung des Zellvolumens auftreten. Auch ist es möglich, dass ich das Zellvolumen im Laufe der Betriebsdauer vergrößert. Der Fachmann spricht hierbei vom sogenannten „swelling“ der Batteriezellen.A change in the cell volume can occur during the charging and discharging processes. It is also possible that the cell volume increases over the course of the operating period. Experts refer to this as the "swelling" of the battery cells.

Darüber hinaus ist es grundsätzlich vorteilhaft, die elektrochemischen Zellen mit einer mechanischen Druckspannung zu beaufschlagen, die dem Anschwellen der Zellen entgegenwirkt. Um dies zu erreichen, können die zu einem Zellstapel zusammengefassten Batteriezellen mit einer in Stapelrichtung wirkenden Anpresskraft beaufschlagt werden.In addition, it is generally advantageous to apply a mechanical compressive stress to the electrochemical cells, which counteracts the swelling of the cells. To achieve this, the battery cells combined to form a cell stack can be subjected to a contact force acting in the direction of the stack.

Damit die Anpresskräfte, die zwischen den Batteriezellen eines Zellstapels wirken, nicht unverhältnismäßig ansteigen, wenn das Innere der Zellen anschwillt, hat es sich bewährt, Zwischenlagen aus einem elastisch komprimierbaren Zwischenlagenmaterial zwischen den Batteriezellen eines Zellstapels anzuordnen. Die elastischen Zwischenlagen können zwischen den Batteriezellen als eine Art gefederter Kraftpuffer wirken und so verhindern, dass die in einem Zellstapel wirkenden Druckkräfte unverhältnismäßig hoch ansteigen, wenn die mechanische Verspannung der Zellen im Zellstapel den ansteigenden Druckkräften im Zellstapel nicht nachgibt.To ensure that the contact forces acting between the battery cells in a cell stack do not increase disproportionately when the interior of the cells swells, it has proven useful to arrange intermediate layers made of an elastically compressible intermediate layer material between the battery cells in a cell stack. The elastic intermediate layers can act as a type of spring-loaded force buffer between the battery cells and thus prevent the compressive forces acting in a cell stack from increasing disproportionately if the mechanical tension of the cells in the cell stack does not give in to the increasing compressive forces in the cell stack.

Bauteiltoleranzen können jedoch dazu führen, dass es in einem verspannten Zellstapel zu Verschiebungen entlang der Stapelrichtung kommt. Hinzu kommt, dass die Abhängigkeit der Kraft, mit der der Stapel verspannt wird, von der elastischen Kompression der Zwischenlagen dazu führt, dass die Verspannkraft in hohem Maße von der resultierenden Stapellänge abhängig ist bzw. die resultierende Stapellänge von der Verspannkraft.However, component tolerances can lead to displacements along the stacking direction in a clamped cell stack. In addition, the dependence of the force with which the stack is clamped on the elastic compression of the intermediate layers means that the clamping force is highly dependent on the resulting stack length and the resulting stack length on the clamping force.

In der Praxis führt dies zur Notwendigkeit von Toleranzausgleichsmaßnahmen im Bereich der elektrischen Kontaktierung der Batteriezellen. Wünschenswert wäre es jedoch, auf derartige Maßnahmen verzichten zu können.In practice, this leads to the need for tolerance compensation measures in the area of the electrical contact of the battery cells. However, it would be desirable to be able to dispense with such measures.

Eine Möglichkeit, dem zu begegnen, ist es, Abstandshalterelemente zwischen den Batteriezellen vorzusehen, so dass ein Anteil der Kraft, mit dem der Zellstapel verspannt ist, über die Abstandshalterelemente zwischen benachbarten Batteriezellen übertragen wird. Dies soll zu definierten Abständen zwischen benachbarten Batteriezellen führen, die Kraftweiterleitung über die Batteriezellen erfolgt jedoch bei bisherigen Lösungen über Bereiche der Batteriezellen mit stark unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften. Das Erreichen einer vorteilhaften Anpresskraftverteilung auf Zwischenlagen und Abstandshalterelemente wird dadurch erschwert.One way to counteract this is to provide spacer elements between the battery cells so that a portion of the force with which the cell stack is braced is transferred via the spacer elements between neighboring battery cells. This should lead to defined distances between neighboring battery cells, but in previous solutions the force is transferred via the battery cells via areas of the battery cells with very different mechanical properties. This makes it more difficult to achieve an advantageous contact force distribution on intermediate layers and spacer elements.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Batteriesystem sowie ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Batteriesystem aufzuzeigen, bei dem Eigenschaften im Hinblick auf die definierten Zellpositionen in Stapelrichtung innerhalb eines Zellstapels und die definierte Kraftverteilung zwischen Abstandshalterelementen und Zwischenlagen verbessert sind.The object of the present invention is therefore to demonstrate a battery system and a motor vehicle with such a battery system, in which properties with regard to the defined cell positions in the stacking direction within a cell stack and the defined force distribution between spacer elements and intermediate layers are improved.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Batteriesystem und ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Die Merkmale der abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen.The object is achieved by a battery system and a motor vehicle having the features of the independent claims. The features of the dependent claims relate to advantageous embodiments.

Das Batteriesystem weist eine Mehrzahl zu einem Zellstapel zusammengefasste Batteriezellen auf. Dabei kann es sich bei den Batteriezellen insbesondere um sogenannte prismatische Zellen handeln. Dass Batteriesystem kann eine Mehrzahl Zellstapel der nachstehend beschriebenen Art aufweisen.The battery system has a plurality of battery cells combined to form a cell stack. The battery cells can in particular be so-called prismatic cells. The battery system can have a plurality of cell stacks of the type described below.

Die Batteriezellen weisen jeweils ein Zellgehäuse und eine in dem Zellgehäuse aufgenommene elektrochemische Zelle auf. Bei der elektrochemischen Zelle handelt es sich insbesondere um eine Lithium-Ionen-Zelle. Alternativ kann es sich jedoch auch um eine andere Art wiederaufladbarer elektrochemischer Zellen handeln.The battery cells each have a cell housing and an electrochemical cell housed in the cell housing. The electrochemical cell is in particular a lithium-ion cell. Alternatively, however, it can also be another type of rechargeable electrochemical cell.

Die Zellgehäuse weisen eine, zumindest im Wesentlichen, quaderförmige Grundform auf. Dabei weisen die Zellgehäuse jeweils zwei einander gegenüberliegende Flächenseiten auf. Die Flächenseiten sind, zumindest im Wesentlichen, rechtwinklig zur Stapelrichtung orientiert. Weiter weisen die Zellgehäuse jeweils zwei einander gegenüberliegende erste Schmalseiten und jeweils zwei einander gegenüberliegende zweite Schmalseiten auf. Die ersten Schmalseiten und die zweiten Schmalseiten sind insbesondere, zumindest im Wesentlichen, parallel zur Stapelrichtung orientiert. Derartig gestaltete Batteriezellen lassen sich besonders gut zu Zellstapeln zusammenfassen. Die einzelnen Batteriezellen weisen dabei insbesondere eine parallel zu der Stapelrichtung orientierte Dickenrichtung auf, in der die räumliche Ausdehnung der jeweiligen Batteriezelle signifikant geringer ist als in den zu den Schmalseiten der jeweiligen Batteriezelle senkrecht orientierten Erstreckungsrichtungen der jeweiligen Batteriezelle.The cell housings have a, at least essentially, cuboidal basic shape. The cell housings each have two opposite surface sides. The surfaces sides are oriented, at least substantially, at right angles to the stacking direction. Furthermore, the cell housings each have two opposing first narrow sides and two opposing second narrow sides. The first narrow sides and the second narrow sides are in particular, at least substantially, oriented parallel to the stacking direction. Battery cells designed in this way can be combined particularly well to form cell stacks. The individual battery cells in particular have a thickness direction oriented parallel to the stacking direction, in which the spatial extent of the respective battery cell is significantly smaller than in the extension directions of the respective battery cell oriented perpendicular to the narrow sides of the respective battery cell.

Die Batteriezellen sind mit einer in Stapelrichtung wirkenden Anpresskraft beaufschlagt. Die Anpresskraft kann insbesondere durch die mechanische Verspannung von Andruckelementen, die an den Enden des Zellstapels angeordnet sind und die Anpresskraft auf den Zellstapel übertragen, erzeugt sein.The battery cells are subjected to a contact pressure acting in the direction of the stack. The contact pressure can be generated in particular by the mechanical tension of pressure elements that are arranged at the ends of the cell stack and transfer the contact pressure to the cell stack.

Zwischen benachbarten Zellen sind Zwischenlagen angeordnet. Die Zwischenlagen sind durch einen ersten Anteil der Anpresskraft elastisch komprimiert. Dabei wird der erste Anteil der Anpresskraft durch die Zwischenlagen zwischen benachbarten Batteriezellen übertragen. Die Zwischenlagen können ein Aerogel als Bestandteil aufweisen. Aerogele haben sich als gut geeignet erwiesen, um insbesondere thermisch gut isolierende und im Hinblick auf das Zell-Swelling bezüglich der Nachgiebigkeit geeignete Zwischenlagen herzustellen.Intermediate layers are arranged between neighboring cells. The intermediate layers are elastically compressed by a first portion of the contact force. The first portion of the contact force is transferred through the intermediate layers between neighboring battery cells. The intermediate layers can contain an aerogel as a component. Aerogels have proven to be particularly suitable for producing intermediate layers that are particularly thermally well-insulated and suitable in terms of flexibility with regard to cell swelling.

Zwischen benachbarten Batteriezellen sind Abstandshalterelemente angeordnet. Über die Abstandhalterelemente wird ein zweiter Anteil der Anpresskraft zwischen benachbarten Batteriezellen übertragen. Dabei erfolgt die Einleitung der durch die Abstandhalterelemente übertragenen Anpresskraft in die Batteriezellen insbesondere über die einander zugewandten Flächenseiten benachbarter Batteriezellen. Dabei wird insbesondere durch die Anordnung der Kontaktflächen der an den Flächenseiten anliegenden Abstandshalterelemente die örtliche Verteilung der Krafteinleitung in die jeweiligen Zellgehäuse festgelegt.Spacer elements are arranged between adjacent battery cells. A second portion of the contact force is transferred between adjacent battery cells via the spacer elements. The contact force transferred by the spacer elements is introduced into the battery cells in particular via the facing surfaces of adjacent battery cells. The local distribution of the force introduction into the respective cell housings is determined in particular by the arrangement of the contact surfaces of the spacer elements lying on the surfaces.

Die Aufgabe wird insbesondere dadurch gelöst, dass das Batteriesystem derart gestaltet ist, dass der zweite Anteil der Anpresskraft zumindest zum überwiegenden Teil über die ersten Schmalseiten des jeweiligen Zellgehäuses bildende Gehäusebereiche übertragen wird. Unter einem überwiegenden Teil ist insbesondere ein Anteil von wenigstens 50 %, insbesondere wenigstens 80 % des durch die Abstandshalterelemente übertragenen zweiten Anteils der Anpresskraft zu verstehen. Es hat sich herausgestellt, dass bedingt durch den typischerweise vorherrschenden Aufbau derartiger Batteriezellen bestimmte Bereiche der Zellgehäuse besser zur Übertragung von Kräften geeignet sind als andere. Hierbei handelt es sich typischerweise um Bereiche der Zellgehäuse, die bestimmte Schmalseiten, insbesondere einander gegenüberliegende Schmalseiten, ausbilden. Die vorliegende Erfindung macht sich diesen Umstand zunutze, um eine vorteilhafte Abstützung des zweiten Anteils der Anpresskraft, der durch die Abstandhalterelemente übertragen wird, durch die Zellgehäuse zu ermöglichen.The object is achieved in particular in that the battery system is designed in such a way that the second portion of the contact pressure is transmitted at least predominantly via the housing areas forming the first narrow sides of the respective cell housing. A predominantly portion is to be understood in particular as a portion of at least 50%, in particular at least 80%, of the second portion of the contact pressure transmitted by the spacer elements. It has been found that, due to the typically prevailing structure of such battery cells, certain areas of the cell housing are better suited to transmitting forces than others. These are typically areas of the cell housing that form certain narrow sides, in particular narrow sides that lie opposite one another. The present invention takes advantage of this circumstance to enable advantageous support of the second portion of the contact pressure, which is transmitted by the spacer elements, by the cell housing.

So wird insbesondere die, zumindest weitgehende, Entkopplung der Übertragung dieses zweiten Anteils der Anpresskraft von der Übertragung des ersten Anteils der Anpresskraft, der durch die Zwischenelemente erfolgt und nach Möglichkeit durch die innerhalb der Zellgehäuse angeordneten elektrochemischen Zellen übertragen werden soll, um dem Swelling entgegenzuwirken, ermöglicht.In particular, this enables the at least extensive decoupling of the transmission of this second portion of the contact force from the transmission of the first portion of the contact force, which takes place through the intermediate elements and is to be transmitted, if possible, through the electrochemical cells arranged within the cell housings in order to counteract swelling.

Dadurch kann der Zellstapel mit einer verhältnismäßig großen Anpresskraft verspannt werden, ohne dass die auf die Zwischenlagen und die elektrochemischen Zellen wirkende Anpresskraft zu hoch wird, da nach der Kompression der Zwischenelemente auf ein bestimmtes Maß die Anpresskraft die Abstandhalterelemente die Anpresskraft aufnehmen und in hierfür besonders geeignete Gehäusebereiche einleiten. Durch eine weitere Erhöhung der Anpresskraft werden die Zwischenelemente nicht wesentlich stärker komprimiert, die von den jeweiligen Zwischenelementen übertragene erste Anteil der Anpresskraft folglich nicht wesentlich erhöht. Gleichzeitig wird durch die Abstandhalterelemente und deren Abstützung an den Zellgehäusen ein definierter Abstand zwischen benachbarten Batteriezellen vorgegeben. Hieraus resultiert eine präzise festgelegte und insbesondere auch durch das im Laufe des weiteren Betriebs auftretende Swelling nicht oder zumindest in signifikant geringerem Maße beeinflusste Position der jeweiligen Batteriezellen entlang der Stapelrichtung.This means that the cell stack can be clamped with a relatively high contact force without the contact force acting on the intermediate layers and the electrochemical cells becoming too high, since after the intermediate elements have been compressed to a certain level, the spacer elements absorb the contact force and transfer it to housing areas that are particularly suitable for this purpose. By further increasing the contact force, the intermediate elements are not compressed significantly more, and the first part of the contact force transmitted by the respective intermediate elements is therefore not increased significantly. At the same time, the spacer elements and their support on the cell housings specify a defined distance between adjacent battery cells. This results in a precisely defined position of the respective battery cells along the stack direction that is not influenced, or at least to a significantly lesser extent, by the swelling that occurs during further operation.

Die Zellgehäuse können jeweils an einer ersten Schmalseite, insbesondere an beiden ersten Schmalseiten, eine größere Wandstärke aufweisen als an ihren übrigen Flächenseiten und Schmalseiten. Aus den höheren Wandstärken resultieren insbesondere höhere mechanische Belastbarkeiten im Bereich der ersten Schmalseiten. Im Zusammenhang mit der Übertragung des überwiegenden Teils des zweiten Anteils der Anpresskraft über die erste Schmalseiten bildenden Gehäusebereiche ergibt sich so eine vorteilhafte Aufnahme der Kräfte in Bereichen der Zellgehäuse mit höheren Wandstärken.The cell housings can each have a greater wall thickness on a first narrow side, in particular on both first narrow sides, than on their other surface sides and narrow sides. The greater wall thicknesses result in higher mechanical load capacities in the area of the first narrow sides. In connection with the transmission of the majority of the second part of the contact force via the housing areas forming the first narrow sides, this results in an advantageous absorption of the forces in areas of the cell housing with greater wall thicknesses.

Die Zellgehäuse können an einer ersten Schmalseite, insbesondere an beiden ersten Schmalseiten, jeweils eine, insbesondere eingeschweißte, Zellverschlussplatte aufweisen. Derartige Gestaltungen von Zellgehäusen, bei denen an einer Schmalseite oder an zwei gegenüberliegenden Schmalseiten Zellverschlussplatten vorhanden, insbesondere eingeschweißt, sind, können im Bereich der Zellverschlussplatten eine höhere mechanische Belastbarkeit aufweisen als in anderen Bereichen des Zellgehäuses. Daher kann es vorteilhaft sein, wenn der durch die Abstandhalterelemente übertragene zweite Anteil der Anpresskraft, zumindest zum überwiegenden Teil, durch Zellverschlussplatten übertragen wird.The cell housings can each have a cell closure plate, in particular a welded-in one, on a first narrow side, in particular on both first narrow sides. Such cell housing designs, in which cell closure plates are present, in particular welded-in, on one narrow side or on two opposite narrow sides, can have a higher mechanical load capacity in the area of the cell closure plates than in other areas of the cell housing. It can therefore be advantageous if the second part of the contact pressure transmitted by the spacer elements is transmitted, at least for the most part, by cell closure plates.

Die Abstandshalterelemente können an den ersten Schmalseiten der Zellgehäuse angeordnet sein und Abstandshalterbereiche zur Übertragung des zweiten Anteils der Anpresskraft aufweisen, die sich von der ersten Schmalseite ausgehend zwischen die Flächenseiten benachbarter Batteriezellen erstrecken. Eine derartige Anordnung der Abstandshalterelemente an den Schmalseiten ermöglicht es insbesondere in vorteilhafter Weise, die Abstandshalterelemente so zu gestalten, dass sie weitere Funktionen erfüllen. Darüber hinaus lässt sich an der ersten Schmalseite insbesondere durch eine die Kanten der Batteriezelle umgreifende Gestaltung der Abstandshalterelemente deren Befestigung an den Batteriezellen vereinfachen.The spacer elements can be arranged on the first narrow sides of the cell housing and have spacer regions for transmitting the second part of the contact force, which extend from the first narrow side between the surface sides of adjacent battery cells. Such an arrangement of the spacer elements on the narrow sides makes it possible, in particular in an advantageous manner, to design the spacer elements so that they fulfill additional functions. In addition, the fastening of the spacer elements to the battery cells on the first narrow side can be simplified, in particular by designing the spacer elements so that they encompass the edges of the battery cell.

Alternativ und/oder ergänzend können jedoch auch, beispielsweise streifenförmige, Abstandshalterelemente lediglich an den Flächenseiten befestigt, beispielsweise mit diesen verklebt, sein. Derartige Abstandshalterelemente können mit anderen Worten auf die zwischen den Flächenseiten benachbarter Batteriezellen angeordneten Abstandshalterbereiche reduziert sein.Alternatively and/or additionally, however, spacer elements, for example in strip form, can only be attached to the surface sides, for example glued to them. In other words, such spacer elements can be reduced to the spacer areas arranged between the surface sides of adjacent battery cells.

Die Abstandshalterelemente können jeweils mindestens zwei Abstandshalterbereiche aufweisen, von denen sich jeweils einer im Bereich jeder der beiden Flächenseiten der Batteriezelle, an deren Schmalseite das jeweilige Abstandshalterelement angeordnet ist, zwischen die Flächenseiten benachbarter Batteriezellen erstreckt. Derartig gestaltete Abstandshalterelemente ermöglichen es, in einer einteiligen Ausführung an beiden Flächenseiten der jeweiligen Batteriezelle Abstandshalterbereiche bereitzustellen. Die Abstandshalterbereiche sind dabei insbesondere durch einen an der ersten Schmalseite der jeweiligen Batteriezelle angeordneten Verbindungsbereich miteinander verbunden und erstrecken sich insbesondere von diesem Verbindungsbereich ausgehend zwischen die Flächenseiten benachbarter Batteriezellen.The spacer elements can each have at least two spacer regions, one of which extends between the surface sides of neighboring battery cells in the region of each of the two surface sides of the battery cell, on the narrow side of which the respective spacer element is arranged. Spacer elements designed in this way make it possible to provide spacer regions on both surface sides of the respective battery cell in a one-piece design. The spacer regions are connected to one another in particular by a connecting region arranged on the first narrow side of the respective battery cell and extend in particular from this connecting region between the surface sides of neighboring battery cells.

Die Abstandshalterelemente können einstückig ausgeführt sein. Insbesondere kann es sich um Spritzgussbauteile handeln. diese können in großer Stückzahl kostengünstig und mit geringen Toleranzen hergestellt werden. Die Abstandshalterelemente können insbesondere aus einem Kunststoff sein. Insbesondere kann es sich um einen Kunststoff handeln, der ein geringes Fließverhalten unter Druck aufweist. Alternativ und/oder ergänzend kann es sich um einen mittel Licht, insbesondere mittels UV-Licht, ausgehärteten Kunststoff handeln.The spacer elements can be made in one piece. In particular, they can be injection-molded components. These can be manufactured in large quantities at low cost and with low tolerances. The spacer elements can in particular be made of a plastic. In particular, it can be a plastic that has low flow properties under pressure. Alternatively and/or additionally, it can be a plastic that is hardened using light, in particular UV light.

Insbesondere können die Anstandshalterelemente an die Batteriezellen angespritzt sein. Dies ist insbesondere in Verbindung mit einem mittels Licht bzw. UV-Licht ausgehärtetem Kunststoff in Vorteilhafterweise durchführbar, da sich dann die Drücke und Temperaturen beim Anspritzen an die Batteriezelle auf ein für die Batteriezelle verträgliches Maß reduzieren lassen. Durch das Anspritzen lassen sich Toleranzen der Batteriezellen, insbesondere in Stapelrichtung, ausgleichen.In particular, the spacer elements can be injection-molded onto the battery cells. This can be done particularly advantageously in conjunction with a plastic that is cured using light or UV light, as the pressures and temperatures when injection-molded onto the battery cell can then be reduced to a level that is tolerable for the battery cell. Injection-molded allows tolerances in the battery cells to be compensated, particularly in the stacking direction.

Alternativ und/oder ergänzend können die Abstandshalterelemente mit der Batteriezelle verklebt sein. Durch den Klebstoff kann insbesondere ein Toleranzausgleich gegeben sein. Hierbei kann insbesondere durch Klebstofffilme, die mit ihrer Dickenrichtung parallel zur Stapelrichtung orientiert sind, ein Toleranzausgleich in Richtung der Stapelrichtung erfolgen. Toleranzen in den Abmessungen der Batteriezellen könne hierbei durch die Dicke des Klebstofffilmes ausgeglichen werden.Alternatively and/or additionally, the spacer elements can be glued to the battery cell. The adhesive can in particular provide tolerance compensation. In this case, tolerance compensation in the direction of the stacking direction can be achieved in particular by adhesive films whose thickness is oriented parallel to the stacking direction. Tolerances in the dimensions of the battery cells can be compensated for by the thickness of the adhesive film.

Die Abstandshalterelemente können als Endkappen gestaltet sein. Derartig gestaltete Abstandshalterelemente können auf die Batteriezellen an der jeweiligen Schmalseite aufgesteckt sein. So lassen sich die Abstandshalterelemente leicht montieren. Alternativ und/oder ergänzend können die Abstandshalterelemente an die Batteriezellen an der jeweiligen Schmalseite angespritzt sein.The spacer elements can be designed as end caps. Spacer elements designed in this way can be plugged onto the battery cells on the respective narrow side. This makes it easy to install the spacer elements. Alternatively and/or additionally, the spacer elements can be molded onto the battery cells on the respective narrow side.

Die Abstandshalterelemente benachbarter Batteriezellen und/oder die Abstandshalterbereiche der Abstandshalterelemente benachbarter Batteriezellen können sich in Stapelrichtung aufeinander abstützen. Dabei stützen sich die Abstandshalterelemente bzw. die Abstandshalterbereiche der Abstandshalterelemente insbesondere derart aufeinander ab, dass sich die Dicken der sich aufeinander abstützenden Abstandshalterelemente und/oder Abstandhalterbereiche addieren. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise symmetrische Gestaltungen der Abstandshalterelemente realisieren und damit eine vergleichsweise universelle Verwendbarkeit von Gleichteilen an den unterschiedlichen Positionen im Zellstapel verbessern.The spacer elements of adjacent battery cells and/or the spacer regions of the spacer elements of adjacent battery cells can support one another in the stacking direction. The spacer elements or the spacer regions of the spacer elements support one another in particular in such a way that the thicknesses of the spacer elements and/or spacer regions supporting one another add up. In this way, for example, symmetrical designs of the spacer elements can be realized and thus a comparatively universal usability of identical parts at the different positions in the cell stack can be improved.

Die Abstandshalterelemente und/oder die Abstandshalterbereiche der Abstandshalteelemente können sich streifenförmig über an erste Schmalseiten angrenzende Bereiche der Flächenseiten erstrecken. Diese Zonen der Flächenseiten befinden sich typischerweise in dem Bereich des Zellgehäuses, an dem sich besonders belastbare Bereiche des Zellgehäuses, die die ersten Schmalseiten ausbilden, an diejenigen Bereiche des Zellgehäuses angrenzen bzw. in diese übergehen, die die Flächenseiten ausbilden. Eine streifenförmige Erstreckung der Abstandshalterelemente bzw. Abstandshalterbereiche über diese Bereiche der Flächenseiten führen zu einer Krafteinleitung an der resultierenden ebenfalls streifenförmigen Kontaktfläche zwischen Flächenseite und Abstandshalterbereich bzw. Abstandshalterelement, die zu einer direkten Weiterleitung der Kräfte in jene besonders belastbaren Bereiche des Zellgehäuses an der ersten Schmalseite führt.The spacer elements and/or the spacer regions of the spacer elements can extend in strip form over regions of the surface sides that border on the first narrow sides. These zones of the surface sides are typically located in the region of the cell housing where particularly resilient regions of the cell housing that form the first narrow sides border on or merge into those regions of the cell housing that form the surface sides. A strip-shaped extension of the spacer elements or spacer regions over these regions of the surface sides leads to a force being introduced at the resulting contact surface, which is also strip-shaped, between the surface side and the spacer region or spacer element, which leads to a direct transfer of the forces into those particularly resilient regions of the cell housing on the first narrow side.

Die Abstandshalterelemente oder ein Teil der Abstandshalterelemente können jeweils einen Bereich aufweisen, der hinsichtlich seiner Geometrie an einen bei dem Zusammenbau des Batteriesystems genutzten Manipulator angepasst ist. Bei einem derartigen Bereich kann es sich beispielsweise um einen Angriffsbereich für einen Greifer handeln, der beim Zusammenbau des Batteriesystems als Manipulator genutzt wird.The spacer elements or a part of the spacer elements can each have an area which is adapted in terms of its geometry to a manipulator used in assembling the battery system. Such an area can, for example, be an engagement area for a gripper which is used as a manipulator in assembling the battery system.

Alternativ und/oder ergänzend können die Abstandshalterelemente oder ein Teil der Abstandshalterelemente jeweils einen Bereich aufweisen, der hinsichtlich seiner Geometrie an eine Zellkontaktiereinheit angepasst ist. Auf diese Weise können die Abstandshalterelemente als Träger für eine derartige Zellkontaktiereinheit genutzt werden bzw. eine Zellkontaktiereinheit mittels der Abstandshalterelemente an der jeweiligen Batteriezelle befestigt werden.Alternatively and/or additionally, the spacer elements or a part of the spacer elements can each have a region that is adapted to a cell contact unit in terms of its geometry. In this way, the spacer elements can be used as a carrier for such a cell contact unit or a cell contact unit can be attached to the respective battery cell by means of the spacer elements.

Alternativ und/oder ergänzend können die Abstandshalterelemente oder ein Teil der Abstandshalterelemente jeweils einen Bereich aufweisen, der hinsichtlich seiner Geometrie an eine komplementäre Geometrie eines Bereichs eines Abstandshalterelements einer benachbarten Batteriezelle angepasst ist. Auf diese Weise kann insbesondere eine räumliche Ausrichtung der benachbarten Batteriezellen zueinander durch die Abstandshalterelemente verbessert bzw. sichergestellt werden.Alternatively and/or additionally, the spacer elements or a part of the spacer elements can each have a region which is adapted in terms of its geometry to a complementary geometry of a region of a spacer element of an adjacent battery cell. In this way, in particular, a spatial alignment of the adjacent battery cells to one another can be improved or ensured by the spacer elements.

Alternativ und/oder ergänzend können die Abstandshalterelemente oder ein Teil der Abstandshalterelemente jeweils einen Bereich aufweisen, der an einen Sensor angepasst ist. Bei dem Sensor kann es sich Beispielsweise um einen Temperatursensor handeln. Auf diese Weise können die Abstandshalterelemente als Träger für einen Sensor genutzt werden bzw. ein Sensor mittels der Abstandshalterelemente an der jeweiligen Batteriezelle befestigt werden.Alternatively and/or additionally, the spacer elements or a part of the spacer elements can each have an area that is adapted to a sensor. The sensor can be a temperature sensor, for example. In this way, the spacer elements can be used as a carrier for a sensor or a sensor can be attached to the respective battery cell using the spacer elements.

Alternativ und/oder ergänzend können die Abstandshalterelemente oder ein Teil der Abstandshalterelemente jeweils einen Bereich aufweisen, der an einen Pol einer Batteriezelle angepasst ist. Dies kann insbesondere die Kontaktierung des Pols erleichtern. Bei dem Bereich kann es sich Beispielsweise um eine Öffnung handeln. Beispielsweise kann der Pol durch die Öffnung hindurchtreten und in einfacher Weise Kontaktiert werden.Alternatively and/or additionally, the spacer elements or a part of the spacer elements can each have an area that is adapted to a pole of a battery cell. This can in particular make it easier to contact the pole. The area can be an opening, for example. For example, the pole can pass through the opening and be contacted in a simple manner.

Alternativ und/oder ergänzend können die Abstandshalterelemente oder ein Teil der Abstandshalterelemente jeweils einen Bereich aufweisen, der an ein weiteres Bauelement des Batteriesystems angepasst ist. Auf diese Weise können die Abstandshalterelemente als Träger für eine derartiges weitere Bauelement genutzt werden bzw. ein derartiges Weiteres Bauelement mittels der Abstandshalterelemente an der jeweiligen Batteriezelle befestigt werden. Alternativ und/oder ergänzend ist so auch die Befestigung der jeweiligen Batteriezelle an einem weiteren Bauelement des Batteriesystems denkbar.Alternatively and/or additionally, the spacer elements or a part of the spacer elements can each have an area that is adapted to another component of the battery system. In this way, the spacer elements can be used as a carrier for such another component or such another component can be attached to the respective battery cell by means of the spacer elements. Alternatively and/or additionally, the attachment of the respective battery cell to another component of the battery system is also conceivable.

Alternativ und/oder ergänzend können die Abstandshalterelemente oder ein Teil der Abstandshalterelemente jeweils einen Bereich aufweisen, der an Referenzpunkte eines Referenzpunktesystems angepasst ist. Der angepasste Bereiche kann hierzu insbesondere als Fläche, Loch, Langloch oder Stift gestaltet sein. Dadurch kann das Abstandshalterelement als Referenz für die Positionierung von Batteriezellen, Zellstapeln und/oder des Batteriesystems zu nutzen.Alternatively and/or additionally, the spacer elements or a part of the spacer elements can each have an area that is adapted to reference points of a reference point system. The adapted area can be designed in particular as a surface, hole, slot or pin. The spacer element can therefore be used as a reference for the positioning of battery cells, cell stacks and/or the battery system.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug mit einem vorstehend beschriebenen Batteriesystem. Das Kraftfahrzeug weist einen elektrischen Fahrantrieb auf. Der elektrische Fahrantrieb wird durch das Batteriesystem mit elektrischer Energie versorgt.The invention further relates to a motor vehicle with a battery system as described above. The motor vehicle has an electric drive. The electric drive is supplied with electrical energy by the battery system.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der 1 bis 6 schematisch näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine schematische perspektivische Darstellung einer beispielhaften Batteriezelle mit Abstandshalterelementen an den ersten Schmalseiten,
  • 2 und 3 Darstellungen der Abstandshalterelemente aus 1,
  • 4 eine Schnittdarstellung durch eine Batteriezelle entsprechend der 1 im Bereich einer ersten Schmalseite,
  • 5 eine schematische perspektivische Darstellung eines Zellstapels zu dem eine Mehrzahl Batteriezellen entsprechend der 1 zusammengefasst ist,
  • 6 eine Draufsicht auf einen Bereich des Zellstapels aus 5.
The invention is described below with reference to 1 to 6 schematically explained in more detail. Shown are:
  • 1 a schematic perspective view of an exemplary battery cell with spacer elements on the first narrow sides,
  • 2 and 3 Representations of the spacer elements from 1 ,
  • 4 a cross-sectional view of a battery cell according to the 1 in the area of a first narrow side,
  • 5 a schematic perspective view of a cell stack to which a plurality Battery cells according to the 1 is summarized,
  • 6 a top view of a section of the cell stack 5 .

Das Batteriesystem 10 weist eine Mehrzahl zu einem Zellstapel 12 zusammengefasste Batteriezellen 14 auf. Die Batteriezellen 14 können Zellgehäuse 16 aufweisen.The battery system 10 has a plurality of battery cells 14 combined to form a cell stack 12. The battery cells 14 can have cell housings 16.

Die Batteriezellen 14 weisen wiederum jeweils ein Zellgehäuse 16 auf. Weiter weisen die Batteriezellen 14 jeweils eine in dem Zellgehäuse 16 aufgenommene elektrochemische Zelle 18 auf. Dies ist insbesondere in der Schnittdarstellung in 4 zu erkennen.The battery cells 14 each have a cell housing 16. Furthermore, the battery cells 14 each have an electrochemical cell 18 accommodated in the cell housing 16. This is particularly evident in the sectional view in 4 to recognize.

Die Zellgehäuse 16 weisen, wie beispielsweise in 1 zu erkennen, eine zumindest im Wesentlichen, quaderförmige Grundform mit jeweils einander gegenüberliegenden, zumindest im Wesentlichen senkrecht, zumindest im Wesentlichen rechtwinklig zur Stapelrichtung X orientierten Flächenseiten 20, jeweils zwei einander gegenüberliegende ersten Schmalseiten 22 und jeweils zwei einander gegenüberliegende zweiten Schmalseiten 24 auf.The cell housings 16 have, as for example in 1 can be seen, an at least substantially cuboid-shaped basic shape with mutually opposite surface sides 20 oriented at least substantially vertically, at least substantially at right angles to the stacking direction X, two mutually opposite first narrow sides 22 and two mutually opposite second narrow sides 24.

Dabei sind die Batteriezellen 14 mit einer in Stapelrichtung X wirkenden Anpresskraft beaufschlagt. Dies kann beispielsweise wie im gezeigten Beispiel durch Andruckelemente 26 erfolgen.The battery cells 14 are subjected to a contact pressure acting in the stacking direction X. This can be done, for example, by means of pressure elements 26, as in the example shown.

Zwischen benachbarten Batteriezellen 14 sind Zwischenlagen 28 angeordnet. Die Zwischenlagen 28 sind durch einen ersten Anteil der Anpresskraft elastisch komprimiert. Dabei wird der erste Anteil der Anpresskraft durch die Zwischenlagen 28 zwischen benachbarten Batteriezellen 14 übertragen.Intermediate layers 28 are arranged between adjacent battery cells 14. The intermediate layers 28 are elastically compressed by a first portion of the contact force. The first portion of the contact force is transmitted through the intermediate layers 28 between adjacent battery cells 14.

Die die Zwischenlagen 28 sind insbesondere in der 6 dargestellt.The intermediate layers 28 are particularly in the 6 shown.

Ein zweiter Teil der Anpresskraft wird über Abstandshalterelemente 30 zwischen benachbarten Batteriezellen 14 übertragen. Dabei ist das Batteriesystem 10 derart gestaltet, dass der zweite Anteil der Anpresskraft zumindest zum überwiegenden Teil über die ersten Schmalseiten 22 des jeweiligen Zellgehäuses 16 bildende Gehäusebereiche übertragen wird.A second part of the contact pressure is transmitted via spacer elements 30 between adjacent battery cells 14. The battery system 10 is designed such that the second part of the contact pressure is transmitted at least predominantly via the housing areas forming the first narrow sides 22 of the respective cell housing 16.

Wie im gezeigten Beispiel können die Zellgehäuse 16 jeweils an beiden ersten Schmalseiten 22 jeweils eine größere Wandstärke aufweisen als an ihren übrigen Flächenseiten 20 und Schmalseiten 24. Die Zellgehäuse 16 können hierzu an ihren ersten beiden Schmalseiten 22 insbesondere eingeschweißte Zellverschlussplatten 32 aufweisen. Dies ist insbesondere in der 4 zu erkennen.As in the example shown, the cell housings 16 can each have a greater wall thickness on both first narrow sides 22 than on their other surface sides 20 and narrow sides 24. For this purpose, the cell housings 16 can have, in particular, welded cell closure plates 32 on their first two narrow sides 22. This is particularly the case in the 4 to recognize.

Die Abstandshalterelemente 30 können wie im gezeigten Beispiel an den ersten Schmalseiten 22 der Zellgehäuse 16 angeordnet sein. Zur Übertragung der Anpresskraft können die Abstandshalterelemente 30 wie im gezeigten Beispiel Abstandshalterbereiche 34 aufweisen, die sich von der ersten Schmalseite 22 ausgehend zwischen die Flächenseiten 20 benachbarter Batteriezellen 14 erstrecken. Dies ist insbesondere in den 4 und 6 zu erkennen. Wie im gezeigten Beispiel können die Abstandshalterelemente 30 jeweils zwei Abstandshalterbereiche 34 aufweisen, von denen sich jeweils einer im Bereich jeder der beiden Flächenseiten 20 der Batteriezelle 14, an deren Schmalseite 22 das jeweilige Abstandshalterelement 30 angeordnet ist, zwischen die Flächenseiten 20 benachbarter Batteriezellen 14 erstreckt. Dies ist ebenfalls insbesondere in den 4 und 6 dargestellt. Wie im gezeigten Beispiel können die Abstandshalterelemente 30 in diesem Zusammenhang jeweils einen die Abstandshalterelemente 34 verbindenden Verbindungsbereich 36 aufweisen.The spacer elements 30 can be arranged on the first narrow sides 22 of the cell housings 16, as in the example shown. To transmit the contact pressure, the spacer elements 30 can have spacer regions 34, as in the example shown, which extend from the first narrow side 22 between the surface sides 20 of adjacent battery cells 14. This is particularly the case in the 4 and 6 As in the example shown, the spacer elements 30 can each have two spacer areas 34, one of which extends in the area of each of the two surface sides 20 of the battery cell 14, on the narrow side 22 of which the respective spacer element 30 is arranged, between the surface sides 20 of adjacent battery cells 14. This is also particularly evident in the 4 and 6 As in the example shown, the spacer elements 30 can in this context each have a connecting region 36 connecting the spacer elements 34.

Wie im gezeigten Beispiel können sich die die Abstandshalterbereiche 34 der Abstandshalterelemente 30 benachbarter Batteriezellen 14 in Stapelrichtung X aufeinander abstützen. Dabei können sich die Dicken der sich aufeinander abstützenden Abstandshalterbereiche 34 wie im gezeigten Beispiel addieren.As in the example shown, the spacer regions 34 of the spacer elements 30 of adjacent battery cells 14 can support one another in the stacking direction X. The thicknesses of the spacer regions 34 supporting one another can be added together, as in the example shown.

Wie im gezeigten Beispiel können sich die Abstandshalterbereiche 34 der Abstandhalterelemente 30 streifenförmig über an erste Schmalseiten 22 angrenzende Bereiche der Flächenseiten 20 erstrecken. Dies ist insbesondere in den 1 und 4 zu erkennen. Auch in 3 sind die streifenförmigen, an den Flächenseiten 20 anliegenden Flächen der Abstandshalterbereiche 34 zu erkennen.As in the example shown, the spacer areas 34 of the spacer elements 30 can extend in strip form over areas of the surface sides 20 adjacent to the first narrow sides 22. This is particularly the case in the 1 and 4 to recognize. Also in 3 the strip-shaped surfaces of the spacer regions 34 adjacent to the surface sides 20 can be seen.

Wie im gezeigten Beispiel können die Abstandshalterelemente 30 jeweils einen Bereich 38 aufweisen, der hinsichtlich seiner Geometrie an einen Pol 40 der jeweiligen Batteriezelle 14 angepasst ist.As in the example shown, the spacer elements 30 can each have a region 38 which is adapted in terms of its geometry to a pole 40 of the respective battery cell 14.

Wie im gezeigten Beispiel kann der Bereich 38 als Öffnung, insbesondere in einem Verbindungsbereich 36 des jeweiligen Abstandshalterelements 30, gestaltet sein. Die Pole 40 können wie im gezeigten Beispiel durch die als Öffnungen ausgeführten angepassten Bereiche 38 der Abstandshalterelemente 30 hindurchtreten.As in the example shown, the region 38 can be designed as an opening, in particular in a connecting region 36 of the respective spacer element 30. As in the example shown, the poles 40 can pass through the adapted regions 38 of the spacer elements 30 designed as openings.

Wie im gezeigten Beispiel können die Abstandshalterelemente 30 als Endkappen gestaltet sein, die auf die Batteriezellen 14 an den jeweiligen Schmalseiten 22 aufgesteckt und/oder an die Batteriezellen 14 an der jeweiligen Schmalseite 22, 24 angespritzt sind. Auf diese Weise lassen sich die Abstandshalterelemente 30 in einfacher Weise montieren.As in the example shown, the spacer elements 30 can be designed as end caps that are placed on the battery cells 14 at the respective Narrow sides 22 are plugged on and/or molded onto the battery cells 14 on the respective narrow side 22, 24. In this way, the spacer elements 30 can be mounted in a simple manner.

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 realization 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 competent person skilled in the art.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010
BatteriesystemBattery system
1212
ZellstapelCell stack
1414
BatteriezellenBattery cells
1616
ZellgehäuseCell housing
1818
elektrochemische Zelleelectrochemical cell
2020
FlächenseitenSurface pages
2222
erste Schmalseitenfirst narrow sides
2424
zweite Schmalseitensecond narrow sides
2626
AndruckelementPressure element
2828
ZwischenlagenIntermediate layers
3030
AbstandshalteelementSpacer element
3232
ZellverschlussplattenCell closure plates
3434
AbstandshaltebereicheSocial distancing areas
3636
VerbindungsbereichConnection area
3838
Bereich, angepasstArea, adjusted
4040
Pol Pole
XX
StapelrichtungStacking direction
YY
RichtungDirection
ZZ
RichtungDirection

Claims (10)

Batteriesystem (10) mit einer Mehrzahl zu einem Zellstapel zusammengefasster Batteriezellen (14), wobei die Batteriezellen (14) jeweils ein Zellgehäuse (16) und eine in dem Zellgehäuse (16) aufgenommene elektrochemische Zelle (18) aufweisen, wobei die Zellgehäuse (16) eine, zumindest im Wesentlichen, quaderförmige Grundform mit jeweils einander gegenüberliegenden, zumindest im Wesentlichen, rechtwinklig zur Stapelrichtung orientierten Flächenseiten (20), jeweils zwei einander gegenüberliegenden ersten Schmalseiten (22) und jeweils zwei einander gegenüberliegenden zweiten Schmalseiten (24) aufweisen, wobei die Batteriezellen (14) mit einer in Stapelrichtung (X) wirkenden Anpresskraft beaufschlagt sind, wobei zwischen benachbarten Batteriezellen (14) durch einen ersten Anteil der Anpresskraft elastisch komprimierte Zwischenlagen (28) angeordnet sind, wobei der erste Anteil der Anpresskraft durch die Zwischenlagen (28) zwischen benachbarten Batteriezellen (14) übertragen wird, wobei zwischen benachbarten Batteriezellen (14) Abstandshalterelemente (30) angeordnet sind, wobei über die Abstandshalterelemente (30) ein zweiter Anteil der Anpresskraft zwischen benachbarten Batteriezellen (14) übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriesystem (10) derart gestaltet ist, dass der zweite Anteil der Anpresskraft zumindest zum überwiegenden Teil über die ersten Schmalseiten (22) des jeweiligen Zellgehäuses (16) bildende Gehäusebereiche übertragen wird.Battery system (10) with a plurality of battery cells (14) combined to form a cell stack, wherein the battery cells (14) each have a cell housing (16) and an electrochemical cell (18) accommodated in the cell housing (16), wherein the cell housings (16) have an at least substantially cuboidal basic shape with mutually opposite surface sides (20) oriented at least substantially at right angles to the stacking direction, two mutually opposite first narrow sides (22) and two mutually opposite second narrow sides (24), wherein the battery cells (14) are subjected to a contact force acting in the stacking direction (X), wherein elastically compressed intermediate layers (28) are arranged between adjacent battery cells (14) by a first portion of the contact force, wherein the first portion of the contact force is transmitted through the intermediate layers (28) between adjacent battery cells (14), wherein spacer elements (30) are arranged between adjacent battery cells (14), wherein Spacer elements (30) a second portion of the contact pressure is transmitted between adjacent battery cells (14), characterized in that the battery system (10) is designed such that the second portion of the contact pressure is transmitted at least predominantly via housing areas forming the first narrow sides (22) of the respective cell housing (16). Batteriesystem (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellgehäuse (16) jeweils an einer ersten Schmalseite (22), insbesondere an beiden ersten Schmalseiten (22), eine größere Wandstärke aufweisen als an ihren übrigen Flächenseiten (20) und Schmalseiten (24).Battery system (10) according to Claim 1 , characterized in that the cell housings (16) each have a greater wall thickness on a first narrow side (22), in particular on both first narrow sides (22), than on their other surface sides (20) and narrow sides (24). Batteriesystem (10) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellgehäuse (16) an einer ersten Schmalseite (22), insbesondere an beiden ersten Schmalseiten (22), jeweils eine, insbesondere eingeschweißte, Zellverschlussplatte (32)aufweisen.Battery system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the cell housings (16) each have a cell closure plate (32), in particular a welded-in one, on a first narrow side (22), in particular on both first narrow sides (22). Batteriesystem (10) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalterelemente (30) an den ersten Schmalseiten (20) der Zellgehäuse (16) angeordnet sind und Abstandshalterbereiche (34) zur Übertragung des zweiten Anteils der Anpresskraft aufweisen, die sich von der ersten Schmalseite (22) ausgehend zwischen die Flächenseiten (20) benachbarter Batteriezellen (14) erstrecken.Battery system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the spacer elements (30) are arranged on the first narrow sides (20) of the cell housings (16) and have spacer regions (34) for transmitting the second portion of the contact force, which extend from the first narrow side (22) between the surface sides (20) of adjacent battery cells (14). Batteriesystem (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalterelemente (30) jeweils mindestens zwei Abstandshalterbereiche (34) aufweisen, von denen sich jeweils einer im Bereich jeder der beiden Flächenseiten (20) der Batteriezelle (14), an deren Schmalseite (22, 24) das jeweilige Abstandshalterelement (30) angeordnet ist, zwischen die Flächenseiten (20) benachbarter Batteriezellen (14) erstreckt.Battery system (10) according to Claim 4 , characterized in that the spacer elements (30) each have at least two spacer regions (34), one of which extends in the region of each of the two surface sides (20) of the battery cell (14), on the narrow side (22, 24) of which the respective spacer element (30) is arranged, between the surface sides (20) of adjacent battery cells (14). Batteriesystem (10) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Abstandshalterelemente (30) benachbarter Batteriezellen (14) und/oder die Abstandshalterbereiche (34) der Abstandshalterelemente (30) benachbarter Batteriezellen (14) in Stapelrichtung (X) aufeinander abstützen, insbesondere derart, dass sich die Dicken der sich aufeinander abstützenden Abstandshalterelemente (30) und/oder Abstandshalterbereiche (34) addieren.Battery system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the spacer elements (30) of adjacent battery cells (14) and/or the spacer region surface (34) of the spacer elements (30) of adjacent battery cells (14) are supported on one another in the stacking direction (X), in particular such that the thicknesses of the spacer elements (30) and/or spacer regions (34) supported on one another add up. Batteriesystem (10) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalterelemente (30) und/oder die Abstandshalterbereiche (34) der Abstandshalterelemente (30) sich streifenförmig über an erste Schmalseiten (22) angrenzende Bereiche der Flächenseiten (20) erstrecken.Battery system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the spacer elements (30) and/or the spacer regions (34) of the spacer elements (30) extend in strip form over regions of the surface sides (20) adjacent to first narrow sides (22). Batteriesystem (10) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalterelemente (30) oder ein Teil der Abstandshalterelemente (30) jeweils einen Bereich (38) aufweisen, der hinsichtlich seiner Geometrie angepasst ist an: • einen bei dem Zusammenbau des Batteriesystems (10) genutzten Manipulator, • Referenzpunkte eines Referenzpunktsystems, • eine Zellkontaktiereinheit, • eine komplementäre Geometrie eines Bereichs eines Abstandshalteelements (30) einer benachbarten Batteriezelle (14), • einen Sensor, insbesondere einen Temperatursensor, • einen Pol (40) einer Batteriezelle (14) und/oder • ein weiteres Bauelement des Batteriesystems (10).Battery system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the spacer elements (30) or a part of the spacer elements (30) each have a region (38) which is adapted in terms of its geometry to: • a manipulator used in the assembly of the battery system (10), • reference points of a reference point system, • a cell contacting unit, • a complementary geometry of a region of a spacer element (30) of an adjacent battery cell (14), • a sensor, in particular a temperature sensor, • a pole (40) of a battery cell (14) and/or • another component of the battery system (10). Batteriesystem (10) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalterelemente (30) als Endkappen gestaltet sind, die insbesondere auf die Batteriezellen (14) an der jeweiligen Schmalseite (22, 24) aufgesteckt und/oder an die Batteriezellen (14) an der jeweiligen Schmalseite (22, 24) angespritzt sind.Battery system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the spacer elements (30) are designed as end caps which are in particular plugged onto the battery cells (14) on the respective narrow side (22, 24) and/or are injection-molded onto the battery cells (14) on the respective narrow side (22, 24). Kraftfahrzeug mit einem Batteriesystem (10) nach einem der vorigen Ansprüche und einem elektrischen Fahrantrieb, wobei der elektrische Fahrantrieb durch das Batteriesystem (10) mit elektrischer Energie versorgt wird.Motor vehicle with a battery system (10) according to one of the preceding claims and an electric drive, wherein the electric drive is supplied with electrical energy by the battery system (10).
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019211253A1 (en) 2019-07-29 2021-02-04 Elringklinger Ag Galvanic cells and battery modules
US20220247040A1 (en) 2019-06-28 2022-08-04 Sanyo Electric Co., Ltd. Power supply device, and electric vehicle and power storage device comprising power supply device
DE102021125528A1 (en) 2021-10-01 2023-04-06 Audi Aktiengesellschaft Cell separating device for spacing two adjacent battery cells in a battery module and battery module and motor vehicle

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220247040A1 (en) 2019-06-28 2022-08-04 Sanyo Electric Co., Ltd. Power supply device, and electric vehicle and power storage device comprising power supply device
DE102019211253A1 (en) 2019-07-29 2021-02-04 Elringklinger Ag Galvanic cells and battery modules
DE102021125528A1 (en) 2021-10-01 2023-04-06 Audi Aktiengesellschaft Cell separating device for spacing two adjacent battery cells in a battery module and battery module and motor vehicle

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