DE202021004343U1 - Batteriemodul und Batteriepack, das dieses Modul einschließt - Google Patents

Batteriemodul und Batteriepack, das dieses Modul einschließt Download PDF

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Abstract

Batteriemodul, umfassend:
einen Batteriezellenstapel, in dem eine Vielzahl von Batteriezellen gestapelt sind,
einen Modulrahmen, der so angeordnet ist, dass er den Batteriezellenstapel umhüllt,
einen Sammelschienenrahmen, der so angeordnet ist, dass er die vordere und die hintere Oberfläche des Batteriezellenstapels abdeckt, der vom Modulrahmen freiliegt, und
eine Endplatte, die so angeordnet ist, dass sie den Sammelschienenrahmen abdeckt,
wobei der Modulrahmen einen unteren Rahmen zur Abdeckung des unteren Teils und der beiden seitlichen Oberflächen des Batteriezellenstapels und eine obere Platte zur Abdeckung des oberen Teils des Batteriezellenstapels umfasst, und
wobei mindestens ein Zusammenbauführungsteil an einer Kante des unteren Rahmens ausgebildet ist, der mit der oberen Platte gekoppelt ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Querverweis auf verwandte Anmeldung(en)
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2020-0052264 , die am 29. April 2020 beim koreanischen Amt für geistiges Eigentum eingereicht wurde und deren Offenbarung durch Verweis hierin in vollem Umfang aufgenommen ist.
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Batteriemodul und ein Batteriepack, das dasselbe einschließt, und insbesondere auf ein Batteriemodul, das eine verbesserte Zusammenbaueigenschaft aufweist, und ein Batteriepack, das dasselbe einschließt.
  • Stand der Technik
  • Sekundärbatterien, die leicht für verschiedene Produktgruppen einsetzbar sind und elektrische Eigenschaften wie eine hohe Energiedichte aufweisen, finden universelle Anwendung nicht nur für eine tragbare Vorrichtung, sondern auch für ein Elektrofahrzeug oder ein Hybrid-Elektrofahrzeug, ein Energiespeichersystem oder ähnliches, das von einer elektrischen Antriebsquelle angetrieben wird. Eine solche Sekundärbatterie zieht die Aufmerksamkeit als neue umweltfreundliche Energiequelle zur Verbesserung der Energieeffizienz auf sich, da sie den primären Vorteil bietet, dass sie den Einsatz fossiler Brennstoffe deutlich reduziert und außerdem keinerlei Nebenprodukte bei der Verwendung von Energie erzeugt.
  • Kleine mobile Vorrichtungen verwenden eine oder mehrere Batteriezellen pro Vorrichtung, während mittelgroße oder große Vorrichtungen wie Fahrzeuge eine hohe Energie und eine große Kapazität benötigen. Daher wird ein mittelgroßes oder großes Batteriemodul verwendet, das eine Vielzahl von elektrisch miteinander verbundenen Batteriezellen aufweist.
  • Das mittlere oder große Batteriemodul wird vorzugsweise so hergestellt, dass es möglichst geringe Abmessungen und ein möglichst geringes Gewicht aufweist. Aus diesem Grund wird in der Regel eine prismatische Batterie, eine beutelförmige Batterie oder dergleichen, die mit hoher Integration gestapelt werden kann und ein geringes Gewicht im Verhältnis zur Kapazität aufweist, als Batteriezelle des mittleren oder großen Batteriemoduls verwendet. Zum Schutz des Batteriezellenstapels vor externen Stößen, Hitze oder Vibrationen kann das Batteriemodul einen Modulrahmen einschließen, bei dem eine vordere Oberfläche und eine hintere Oberfläche geöffnet sind, um den Batteriezellenstapel in einem Innenraum unterzubringen.
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Batteriemodul veranschaulicht, das einen Modulrahmen gemäß dem Stand der Technik aufweist. 2 ist eine Querschnittsansicht entlang der xz-Ebene von 1.
  • Gemäß 1 und 2 kann das Batteriemodul einen Modulrahmen 10 einschließen, bei dem eine vordere Oberfläche und eine hintere Oberfläche geöffnet sind, um den Batteriezellenstapel 12 abzudecken, der durch Stapeln einer Vielzahl von Batteriezellen 11 gebildet wird, sowie Endplatten 20, die so angeordnet sind, dass sie die vordere Oberfläche und die hintere Oberfläche des Modulrahmens 10 abdecken. Der Modulrahmen 10 kann einen U-förmigen Rahmen 10a und eine obere Platte 10b zum Abdecken eines offenen oberen Teils des U-förmigen Rahmens 10a einschließen. Der U-förmige Rahmen 10a kann ein unteres Teil 10a1 zur Abdeckung der unteren Oberfläche des Batteriezellenstapels 12 und zwei Seitenoberflächenteile 10a2 mit einer Struktur aufweisen, die von beiden Seiten des unteren Teils 10a1 nach oben hervorragt. Die Endplatte 20 kann eine Frontplatte 20a zur Abdeckung einer Seite des Modulrahmens 10 und eine Rückplatte 20b zur Abdeckung der anderen Seite des Modulrahmens 10 einschließen.
  • Um ein solches Batteriemodul zu bilden, kann in einem Zustand, in dem der Batteriezellenstapel 12 innerhalb des Modulrahmens 10 montiert ist, eine Schweißung oder ähnliches ausgeführt werden, um den U-förmigen Rahmen 10a und die obere Platte 10b des Modulrahmens 10 zu koppeln. Zu dieser Zeit können beim Montageprozess, bei dem die obere Platte 10b auf den U-förmigen Rahmen 10a aufgesetzt wird, Montagefehler auftreten. Insbesondere, wenn ein Schweißteil WP zwischen der oberen Platte 10b und dem seitlichen Oberflächenteil des U-förmigen Rahmens 10a gebildet wird, kann eine Führung für die Montageausrichtung fehlen, was zu Mängeln führen kann. Insbesondere ist, wie in 2 gezeigt, aufgrund der Dickentoleranz der Batteriezelle 11 das seitliche Oberflächenteil 10a2 des U-förmigen Rahmens 10a verbreitert, so dass die Wahrscheinlichkeit groß ist, dass Montagefehler auftreten.
  • Es besteht daher die Notwendigkeit, eine Technik zu entwickeln, die diese Probleme des Stands der Technik lösen kann.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Ein Ziel der vorliegenden Offenbarung ist es, ein Batteriemodul mit einer verbesserten Montageeigenschaft und ein Batteriepack, das dieses Modul einschließt, bereitzustellen.
  • Das technische Problem, das durch Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung gelöst werden soll, ist jedoch nicht auf die oben beschriebenen Probleme beschränkt und kann im Rahmen der in der vorliegenden Offenbarung eingeschlossenen technischen Idee auf verschiedene Weise erweitert werden.
  • Technische Lösung
  • Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein Batteriemodul bereitgestellt, das Folgendes umfasst:
    • einen Batteriezellenstapel, in dem eine Vielzahl von Batteriezellen gestapelt sind, einen Modulrahmen, der so angeordnet ist, dass er den Batteriezellenstapel umhüllt, einen Sammelschienenrahmen, der so angeordnet ist, dass er die vordere und die hintere Oberfläche des Batteriezellenstapels abdeckt, der von dem Modulrahmen freiliegt, und eine Endplatte, die so angeordnet ist, dass sie den Sammelschienenrahmen abdeckt, wobei der Modulrahmen einen unteren Rahmen zum Abdecken des unteren Teils und beider seitlicher Oberflächen des Batteriezellenstapels und eine obere Platte zum Abdecken des oberen Teils des Batteriezellenstapels einschließt, und wobei mindestens ein Zusammenbauführungsteil an einer Kante des unteren Rahmens ausgebildet ist, der mit der oberen Platte gekoppelt ist.
  • Der untere Rahmen kann ein unteres Teil einschließen, das den unteren Teil des Batteriezellenstapels trägt, sowie zwei seitliche Oberflächen-Teile, die sich von beiden Enden des unteren Teils nach oben erstrecken, und der Zusammenbauführungsteil kann an einer oberen Kante des seitlichen OberflächenTeils ausgebildet sein.
  • Der Zusammenbauführungsteil kann ein vorstehendes Stützteil einschließen, das in eine Richtung vorsteht.
  • In der oberen Platte kann eine Rille ausgebildet sein, in der das Stützteil des Zusammenbauführungsteil montiert ist.
  • Eine Breite des seitlichen Oberflächenteils kann größer sein als eine Breite des Stützteils.
  • Die Rille kann eine Struktur aufweisen, bei der eine Seitenkante der Kante der oberen Platte geöffnet ist.
  • Das Stützteil kann auf einer Seite der Kante des seitlichen Oberflächenteils in horizontaler Richtung ausgebildet sein.
  • Das Stützteil kann ein Biegeteil einschließen.
  • Das Biegeteil kann in eine Richtung gebogen sein, in der das Stützteil hervorsteht und mit dem seitlichen Oberflächenteil verbunden ist.
  • Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein Batteriepack bereitgestellt, das das vorstehend aufgeführte Batteriemodul umfasst.
  • Vorteilhafte Wirkungen
  • Nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist auf dem Modulrahmen eine schlitzförmige Zusammenbauführungsstruktur ausgebildet, die eine falsche Ausrichtung beim Zusammenbau des Modulrahmens verhindert. Durch eine solche Verbesserung der Montageeigenschaft kann verhindert werden, dass beim Koppeln des Modulrahmens durch Schweißen Schweißfehler auftreten.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
    • 1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Batteriemodul veranschaulicht, das einen Modulrahmen nach dem Stand der Technik aufweist;
    • 2 ist eine Querschnittsansicht entlang der xz-Ebene von 1;
    • 3 ist eine perspektivische Explosionsansicht zur Veranschaulichung eines Batteriemoduls nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
    • 4 ist eine perspektivische Ansicht, die einen unteren Rahmen veranschaulicht, der in das Batteriemodul von 3 eingeschlossen ist;
    • 5 ist eine perspektivische Ansicht, die eine obere Platte veranschaulicht, die in das Batteriemodul von 3 eingeschlossen ist;
    • 6 ist eine perspektivische Teilansicht, die den Zusammenbau-Teil der oberen Platte und des unteren Rahmens im Batteriemodul nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
    • 7 ist eine perspektivische Teilansicht, die einen Zusammenbau-Teil einer oberen Platte und eines unteren Rahmens in einem Batteriemodul nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht; und
    • 8 ist eine perspektivische Teilansicht, die den Zusammenbau-Teil der oberen Platte und des unteren Rahmens im Batteriemodul nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
  • Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
  • Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben, sodass sie von Fachleuten leicht implementiert werden können. Die vorliegende Offenbarung kann auf verschiedene Weise modifiziert werden und ist nicht auf die hierin dargestellten Ausführungsformen beschränkt.
  • Eine Beschreibung von Teilen, die nicht mit der Beschreibung in Zusammenhang stehen, wird hierin aus Gründen der Klarheit weggelassen, und gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Elemente in der gesamten Beschreibung.
  • Ferner sind in den Zeichnungen die Größe und Dicke der einzelnen Elemente der Einfachheit halber willkürlich veranschaulicht, und die vorliegende Offenbarung ist nicht unbedingt auf die in den Zeichnungen veranschaulichten Elemente beschränkt. In den Zeichnungen sind die Dicken der Schichten, Regionen usw. zur Verdeutlichung übertrieben dargestellt. In den Zeichnungen sind die Dicken einiger Schichten und Regionen aus Gründen der Übersichtlichkeit übertrieben dargestellt.
  • Des Weiteren versteht es sich, dass, wenn ein Element, beispielsweise eine Schicht, ein Film, eine Region oder eine Platte, als „auf“ oder „über“ einem anderen Element bezeichnet wird, kann es sich direkt auf dem anderen Element befinden oder es können auch dazwischenliegende Elemente vorhanden sein. Wird dagegen ein Element als „direkt auf“ einem anderen Element bezeichnet, so bedeutet dies, dass keine anderen Elemente dazwischen liegen. Ferner bedeutet das Wort „auf“ oder „über“, dass es auf oder unter einem Referenzabschnitt angeordnet ist, und bedeutet nicht unbedingt, dass es am oberen Ende des Abschnitts in Gegenrichtung der Schwerkraft angeordnet ist.
  • Ferner bedeutet in der gesamten Beschreibung die Bezeichnung eines Abschnitts als eine bestimmte Komponente „einschließend“, dass der Abschnitt ferner andere Komponenten einschließen kann, ohne die anderen Komponenten auszuschließen, sofern nicht anders angegeben.
  • Ferner wird in der gesamten Beschreibung von „planar“ gesprochen, wenn ein Zielabschnitt von der Oberseite aus betrachtet wird, und von „querschnittsweise“, wenn ein Zielabschnitt von der Seite eines senkrecht geschnittenen Querschnitts betrachtet wird.
  • 3 ist eine perspektivische Explosionsansicht zur Veranschaulichung eines Batteriemoduls nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • Gemäß 3 schließt das Batteriemodul nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung einen Batteriezellenstapel 100, in dem mehrere Batteriezellen 110 gestapelt sind, einen Modulrahmen 200, der so angeordnet ist, dass er den Batteriezellenstapel 100 umschließt, einen Sammelschienenrahmen 400, der so angeordnet ist, dass er die vordere und hintere Oberfläche des Batteriezellenstapels 100 abdeckt, und eine Endplatte 600 ein, die so angeordnet ist, dass sie die Außenseite des Sammelschienenrahmens 400 auf der Grundlage des Batteriezellenstapels 100 abdeckt.
  • Die Batteriezelle 110 nach der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist eine sekundäre Batterie und kann als beutelartige Sekundärbatterie konfiguriert sein. Eine solche Batteriezelle 110 kann aus einer Vielzahl von Zellen bestehen, und die Vielzahl der Batteriezellen 110 kann so aufeinander gestapelt werden, dass sie elektrisch miteinander verbunden sind und so den Batteriezellenstapel 100 bilden. Die Vielzahl von Batteriezellen 110 kann jeweils eine Elektrodenanordnung, ein Zellengehäuse und eine Elektrodenleitung, die aus der Elektrodenanordnung herausragt, einschließen.
  • Auf dem Sammelschienenrahmen 400 können eine Sammelschiene 411 und ein Verbinder 500 montiert sein. Der Verbinder 500 kann Spannung und Temperatur von Sammelschienen oder Thermistoren, die auf dem Sammelschienenrahmen 400 montiert sind, erfassen und an ein Batteriemanagementsystem (BMS) senden. Unter den Sammelschienenrahmen 400, die an der vorderen und hinteren Oberfläche des Batteriezellenstapels 100 ausgebildet sind, ist ein erster Verbinder 510 in dem Sammelschienenrahmen 400 ausgebildet, der sich an der vorderen Oberfläche des Batteriezellenstapels 100 befindet, und ein zweiter Verbinder 520 kann an dem Sammelschienenrahmen 400 ausgebildet sein, der sich an der hinteren Oberfläche des Batteriezellenstapels 100 befindet.
  • Üblicherweise ist der Verbinder nur in einem Teil des Sammelschienenrahmens der beiden Sammelschienenrahmen an der vorderen und hinteren Oberfläche des Batteriezellenstapels 100 vorhanden, und der Teil des Sammelschienenrahmens, in dem der Verbinder nicht ausgebildet ist, sendet über ein flexibles Flachkabel Spannungs- und Temperaturmessdaten an den Verbinder, der sich auf der gegenüberliegenden Seite des Batteriezellenstapels befindet. Da sich das flexible Flachkabel an der oberen Seite des Batteriezellenstapels befindet, waren zu dieser Zeit ein Schritt zur Montage des flexiblen Flachkabels und ein Schritt zur Bestätigung, ob es ein Problem bei der Verbindung durch das flexible Flachkabel gibt, separat erforderlich.
  • Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung sind der erste und der zweite Verbinder 510 und 520 getrennt auf jeder Seite der Sammelschienenrahmen 400 ausgebildet, die auf der vorderen und der hinteren Oberfläche des Batteriezellenstapels 100 ausgebildet sind, wodurch die über den auf jedem Sammelschienenrahmen 400 ausgebildeten Verbinder gemessene Spannung und Temperatur in beide Richtungen an das BMS gesendet werden können, ohne dass das flexible Flachkabel separat montiert werden muss. Dadurch können die Herstellungskosten des Batteriemoduls gesenkt und die Struktur des Batteriemoduls vereinfacht werden. Darüber hinaus kann der Prozess der Montage des flexiblen Flachkabels und der Prozess der Bestätigung einer schlechten Verbindung entfallen und der Herstellungsprozess des Batteriemoduls vereinfacht werden.
  • Der Batteriezellenstapel 100 ist im Modulrahmen 200 angeordnet. Nach der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung schließt der Modulrahmen 200 einen unteren Rahmen 210 ein, der die untere Oberfläche und beide seitlichen Oberflächen des Batteriezellenstapels 100 abdeckt, sowie eine obere Platte 220, die die obere Oberfläche des Batteriezellenstapels 100 abdeckt.
  • In einem Zustand, in dem der Sammelschienenrahmen 400 an der vorderen und hinteren Oberfläche des Batteriezellenstapels 100 montiert ist, kann der Batteriezellenstapel 100 auf dem unteren Rahmen 210 angeordnet werden. Danach kann die obere Platte 220 montiert werden, um den oberen Teil des Batteriezellenstapels 100 abzudecken. Zu dieser Zeit kann der Batteriezellenstapel 100 durch die Befestigung der oberen Platte 220 und des unteren Rahmens 210 stabil im Inneren des Modulrahmens 200 angeordnet werden.
  • Der untere Rahmen 210 des Modulrahmens 200, der den Batteriezellenstapel 100 aufnimmt, kann ein U-förmiger Rahmen sein. Der U-förmige Rahmen 210 kann einen unteren Teil 210a und zwei seitliche Oberflächenteile 210b einschließen, die sich von beiden Enden des unteren Teils 210a nach oben erstrecken. Das untere Teil 210a kann die untere Oberfläche (die der z-Achse entgegengesetzten Richtung) des Batteriezellenstapels 100 abdecken, und das seitliche Oberflächenteil 210b kann beide seitlichen Oberflächen (in Richtung der x-Achse und in der entgegengesetzten Richtung) des Batteriezellenstapels 100 abdecken.
  • Die obere Abdeckung 220 kann aus einer einzigen plattenförmigen Struktur bestehen, die die vom U-förmigen Rahmen 210 umschlossene untere Oberfläche und die verbleibende obere Oberfläche (in Richtung der Z-Achse) mit Ausnahme der beiden seitlichen Oberflächen umschließt. Die obere Abdeckung 220 und der U-förmige Rahmen 210 können in einem Zustand, in dem die entsprechenden Randabschnitte aneinander anliegen, durch Schweißen oder dergleichen gekoppelt werden, wodurch eine Struktur gebildet wird, die den Batteriezellenstapel 120 vertikal und horizontal abdeckt. Der Batteriezellenstapel 120 kann durch die obere Abdeckung 220 und den U-förmigen Rahmen 210 physisch geschützt werden. Zu diesem Zweck können die obere Abdeckung 220 und der U-förmige Rahmen 210 ein Metallmaterial einschließen, das eine vorbestimmte Festigkeit aufweist.
  • Wie zuvor unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben, kann in einem Zustand, in dem der Batteriezellenstapel 100 innerhalb des Modulrahmens 200 montiert ist, ein Schweißvorgang oder ähnliches ausgeführt werden, um den U-förmigen Rahmen 210 und die obere Platte 220 des Modulrahmens 200 zu koppeln. Zu dieser Zeit müssen der U-förmige Rahmen 210 und die obere Platte 220 zur Bildung eines geschweißten Teils so befestigt werden, dass die Kopplungsflächen des seitlichen Oberflächenteils 210b und der oberen Platte 220 des U-förmigen Rahmens 210 einander entsprechen. Der U-förmige Rahmen 210 und die obere Platte 220 können jedoch nur begrenzt so befestigt werden, dass sie eng aneinander liegen, was dazu führt, dass das Schweißen nicht reibungslos ausgeführt werden kann.
  • Ferner kann eine Laserschweißung zum Schweißen ausgeführt werden, und innere Teile, einschließlich Batteriezellen, können durch den Laser selbst oder durch Schweißspritzer, die während des Schweißprozesses eindringen, beschädigt werden. Tritt zu dieser Zeit ein Montagefehler im Prozess des Aufsetzens der oberen Platte 220 auf den U-förmigen Rahmen 210 auf, kann auch die Schweißlinie falsch ausgerichtet sein, was zu den Schweißfehlern führt. Außerdem strömen viel mehr Schweißspritzer in das Batteriemodul, wo sich die Batteriezellen befinden, was ein größeres Problem darstellen kann.
  • Um diese Probleme zu verringern, weist das Batteriemodul nach der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung einen unteren Rahmen mit einer schlitzartigen Zusammenbauführungsstruktur auf, wodurch die Montageeigenschaften des unteren Rahmens und der oberen Platte verbessert und Schweißfehler entsprechend verhindert werden können. Dies wird anhand von 4 bis 6 detailliert beschrieben.
  • 4 ist eine perspektivische Ansicht, die einen unteren Rahmen veranschaulicht, der Teil des Batteriemoduls von 3 ist. 5 ist eine perspektivische Ansicht, die eine obere Platte veranschaulicht, die Teil des Batteriemoduls von 3 ist. 6 ist eine perspektivische Teilansicht, die den Zusammenbau-Teil der oberen Platte und des unteren Rahmens im Batteriemodul nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
  • Gemäß 4 kann nach der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ein Zusammenbauführungsteil 210G an der oberen Kante des seitlichen Oberflächenteils 210b des U-förmigen Rahmens 210 ausgebildet sein. Mindestens ein Zusammenbauführungsteil 210G kann an einer oberen Endkante des seitlichen Oberflächenteils 210b des U-förmigen Rahmens 210 ausgebildet sein. Die Vielzahl der Zusammenbauführungsteile 210G kann so geformt sein, dass sie voneinander getrennt sind und einen vorbestimmten Abstand aufweisen.
  • Der Zusammenbauführungsteil 210G nach der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann ein vorstehendes Stützteil 210P einschließen, das in Richtung der z-Achse vorsteht.
  • Gemäß 5 kann in der oberen Platte 220 nach der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Rille 220S ausgebildet sein, die dem in dem U-förmigen Rahmen 210 gebildeten Zusammenbauführungsteil 210G entspricht. Die Rille 220S kann eine Struktur aufweisen, die in die obere Platte 220 in Richtung der z-Achse von einem angrenzenden Abschnitt an den beiden Kanten der oberen Platte 220 eindringt, so dass der Zusammenbauführungsteil 210G des U-förmigen Rahmens 210 mit der oberen Platte 220 zusammengebaut werden kann. Die Rille 220S kann eine Form haben, die dem Stützteil 210P des Zusammenbauführungsteil 210G entspricht, und kann verschiedene Formen aufweisen, z. B. ein Rechteck und einen Kreis.
  • Unter Bezugnahme auf 5 und 6 kann das Stützteil 210P, das am seitlichen Oberflächenteil 210b des unteren Rahmens 210 ausgebildet ist, in die Rille 220S, die an der oberen Platte 220 ausgebildet ist, eingesetzt werden. Die Breite des Stützteils 210P, die entlang der x-Achse definiert ist, kann schmaler sein als die Breite des seitlichen Oberflächenteils 210b des unteren Rahmens 210, die entlang der x-Achse definiert ist, sodass die Montage in einem Zustand ausgeführt wird, in dem der seitliche Oberflächenteil und eine seitliche Oberfläche der oberen Platte aufeinander ausgerichtet sind. Die hierin verwendete Richtung der x-Achse kann dieselbe sein wie die Richtung, in der die Batteriezellen 110 von 3 gestapelt sind, die Richtung der y-Achse kann senkrecht zu der Richtung sein, in der die Batteriezellen 110 gestapelt sind, und die Richtung der z-Achse kann senkrecht zur xy-Ebene sein.
  • Nach der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann durch die Festlegung der Positionen in Richtung der x-Achse und der y-Achse nicht nur die Montageeigenschaft, sondern auch die Haltbarkeit des Batteriemoduls verbessert werden.
  • Wie in 3 gezeigt, wird bei einem großflächigen Modul, bei dem die Anzahl der gestapelten Batteriezellen 110, wie in dem Batteriezellenstapel 100 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, größer ist als die Anzahl der Batteriezellen 11 in dem in 2 dargestellten Batteriezellenstapel 12, die Länge des Batteriemoduls in horizontaler Richtung vergrößert. Das großflächige Modul weist eine Struktur auf, bei der die Länge des Batteriemoduls in horizontaler Richtung vergrößert ist, sodass die Last aus dem mittleren Bereich groß wird und die Möglichkeit einer Biegeverformung hoch ist. Hier kann die Länge in horizontaler Richtung eine Länge in einer Richtung bedeuten, in der die Batteriezellen gestapelt sind. Aufgrund der Biegeverformung kann die Kopplungsstruktur des U-förmigen Rahmens 210 und der oberen Platte 220 je nach den Nutzungsbedingungen des Batteriemoduls falsch ausgerichtet sein, aber nach der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Kopplungshaltekraft des U-förmigen Rahmens 210 und der oberen Platte 220 durch eine starke Fixierung der Positionen in den beiden Richtungen der x-Achse und der y-Achse verbessert werden.
  • Wie in 3 gezeigt, kann das Batteriemodul nach der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ferner eine Endplatte 600 einschließen, die so angeordnet ist, dass sie die vordere und die hintere Oberfläche des Batteriezellenstapels 100 abdeckt. Das im Inneren angeordnete Batteriezellenlaminat 100 kann über den oben beschriebenen Modulrahmen 200 physisch geschützt werden. Die Endplatte 600 kann an der vorderen Oberfläche (in Richtung der y-Achse) und an der hinteren Oberfläche (in Richtung der y-Achse) des Batteriezellenstapels 100 angebracht sein. Die Endplatte 600 ist so geformt, dass sie den Batteriezellenstapel 100 abdeckt und den Batteriezellenstapel 100 und andere elektrische Komponenten vor äußeren Einflüssen physisch schützen kann.
  • Im Übrigen können sich der Sammelschienenrahmen 400, an dem die Sammelschiene 411 montiert ist, und eine isolierende Abdeckung zur elektrischen Isolierung usw. zwischen dem Batteriezellenstapel 100 und der Endplatte 600 befinden, auch wenn dies nicht speziell veranschaulicht ist.
  • 7 ist eine perspektivische Teilansicht, die einen Zusammenbau-Teil einer oberen Platte und eines unteren Rahmens in einem Batteriemodul nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
  • Gemäß 7 kann der seitliche Oberflächenteil 210b' des unteren Rahmens teilweise maschinell bearbeitet sein, um den seitlichen Oberflächenteil 210b' zu bilden, der einen L-förmigen Querschnitt aufweist, der in der yz-Ebene geschnitten ist. Der seitliche Oberflächenteil 210b' ist ein Zusammenbauführungsteil, der ein vorstehendes Stützteil 210P' einschließen kann, das an einer oberen Kante des seitlichen Oberflächenteils 210b' ausgebildet ist. In der oberen Platte 220' nach der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist auf einer Seite in y-Richtung eine Rille 220S' ausgebildet, und die Rille 220S' kann eine Struktur aufweisen, bei der eine Seite in y-Richtung geöffnet ist. Mit anderen Worten kann die Rille 220S' an einer Seitenkante der oberen Platte 220' geöffnet sein.
  • Das Stützteil 210P' nach der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann auf einer Seite des seitlichen Oberflächenteils 210b' in Richtung der y-Achse ausgebildet sein. Das Stützteil 220P' kann in die Rille 220S' der oberen Platte 220' eingebaut werden, während der seitliche Oberflächenteil 210b' in eine Richtung entgegengesetzt zur y-Achse bewegt wird. Zu dieser Zeit kann der Zusammenbau in einem Zustand ausgeführt werden, in dem der seitliche Oberflächenteil 210b' und eine seitliche Oberfläche der oberen Platte 220' zueinander ausgerichtet sind. Mit anderen Worten kann das Stützteil 210P' auf einer Seite der Kante in horizontaler Richtung des seitlichen Oberflächenteils 210b' ausgebildet sein. Dabei kann die horizontale Richtung mit der Richtung der y-Achse identisch sein.
  • 8 ist eine perspektivische Teilansicht, die den Zusammenbau-Teil der oberen Platte und des unteren Rahmens im Batteriemodul nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
  • Die Ausführungsform von 8 ist fast identisch mit der Ausführungsform von 7, und nur Teile, die Unterschiede aufweisen, werden im Folgenden beschrieben. Mit Ausnahme der folgenden Unterschiede können alle in der Ausführungsform von 7 beschriebenen Inhalte auf die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung angewendet werden.
  • Unter Bezugnahme auf 8 kann das seitliche Oberflächenteil 210b' des unteren Rahmens nach der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ein Stützteil 210P'' einschließen, das ein Biegeteil 210B durch eine Biegearbeit aufweist. Das Biegeteil 210B kann in eine Richtung gebogen sein, in der das Stützteil 210P' hervorsteht, um mit dem seitlichen Oberflächenteil 210b' verbunden zu werden. Das seitliche Oberflächenteil 210b'' dient als Zusammenbauführungsteil, der ein vorstehendes, an der oberen Kante des Seitenteils 210b'' ausgebildetes Stützteil 210P'' einschließen kann. In der oberen Platte 220' nach der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist auf einer Seite in y-Richtung eine Rille 220S' ausgebildet, und die Rille 220S' kann eine Struktur aufweisen, bei der eine Seite in y-Richtung geöffnet ist.
  • Das Stützteil 210P'' nach der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann auf einer Seite des seitlichen Teils 210b'' in Richtung der y-Achse ausgebildet sein, und das Stützteil 220P'' kann in die Rille 220S' der oberen Platte 220' eingebaut werden, während der seitliche Oberflächenteil 210b'' in der der y-Achse entgegengesetzten Richtung bewegt wird. Zu dieser Zeit kann der Zusammenbau in einem Zustand ausgeführt werden, in dem der Seitenabschnitt 210b'' und eine Seite der oberen Platte 220' aufeinander ausgerichtet sind.
  • Im Übrigen können ein oder mehrere Batteriemodule nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung in einem Gehäuse verpackt werden, um ein Batteriepack zu bilden. Das Batteriepack kann zusammen mit verschiedenen Steuerungs- und Schutzsystemen wie einem Batterie-Management-System (BMS) und einem Kühlsystem zu einem Batteriepack montiert werden.
  • Das vorstehend aufgeführte Batteriemodul oder das Batteriepack, das dasselbe einschließt, kann für verschiedene Vorrichtungen verwendet werden. Diese Vorrichtungen können bei Fahrzeugen wie Elektrofahrrädern, Elektrofahrzeugen und Hybrid-Elektrofahrzeugen eingesetzt werden und können auf verschiedene Vorrichtungen angewendet werden, die eine sekundäre Batterie verwenden können, ohne darauf beschränkt zu sein.
  • Obwohl bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung oben beschrieben wurden, ist der Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht darauf beschränkt, und Änderungen und Verbesserungen, die von Fachleuten unter Verwendung des Grundkonzepts der vorliegenden Offenbarung vorgenommen werden und die in den folgenden Ansprüchen definiert sind, gehören ebenfalls zum Umfang der vorliegenden Offenbarung.
  • Beschreibung der Bezugszeichen
    • 200
    Modulrahmen
    210
    Unterer Rahmen
    210G
    Zusammenbauführungsteil
    210P
    Stützteil
    220
    Obere Platte
    220S
    Rille
  • 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
    • KR 1020200052264 [0001]

Claims (10)

  1. Batteriemodul, umfassend: einen Batteriezellenstapel, in dem eine Vielzahl von Batteriezellen gestapelt sind, einen Modulrahmen, der so angeordnet ist, dass er den Batteriezellenstapel umhüllt, einen Sammelschienenrahmen, der so angeordnet ist, dass er die vordere und die hintere Oberfläche des Batteriezellenstapels abdeckt, der vom Modulrahmen freiliegt, und eine Endplatte, die so angeordnet ist, dass sie den Sammelschienenrahmen abdeckt, wobei der Modulrahmen einen unteren Rahmen zur Abdeckung des unteren Teils und der beiden seitlichen Oberflächen des Batteriezellenstapels und eine obere Platte zur Abdeckung des oberen Teils des Batteriezellenstapels umfasst, und wobei mindestens ein Zusammenbauführungsteil an einer Kante des unteren Rahmens ausgebildet ist, der mit der oberen Platte gekoppelt ist.
  2. Batteriemodul nach Anspruch 1, wobei: der untere Rahmen einen unteren Teil umfasst, der den unteren Teil des Batteriezellenstapels trägt, und zwei seitliche Oberflächenteile, die sich von beiden Enden des unteren Teils nach oben erstrecken, und der Zusammenbauführungsteil an einer oberen Kante des seitlichen Oberflächenteils ausgebildet ist.
  3. Batteriemodul nach Anspruch 2, wobei: der Zusammenbauführungsteil ein vorstehendes, Stützteil umfasst, das in eine Richtung vorsteht.
  4. Batteriemodul nach Anspruch 3, wobei: eine Rille, in der das Stützteil des Zusammenbauführungsteils montiert ist, in der oberen Platte ausgebildet ist.
  5. Batteriemodul nach Anspruch 4, wobei: eine Breite des seitlichen Oberflächenteils größer ist als eine Breite des Stützteils.
  6. Batteriemodul nach Anspruch 4, wobei: die Rille eine Struktur aufweist, bei der eine Seitenkante der Kante der oberen Platte geöffnet ist.
  7. Batteriemodul nach Anspruch 6, wobei: das Stützteil an einer Seite der Kante des seitlichen Oberflächenteils in horizontaler Richtung ausgebildet ist.
  8. Batteriemodul nach Anspruch 6, wobei: das Stützteil ein Biegeteil umfasst.
  9. Batteriemodul nach Anspruch 8, wobei: das Biegeteil in eine Richtung gebogen ist, in der das Stützteil hervorsteht und mit dem seitlichen Oberflächenteil verbunden ist.
  10. Batteriepack, das das Batteriemodul nach Anspruch 1 umfasst.
DE202021004343.8U 2020-04-29 2021-03-11 Batteriemodul und Batteriepack, das dieses Modul einschließt Active DE202021004343U1 (de)

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