EP4169115A1 - Akkumulatormodul - Google Patents

Akkumulatormodul

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Publication number
EP4169115A1
EP4169115A1 EP22712339.5A EP22712339A EP4169115A1 EP 4169115 A1 EP4169115 A1 EP 4169115A1 EP 22712339 A EP22712339 A EP 22712339A EP 4169115 A1 EP4169115 A1 EP 4169115A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
accumulator
accumulator module
filter mat
cells
battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22712339.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Schnakenberg
Guido Schmülling
Konstantin Schaller
Lars Hollenbrink
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commeo GmbH
Original Assignee
Commeo GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commeo GmbH filed Critical Commeo GmbH
Publication of EP4169115A1 publication Critical patent/EP4169115A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/211—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/271—Lids or covers for the racks or secondary casings
    • H—ELECTRICITY
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    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
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    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
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    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/503—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the shape of the interconnectors
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    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/533—Electrode connections inside a battery casing characterised by the shape of the leads or tabs
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to a battery module with a multiple number of battery cells.
  • Battery modules with a plurality of battery cells are known per se, for example from EP 3 472 877 A, EP 3472 878 A or EP 3475 998 A.
  • one object of the present invention is to specify a rechargeable battery module that is improved in this respect and has a plurality of rechargeable battery cells.
  • Accumulator modules which are designed in a special way to reduce the risk of fire, are known, for example, from WO 2019/121641 A, WO 2020/047846 A, DE 102014 012 568 A, DE 102018 133 426 A1, EP 2430 682 B, US 2019/140233 A, KR 102072 098 B, DE 102019 120 708 A1, DE 20 2014 008 336 U and US 2017 /0214 103 A known.
  • Encapsulated accumulator modules have a gas-tight housing that is closed on all sides and are primarily intended for use in the automotive sector.
  • a multilayer thermal insulation element for the thermal insulation of a battery is proposed first and foremost. This comprises at least one heat-resistant fiber layer.
  • a group of battery cells referred to there as battery cells
  • the thermal insulation element is located between individual battery cells or between groups of battery cells. Another thermal insulation element is located across the entire surface above the battery cells. An opening is provided in the thermal insulation element located above the battery cells for the gas outlet.
  • WO 2020/047846 A also discloses a multi-layer thermal insulation element for the thermal insulation of an accumulator module. This is also intended for use in or on a housing of the battery module and between individual battery cells.
  • the accumulator module proposed in DE 102014 012 568 A has the accumulator cells (galvanic cells) in a dimensionally stable casing with an internal separating device. The casings have openings through which gases produced when a galvanic cell fails can escape after passing through the separating device. The openings impose an outflow direction on the exiting gases.
  • the material of the separating device should adsorb particles carried along by the gases escaping. In the flow direction of the escaping gases, there is also a breakdown barrier which is permeable to the escaping gases and which, however, holds back glowing particles or flames carried along by the gases.
  • the accumulator module proposed in EP 2430 682 B (referred to there as a battery unit) comprises a stack of flat cells between which there are cooling plates which have at least one angled edge, the edges of neighboring cooling plates being angled in the same direction and partially overlapping one another , with which gas escaping from a cell is to be deflected to the side.
  • the accumulator module proposed in US 2019/140233 A comprises a plurality of round cells aligned parallel to one another, the round cells being surrounded by a thermal insulation material, the thermal insulation material between the round cells having channels for air to flow through, but also for hot gases escaping in the event of damage .
  • the object mentioned at the outset is achieved according to the invention by means of a battery, referred to here and below as an accumulator module, with the features of claim 1 .
  • the accumulator module (the battery) has a housing and in the Ge housing a plurality of rechargeable battery cells (battery cells). the Battery cells each have at least one weak point--in principle, it is known per se.
  • the Ak kumulatormodul also has in the housing - so inside the housing - a cover layer above the battery cells.
  • the special feature of the battery module proposed here consists, on the one hand, in the type of cover layer, which comprises at least one fully gas-permeable and fully flame-retardant filter mat section and which is placed inside the housing of the battery module below a housing upper part that allows gas to escape from the interior of the battery module, and on the other hand other in the position of the or each filter mat section relative to the weak points of the cells comprised by the accumulator module Ak.
  • the upper housing part which allows gas to escape from the interior of the accumulator module, preferably has large-area openings, openings, bores, slots or the like. In the event of damage, this causes the gas to escape from inside the accumulator module.
  • the gas escapes first through the at least one fully gas-permeable and fully flameproof filter mat section and then through the openings, breakthroughs, holes, slots or the like in the upper part of the housing.
  • the openings, openings, bores, slots or the like are permanently open in the sense of enabling gas to escape, unlike a valve or the like, for example.
  • a weak point in a battery cell is, for example, a defined function of the cell housing, i.e. a predetermined breaking point, or a function of an integrated component, such as a valve, or the technically weakest point of a ner respective outer casing (outer shell) of a battery cell le.
  • gas usually very hot gas, escapes from the battery cell in the area of a failing weak point.
  • the region of a transition between a casing of the battery cell and a metal tab that penetrates the casing and acts as a contact element is a weak point.
  • the respective weak point of a battery cell is not necessarily an objective feature of a battery cell, even if the reason for a weak point can be, for example, a notch or the like in the casing or a section of the casing of the battery cell.
  • the weak point results from a material transition, namely from the transition from the material of the casing to the material of the metal tab. In the event of a pressure increase inside the battery cell, this area is the technically weakest point of the battery cell, so that designating this area as a weak point is justified.
  • Other battery cells for example round cells or prismatic cells, also have material or construction-related weak points.
  • the cover layer comprises precisely one or at least one filter mat section which is gas-permeable over the entire surface and flame-proof over the entire surface.
  • the cover layer comprises precisely one or at least one filter mat section which is gas-permeable over the entire surface and flame-proof over the entire surface.
  • this is located over the full area and evenly spaced above all (all) or essentially all weak points of the battery cells comprised by the battery module.
  • filter mat section over the weak points of all or essentially all of the battery cells included in the accumulator module, in particular either over one or each individual weak point or over essentially all weak points exactly one filter mat section or over one or more groups of weak points exactly a filter mat section, so that a filter mat section is located evenly spaced over all or at least essentially over all weak points.
  • Mixed configurations are possible, such that there is exactly one filter mat section over at least one individual weak point and/or exactly one filter mat section over at least one group of weak points. If the at least one filter mat section is placed over essentially all weak points, i.e.
  • the filter mat section or a filter mat section is evenly spaced from the weak points over which it is located, in that the distances from each weak point to the filter mat section are the same or at least essentially the same, ie in the range of position-dependent tolerances.
  • the cover layer thus comprises at least one special filter mat section with the properties mentioned.
  • the filter mat section can be so large that it forms the entire top layer. Otherwise, the at least one filter mat section is integrated into the cover layer or connected to the cover layer and extends in the plane of the cover layer.
  • the cover layer can comprise exactly one filter mat section, for example a strip-shaped filter mat section, or a plurality of individual filter mat sections, which are integrated into the cover layer, for example, along a line or in a matrix-like manner.
  • the or each filter mat section is placed as close as possible to these weak points, namely as close as possible to the weak points of all the batteries included in the accumulator module.
  • the or each filter mat section is placed as close as possible to the areas of the accumulator cells with the respective material transitions described above. Hot gas escaping from a weak point thus arrives as quickly as possible, namely by the shortest route, to the filter mat section or sections located above the weak point, passes through it and flows out of the accumulator module.
  • the relative terms “above” and “above” are based on the fact that in a damage event, gas escaping in the area of a weak point is very hot and therefore rises. The rise takes place inside the accumulator module.
  • the cover layer with the at least one filter mat section is located there over the battery cells and is evenly spaced from their weak points. In the event of damage, the gas rises inside the accumulator module from a battery cell in relation to the cover layer in a lower area of the accumulator module to the cover layer in relation to the battery cells in an upper area of the accumulator module, i.e. rises upwards.
  • the special feature of the proposed rechargeable battery module is that within the housing and above the rechargeable battery cells, the weak points of all rechargeable battery cells included in the rechargeable battery module are tenabitess are each fully covered.
  • the or each filter mat section acts as a fire protection element and is fully gas permeable and fully flameproof.
  • the or each filter mat section therefore allows gases that are produced inside the accumulator module, in particular hot gases that escape from a battery cell in the event of damage, to pass through.
  • the or each filter mat section completely holds back any flames that may arise inside the accumulator module and does not let them through (flame-proof).
  • the advantage of the proposed accumulator module lies in the guidance of any gases that may escape (in the event of damage, gases escaping from one battery cell or from several battery cells). Because of their temperature, such gases rise inside the accumulator module and thus reach the cover layer located above the accumulator cells and the at least one filter mat section located there. Because the cover layer uses the at least one filter mat section to completely cover the weak points of all the battery cells included in the accumulator module, rising gases reach the at least one filter mat section and from there out of the accumulator module as quickly as possible by simply rising. With exactly one filter mat section, the rising gases reach the area of the filter mat section located directly above the affected weak point by rising. If there are several filter mat sections, the rising gases reach the filter mat section located above the affected weak point by ascending.
  • the advantage of the proposed accumulator module is that the or each filter mat section is gas-permeable over its entire surface.
  • a needle mat for example, can be used as a material for this, in particular a needle mat based on SiO 2 glass fibers. Irrespective of which battery cell of the battery module gases escape from in the event of damage, they can flow out of the battery module through the gas-permeable at least one filter mat section without additionally burdening neighboring battery cells or other heat-sensitive components such as cables, printed circuit boards, etc. with thermal energy. Irrespective of which battery cell releases gases in the event of damage, these gases always take the shortest route upwards within the battery module, i.e.
  • the advantage of the proposed accumulator module is, furthermore, that the or each filter mat section, in addition to full-surface gas permeability, is also full-surface flameproof. In any case, if gases released inside the accumulator module ignite, long flames will not escape to the outside.
  • the fire protection guaranteed in this way generally prevents danger to people and property in the area of the accumulator module, in that in the event of damage escaping gases in the accumulator module rise (and can rise) by the shortest possible route to the cover layer and there through the at least one filter mat section and out of the battery module. This prevents other battery cells of the same accumulator module from going through, or at least delays it.
  • This fire protection for an individual accumulator module also prevents (prevents or at least delays) a thermal runaway of individual or several accumulator cells of one or several possible adjacent further accumulator modules and thus prevents or delays a potentially dangerous chain reaction.
  • the all-over flame arrestance of the at least one filter mat section naturally includes the fact that the or each filter mat section is non-combustible or at least difficult to ignite.
  • a non-combustible or at least flame-retardant material is, for example, a needle fleece, in particular a needle fleece based on SiO2 glass fibers, for example a needle fleece made from drawn, amorphous silicate fibers with an SiO2 content greater than 94% and a proportion of 1 -3% aluminum dioxide, considered.
  • the at least one filter mat section of the cover layer does not function as a thermal insulation element intended for thermal insulation. ment, but on the contrary as a passage element, namely as a passage element for gases that may arise in the event of damage, with the outflow of such possibly very hot gases through the at least one filter mat section and out of the accumulator module, specifically also cooling of the accumulator module takes place.
  • the battery module proposed here has exactly one cover layer with a flat or at least essentially flat extension, which extends above all the battery cells included in the battery module and which has at least one filter mat section with the properties described above.
  • the battery module proposed here is primarily provided with a cover layer that covers/covers all battery cells. This difference compared to the prior art is particularly well suited for pointing out that the proposed accumulator module covering the battery cells by means of the cover layer and the at least one filter mat section there can also be referred to as covering the battery cells.
  • the covering of the battery cells caused by the cover layer therefore expressly means no direct contact with the battery cells.
  • this includes battery cells in the form of so-called pouch cells. These have their weak point in the area of a transition between a casing of the rechargeable battery cell and a metal tab that passes through the casing and acts as a contact element.
  • Exactly one filter mat section of the cover layer is placed in the immediate vicinity of the weak points of all battery cells (pouch cells) included in the battery module. If there are several filter mat sections, these are placed in the immediate vicinity of each weak point of all battery cells (pouch cells) included in the accumulator module (exactly one filter mat section over each weak point and/or exactly one filter mat section over groups of weak points). In this way, the advantages described above are also guaranteed in the case of an accumulator module equipped with pouch cells.
  • the accumulator module preferably includes the accumulator cells, in particular in the form of so-called pouch cells, in the housing in a vertical orientation and in layers next to one another.
  • the metal tabs of all battery cells that act as contact elements (poles) point upwards inside the battery module and are all located in an area inside the battery module that is referred to as the contact area to distinguish it, because the metal tabs in this area are also in contacted in this area.
  • this contact area is subdivided by bulkheads and the bulkheads and the contact area are completely covered by the cover layer and the at least one filter mat section it includes.
  • each two adjacent bulkheads form a chimney-like channel in the direction of the top layer immediately above and the at least one filter mat section there.
  • the bulkheads in the contact area prevent rising gases from spreading horizontally.
  • the accumulator cells are combined in pairs to form cell packages and all of the cell packages enclosed by the accumulator module are pressed between two end plates belonging to the accumulator module.
  • Each bulkhead ie the wall elements segmenting the contact area, is aligned (aligned or at least substantially aligned) with an intermediate layer between the cell stacks.
  • exactly as many bulkheads can be provided in the contact area as there are partitions between the cell stacks. then one bulkhead is exactly aligned with each intermediate layer.
  • the number of bulkheads can also be less than the number of partitions. Then the bulkheads are still aligned with an intermediate layer, but in the case of individual intermediate layers there is no bulkhead flush with this.
  • the bulkheads are regularly spaced along the cell stacks compressed between the end plates.
  • the metal tabs of the battery cells can be contacted by means of comb-like contact elements, in which the comb-like structure results from the fact that they have a plurality of contact fingers, and can be contacted by means of these contact elements when the battery module is ready for operation contacted.
  • the contact elements grip the contact area from the side. Only the contact fingers are then located there, and a part of the contact elements connecting the contact fingers is located at the outermost edge of the contact area or entirely or at least partially outside the contact area. This leaves the contact area as free as possible for rising gases in the event of damage. Rising gases can therefore continue to reach the top layer and at least one filter mat section as directly as possible.
  • the contact area that remains as free as possible for rising gases also ensures that undesirable formation of vortices in the rising gases largely does not occur.
  • the bulkheads also prevent ultimately unavoidable forming vortices in the rising gases horizontal spread of the rising gases.
  • this has a functional space for heat-sensitive electronic components, printed circuit boards, lines and the like.
  • the functional space is sealed off from the contact area, in which gases arising in the event of damage rise to the cover layer and to the at least one filter mat section located there.
  • the foreclosure is preferably provided by means of an end plate delimiting the accumulator module core on one side.
  • FIG. 1 shows an accumulator module
  • FIG. 2 shows the accumulator module according to FIG. 1 with essential components in an exploded view
  • FIG. 3 shows a battery module core located inside the battery module according to FIG. 1 with end plates attached on both sides,
  • FIG. 5 shows an individual battery cell, namely a battery cell in the form of a pouch cell
  • FIG. 6 shows the accumulator module core with the accumulator cells (pouch cells) contained therein and with contact elements intended for contacting the accumulator cells,
  • FIGS. 9 and 10 an accumulator module according to the principle of the accumulator module according to FIG. 1 to FIG. 6 and with accumulator cells in the form of prismatic cells
  • 11 shows an accumulator module according to the principle of the accumulator module according to FIG. 1 to FIG. 6 and with accu cells in the form of round cells
  • FIGS. 9 and 10 an accumulator module according to the principle of the accumulator module according to FIG. 1 to FIG. 6 and with accumulator cells in the form of prismatic cells
  • 11 shows an accumulator module according to the principle of the accumulator module according to FIG. 1 to FIG. 6 and with accu cells in the form of round cells
  • FIGS
  • FIG. 13 shows a battery cell in the form of a prismatic cell or a battery cell in the form of a round cell.
  • FIG. 1 and FIG. 2 show an example of an embodiment of the battery module 10 proposed here.
  • the illustration in FIG. 1 shows the battery module 10 in an isometric view and with a closed housing 12.
  • the illustration in FIG. 2 shows the battery module 10 from FIG. 1 and includes essential components in an exploded view.
  • the housing 12 of the accumulator module 10 has several housing parts 12-1, 12-2, 12-3, 12-4, namely at least one upper housing part 12-1, one lower housing part 12-2 and two housing side parts/side walls 12 -3, 12-4.
  • the housing 12 has at least in the upper and lower housing parts 12-1, 12-2 large surface cooling fins, in particular cooling fins on the entire outer surface of the upper and/or lower housing part 12-1, 12-2.
  • the upper housing part 12-1 is permanently permeable to gases from the interior of the accumulator module 10 over a large area, i.e. due to the number, distribution and/or size of the Openings, penetrations, bores, slits or the like prevent gas escaping from the interior over a large area and ners of the accumulator module 10.
  • the accumulator module 10 shown is therefore an open accumulator module 10 in the sense of the distinction mentioned at the outset.
  • the accumulator module 10 has a plurality of accumulator cells 14 (FIG. 5).
  • the housing 12 can be closed on a front face and a rear face by means of a respective cover 16, 18 and is closed by means of these covers 16, 18 in the operational state.
  • the cover 16 on the front face has openings for contact elements for electrically conductive contacting of the accumulator module 10 .
  • the front face is accordingly also referred to as the connector side.
  • the rear face is referred to as the visible side.
  • a cover layer 20 in the form of a filter mat section 22 Inside the housing 12 and below the housing upper part 12-1 there is a cover layer 20, in the embodiment shown a cover layer 20 in the form of a filter mat section 22 (in the embodiment shown in FIG. 2 the cover layer 20 and filter mat section 22 are therefore the same) .
  • Exactly one filter mat section 22 is located over its full area above all battery cells 14 encompassed by battery module 10 and consequently also above all weak points 56 encompassed by battery cells 14 (see FIG. 5); the filter mat section 22 covers the battery cells 14 contained by the accumulator module 10 and their weak points 56 over the entire surface (covers the battery cells 14 contained by the accumulator module 10 and their weak points 56 on the entire surface).
  • the or each filter mat section 22 is gas-permeable over the entire surface—ie over its entire surface. In the event of damage from the rechargeable battery cells 14 or a rechargeable battery cell 14 de Gases, in particular combustible gases, reach the filter mat section 22 or the respective filter mat section 22 directly from the location of the gas outlet, i.e. a weak point 56, and can pass through it over the entire surface and are not held back by the or the respective filter mat section 22. In addition, such gases escape through the upper housing part 12-1, which is permeable over a large area.
  • the or each filter mat section 22 is also fully flameproof. The or each filter mat section 22 allows gases to pass through, but prevents flames from passing through.
  • any flames that may have arisen in the event of damage namely flames that have arisen in the interior of the accumulator module 10 , do not escape from the accumulator module 10 due to the at least one filter mat section 22 .
  • gases released can escape through the at least one filter mat section 22 and then through the upper housing part 12-1, and the escape of the gases serves to prevent or at least delay a thermal runaway of further accumulator cells 14 in the Inside the accumulator module 10 and generally the explosion protection.
  • An accumulator module core 24 is located inside the housing 12 and between its side walls 12-3, 12-4.
  • the accumulator module core 24 is the combination of the accumulator cells 14 comprised by the accumulator module 10.
  • the accumulator cells 14 are arranged there in a vertical (upright) ; vertical/upright in the direction of the upper housing part 12-1) orientation placed next to one another in layers, as is made particularly clear by the illustrations in FIG. 3 and FIG.
  • the accumulator module core 24 is bounded on both of its end faces by a respective end plate 26, 28 (front end plate 26, rear end plate 28).
  • the illustrations in FIG. 3 and FIG. 4 show the accumulator module core 24 alone, ie without the surrounding housing parts 12-1, 12-2, 12-3, 12-4, on the one hand (FIG.
  • the accumulator module core 24 includes a plurality of accumulator cells 14, specifically accumulator cells 14 in the form of so-called pouch cells.
  • the illustration in FIG. 4 shows that two such battery cells 14 are combined to form a cell pack 40 (package of two battery cells 14; pack of two pouch cells).
  • the battery module core 24 comprises a total of fourteen cell packs 40, i.e. twenty-eight battery cells 14.
  • the accumulator module 10 namely its accumulator module core 24, comprises the cell packs 40 and the accumulator cells 14 each of which are contained in a vertical orientation.
  • the battery cells 14 are placed next to each other in layers, resulting in a sequence of battery cells 14 (a line of battery cells 14; a line of cell packs 40).
  • the string of cell stacks 40 with the intermediate layers 42 lying in between is closed off on both sides by means of an end plate 26, 28 in each case. Between each end plate 26, 28 and the cell stack 40 immediately adjacent thereto there is also an intermediate layer 42, which is basically optional.
  • the rechargeable battery cells 14 are pressed between the end plates 26, 28 and in the pressed state the side walls 12-3, 12-4 are connected to the end plates 26, 28, in particular screwed onto the end plates 26, 28.
  • the fixed length of the side walls 12-3, 12-4 defines the (in the axial
  • the remaining housing parts i.e. at least the upper and lower housing parts 12-1, 12-2, are detachable with the or each adjacent housing part and/or with the battery module core 24 connectable, for example by screwing ben.
  • the battery cells 14 included in the battery module core 24 and any intermediate layers 42 together have a length, namely a length measured in the axial direction of the battery module 10 .
  • At least the side walls 12-3, 12-4 were of a suitable length, namely a length at which the battery cells 14 are received between the end plates 26, 28 in a press fit; the battery cells 14 are pressed by the end plates 26, 28 (by means of the end plates 26, 28) and between the end plates 26, 28.
  • the representation in FIG. 5 shows a single battery cell 14 in the embodiment as a pouch cell in an isometric representation.
  • the battery cell 14 (and thus each of the Akkumu lator module 10 included battery cell 14) has two contacts 50, 52 (positive pole 50, negative pole 52) and each two contacts te 50, 52 come from the inside of the battery cell 14 through an envelope 54 of the battery cell 14 to the outside and rise la rule-like (metal tab 50, 52) over an upper edge of the Ak kuzelle 14.
  • the area of the passage of the metal tabs 50, 52 through the Enclosure 54 of the battery cell 14 can be considered a weak point 56 of such a battery cell 14, namely a battery cell 14 in the form of a pouch cell.
  • the area of this material is the technically weakest point of the battery cell 14, especially when there is increased gas development in the battery cell 14 .
  • a pressure increase due to such increased gas development causes the cover 54 to burst open in the area of the transition to the metal tabs 50, 52 or one of the metal tabs 50, 52 and gas from the interior of the battery cell 14, namely very hot gas in the event of damage, escapes there Area.
  • FIG. 6 shows the accumulator module core 24 as in FIG. 3 and with the accumulator cells 14 it encompasses and pressed between the end-side end plates 26, 28, but in a different orientation.
  • two contact elements 60, 62 are shown. This contact the Metallla's 50, 52 of the battery cells 14, so the respective positive and negative poles 50, 52 of the battery cells 14.
  • the Kunststoffele elements 60, 62 comprise a plurality of contact fingers.
  • the Kunststoffele elements 60, 62 can also be used as comb-like contact elements 60,
  • each contact element 60, 62 and the contact fingers are accordingly designated as contact prongs.
  • the contact fingers of each contact element 60, 62 are in one plane and each contact element 60, 62 engages with its contact fingers to a certain extent laterally in an area with the metal tabs 50, 52.
  • the metal tabs 50, 52 can be electrically conductively contacted in a common plane by means of the contact fingers of the contact elements 60, 62.
  • FIG. 3 and FIG. 6 show that the metal tabs 50 , 52 of the battery cells 14 require space inside the accumulator module 10 .
  • the same (space requirement) applies to the contact elements 60, 62 provided for contacting the metal tabs 50, 52.
  • the area with the metal tabs 50, 52 and the contact elements 60, 62 is considered the contact area 64 (see Figure 7, Figure 9) in the accumulator module 10 .
  • the contact area 64 starts immediately above the upper edge of the casing 54 of the battery cells 14 and extends to immediately below the cover layer 20 and the at least one filter mat section 22 there. In the event of damage to one battery cell 14 or more battery cells 14, there is rising gas this is a free or at least essentially free area.
  • FIG. 2 shows the accumulator module core 24 with the accumulator cells 14 it encompasses (not designated in FIG. 2), the metal tabs 50, 52 (not designated in FIG. 2) protruding from the top of the accumulator cells 14 and the contact elements making contact with them 60, 62 (also not designated in Figure 2). Between at least individual metal lugs 50, 52 and the contact fingers of the contact elements 60, 62 contacting them, there are bulkheads 70 (only individually designated in FIG. 2) in a fully assembled accumulator module 10. The bulkheads 70 are aligned with individual intermediate layers 42 between the cell packs 40. In the embodiment shown, six bulkheads 70 are provided, with each second intermediate layer 42 of the battery module core 24 aligned.
  • the at least one filter mat section 22 thus includes these intermediate spaces at the top.
  • gas escaping from a battery cell 14 can rise into the intermediate space located directly above the affected battery cell 14 .
  • the gas which may be very hot or even already ignited, does not, or at least essentially, does not reach the area of other battery cells 14 due to the rising inside the battery module 10 and the bulkheads 70 that limit the rising and channel it to a certain extent.
  • the rising gas can also flow out through the at least one filter mat section 22 that is gas-permeable over the entire surface.
  • a battery module 10 with a housing 12 and a housing top part 12-1, a plurality of battery cells 14 (only individual ones are labeled) in the housing 12 and with a cover layer 20 in the housing 12 and above the battery cells 14 and below the housing top part 12 -1.
  • the housing 12 is gas-tight or at least essentially gas-tight, and only the housing upper part 12 - 1 above the cover layer 20 has openings, slots or the like over a large area, which allow gas to escape from the housing 12 over a large area.
  • the sectional plane lies in the area of one of a plurality of slots in the upper housing part 12-1 (recognizable from the non-hatched area; with a plurality of slots, in particular between and/or below cooling ribs, results in a lattice-like structure, in any case a large-area gas-permeable structure).
  • Each battery cell 14 has at least one weak point 56 (only a single one is designated).
  • the housing 12 surrounds the Akkuzel len 14 and the cover layer 20 on all sides.
  • the weak points 56 are graphically highlighted in the representations by means of a symbol. In each case, the symbol is a closed line with several lines spaced regularly along the line transverse to the line. These symbols are not physical characteristics of the battery cells 14 and are only used to illustrate the location or area of the respective weak point 56.
  • the cover layer 20 comprises at least one fully gas-permeable and fully flameproof filter mat section 22, with exactly one filter mat section Section 22 of this can also be the cover layer 20 itself.
  • this is located over the entire surface and evenly spaced above all (all) or at least essentially all weak points 56 of the rechargeable battery cells 14 comprised by the accumulator module 10, and if there is more than one filter mat section 22, it is located evenly spaced above each or at least essentially
  • Each weak point 56 of the rechargeable battery cells 14 comprised by the accumulator module 10 has a filter mat section 22 (over each or at least essentially each weak point there is exactly one filter mat section 22 and/or over groups of weak points there is exactly one filter mat section 22).
  • Battery cells 14 on the edge are battery cells 14 which adjoin the inside of a wall surface of the housing 12 .
  • battery cells 14 which due to their size always border on the inside of a wall surface of the housing 12 (e.g. pouch cells or prismatic cells)
  • battery cells 14 are battery cells 14 on the edge, which have one of their large surfaces on the inside of a wall surface of the housing 12 adjoin.
  • FIG. 7 and Figure 8 show a schematically simplified battery module 10 with battery cells 14 in the form of pouch cells, on the one hand ( Figure 7) in a side view and on the other hand (Figure 8) in a view from above into the battery module 10.
  • the cover layer 20 includes precisely one filter mat section 22 (shown partially cut open) that is gas-permeable over the entire surface and flame-transmission-proof over the entire surface. This extends to all lateral housing walls (in the embodiment in Figure 1 to Figure 6 the housing side walls 12-3, 12-4 as well as the front and rear closing plates 26, 28) and is therefore itself the cover layer 20.
  • the filter mat section 22 is located over all of the weak points 56 of the battery cells 14 comprised by the accumulator module 10.
  • the filter mat section 22 (at least one filter mat section 22) can also be integrated into or attached to a cover layer 20, which then acts as a carrier for the or each filter mat section 22 .
  • the contact area 64 is located above the battery cells 14 and below the cover layer 20.
  • the accumulator module 10 basically has optional bulkheads 70 (only one labeled) inside the housing 12 and that the filter mat section 22 is located above all bulkheads 70 and rests in particular on the upper edges and in particular is not in contact with the metal tabs (contacts) 50, 52 of the battery cells; this also expressly applies to the embodiment shown in the representations in FIG. 1 to FIG.
  • the filter mat section 22 covers all of the bulkheads 70 over their entire surface and this also expressly applies to the embodiment shown in the illustrations in FIG. 1 to FIG.
  • FIG. 9 and FIG. 10 show a schematically simplified accumulator module 10 with accumulator cells 14 in the form of prismatic cells—see FIG. 12—on the one hand (FIG. 9) in a side view and on the other hand (FIG. gur 10) in a view from above into the accumulator module 10.
  • the cover layer 20 shown partly cut open
  • the filter mat section 22 that is gas-permeable over the entire surface and flameproof over the entire surface. This is located across the entire surface over all weak points 56 of the battery cells 14 comprised by the accumulator module 10 .
  • the cover layer 20 and the filter mat section 22 range up to all side walls of the housing.
  • a plurality of filter mat sections 22 can also be considered, with a filter mat section 22 being located above each weak point 56 of the battery cells 14 comprised by the accumulator module 10.
  • the contact area 64 is located above the battery cells 14 and below the cover layer 20.
  • FIG. 7 and Figure 9 illustrate the particular aspect of the position of the filter mat section 22 relative to the weak points 56 of the covered battery cells 14 comprised by the accumulator module 10.
  • the filter mat section 22 is located (inside the housing 12) above the weak points 56 of the respective covered battery cells 14.
  • the filter mat section 22 is evenly spaced above these weak points 56. This means that the distances from each weak point 56 to the filter mat section 22 are the same or at least essentially the same, i.e. in the area of position- or position-dependent tolerances. The distances considered here are the shortest connection from a weak point 56 to the underside of the filter mat section 22.
  • len 14 whose weak points 56 are - as shown - in one plane and in a filter mat section 22 in a ner - as shown - parallel to this plane but spaced apart from this plane, are the weak points len 56 of the filter mat section 22 evenly spaced. This uniform distance from all covered weak points 56 ensures that in the event of damage in the area of a weak point 56, escaping gases in the accumulator module 10 will rise to the filter mat section 22 via the shortest route and that the path of the gases rising in the event of damage will continue from each weak point 56 is the same or at least essentially the same up to the filter mat section 22 located above it.
  • FIG 11 shows (only in a view from above) a schematically simplified battery module 10 with battery cells 14 in the form of round cells - see Figure 13.
  • the cover layer 20 has exactly one (partly shown cut away) fully gas-permeable and fully flame- Impact-resistant filter mat section 22 includes. This is located over the entire surface over all weak points 56 of the battery cells 14 comprised by the battery module 10 and extends on all sides to the side housing walls, so it is also the cover layer 20 itself.
  • the representation in FIG. 12 shows a battery cell 14 in the form of a prismatic cell and the representation in FIG. 13 shows a battery cell 14 in the form of a round cell.
  • the prismatic cell has its weak point 56 between the two poles 50,52.
  • the round cell has its weak point 56 in the region of the upper side, which is the only one visible in the illustration, with the positive pole 50 there.
  • a battery module 10 is specified with a housing 12, a plurality of battery cells 14 in housing 12 and with a cover layer 20 in housing 12 and above the Ak battery cells 14.
  • Each battery cell 14 has at least one weak point 56 in a manner that is basically known per se, from which very hot gas escapes in the event of damage.
  • Cover layer 20 above battery cells 14 comprises at least one filter mat section 22 that is gas-permeable over its entire surface and flame-proof over its entire surface
  • Battery cells 14 is a filter mat section 22 (exactly one filter mat section 22 over each weak point and/or exactly one filter mat section 22 over groups of weak points). Gas escaping from a defective battery cell 14 rises in the battery module 10 to the cover layer 20 and to at least one filter mat section 22 there, passes through this and leaves the battery module 10.
  • housing part housing top part 12-2 housing part, housing bottom part 12-3 housing part, housing side wall, side wall 12-4 housing part, housing side wall, side wall 14 battery cell

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Abstract

Die Erfindung ist ein Akkumulatormodul (10) mit einem Gehäuse (12), einer Mehrzahl von Akkuzellen (14) im Gehäuse (12) und mit einer Deckschicht (20) im Gehäuse (12) und oberhalb der Akkuzellen (14), wobei jede Akkuzelle (14) zumindest eine Schwachstelle (56) aufweist, wobei die Deckschicht (20) zumindest einen vollflächig gasdurchlässigen und vollflächig flammdurchschlagsicheren Filtermattenabschnitt (22) umfasst und wobei sich der Filtermattenabschnitt (22) vollflächig über sämtlichen Schwachstellen (56) der von dem Akkumulatormodul (10) umfassten Akkuzellen (14) oder sich über jeder Schwachstelle (56) der von dem Akkumulatormodul (10) umfassten Akkuzellen (14) ein Filtermattenabschnitt (22) befindet.

Description

Beschreibung
Akkumulatormodul
Die Erfindung betrifft ein Akkumulatormodul mit einer Mehr zahl von Akkuzellen.
Akkumulatormodule mit einer Mehrzahl von Akkuzellen sind an sich bekannt, zum Beispiel aus der EP 3 472 877 A, der EP 3472 878 A oder der EP 3475 998 A.
Die Art und Weise der Energiespeicherung in einer Akkuzelle geht bekanntlich mit einem zwar geringen, aber nicht gänzlich vernachlässigbaren Brandrisiko, zumindest dem Risiko einer Freisetzung heißer Gase, einher. Man spricht dort auch von der Gefahr eines thermischen Durchgehens (engl.: thermal runaway) einer Akkuzelle. Bei einem Akkumulatormodul mit ei ner Mehrzahl von Akkuzellen besteht darüber hinaus die Ge fahr, dass ein thermisches Durchgehen einer Akkuzelle benach barte weitere Akkuzellen des Akkumulatormoduls betrifft und es somit zu einer potentiell gefährlichen Kettenreaktion, zu mindest zu einer erheblichen Erhöhung der Menge austretender, sehr heißer Gase, kommt. Man spricht hier von einer Propaga tion von Zelle zu Zelle.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht entsprechend darin, ein in dieser Hinsicht verbessertes Akkumulatormodul mit einer Mehrzahl von Akkuzellen anzugeben.
Akkumulatormodule, die zur Reduktion eines Brandrisikos in spezieller Art und Weise ausgestaltet sind, sind zum Beispiel aus der WO 2019/121641 A, der WO 2020/047846 A, der DE 102014 012 568 A, der DE 102018 133 426 Al, der EP 2430 682 B, der US 2019/140233 A, der KR 102072 098 B, der DE 102019 120 708 Al, der DE 20 2014 008 336 U und der US 2017/0214 103 A bekannt. Dabei ist zwischen gekapselten und offenen Akkumulatormodulen zu unterscheiden. Gekapselte Akkumulatormodule weisen ein allseitig geschlossenes, gas dichtes Gehäuse auf und sind vor allem zur Verwendung im Au tomobilbereich vorgesehen. Die DE 102019 120 708 Al, die DE 102018 133 426 Al, die DE 202014 008 336 U und die US 2017/0214 103 A beschreiben gekapselte Akkumulatormodule. Offene Akkumulatormodule erlauben dagegen einen Gasaustritt und sind für einen Gasaustritt eingerichtet. Beispiele für offene Akkumulatormodule sind die DE 102014 012 568 Al und die WO 2019/121641 Al.
In der gattungsbildenden WO 2019/121641 A wird zuvorderst ein mehrschichtiges Wärmedämmelement zur thermischen Isolierung einer Batterie vorgeschlagen. Dieses umfasst wenigstens eine hitzebeständige Faserschicht. In einem Gehäuse des Akkumula tormoduls (dort als Batterie bezeichnet) ist eine Gruppe von Akkuzellen (dort als Batteriezellen bezeichnet) in einer auf rechten, vertikalen Orientierung nebeneinander angeordnet. Zwischen einzelnen Akkuzellen oder zwischen Gruppen von Ak kuzellen befindet sich das Wärmedämmelement. Ein weiteres Wärmedämmelement befindet sich vollflächig oberhalb der Ak kuzellen. Zum Gasauslass ist in dem oberhalb der Akkuzellen befindlichen Wärmedämmelement eine Öffnung vorgesehen.
Aus der WO 2020/047846 A ist ebenfalls ein mehrschichtiges Wärmedämmelement zur thermischen Isolierung eines Akkumula tormoduls bekannt. Auch dieses ist zur Verwendung in oder an einem Gehäuse des Akkumulatormoduls sowie zwischen einzelnen Akkuzellen bestimmt. Das in der DE 102014 012 568 A vorgeschlagene Akkumulatormo dul weist die Akkuzellen (galvanische Zellen) in einer form stabilen Umhüllung mit einer innenliegenden Abscheidevorrich tung auf. Die Umhüllungen weisen Öffnungen auf, durch welche beim Versagen einer galvanischen Zelle entstehende Gase nach dem Passieren der Abscheidevorrichtung austreten können. Die Öffnungen prägen den austretenden Gasen eine Abströmrichtung auf. Das Material der Abscheidevorrichtung soll von den aus tretenden Gasen mitgeführte Partikel adsorbieren. In Strö mungsrichtung der austretenden Gase ist noch eine für die austretenden Gase durchlässige Durchschlagsperre vorgesehen, welche aber von den Gasen mitgeführte glühende Partikel oder Flammen zurückhält.
Das in der EP 2430 682 B vorgeschlagene Akkumulatormodul (dort als Batterieeinheit bezeichnet) umfasst einen Stapel flacher Zellen, zwischen denen Kühlbleche liegen, die zumin dest einen abgewinkelten Rand aufweisen, wobei die Ränder be nachbarter Kühlbleche in dieselbe Richtung und einander teil weise überlappend abgewinkelt sind, womit aus einer Zelle austretendes Gas zur Seite hin abgelenkt werden soll.
Das in der US 2019/140233 A vorgeschlagene Akkumulatormodul umfasst eine Mehrzahl von zueinander parallel ausgerichteten Rundzellen, wobei die Rundzellen von einem Wärmedämmmaterial umgeben sind, wobei das Wärmedämmmaterial zwischen den Rund zellen Kanäle für durchströmende Luft, aber auch für im Scha densfall austretende heiße Gase aufweist.
Die eingangs genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels einer hier und im Folgenden als Akkumulatormodul bezeichneten Batterie mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Das Akku mulatormodul (die Batterie) weist ein Gehäuse und in dem Ge häuse eine Mehrzahl von Akkuzellen (Batteriezellen) auf. Die Akkuzellen weisen jeweils - in grundsätzlich an sich bekann ter Art und Weise - zumindest eine Schwachstelle auf. Das Ak kumulatormodul weist ferner in dem Gehäuse — also im Innern des Gehäuses - eine Deckschicht oberhalb der Akkuzellen auf.
Die Besonderheit des hier vorgeschlagenen Akkumulatormoduls besteht zum einen in der Art der Deckschicht, welche zumin dest einen vollflächig gasdurchlässigen und vollflächig flammdurchschlagsicheren Filtermattenabschnitt umfasst und welche im Innern des Gehäuses des Akkumulatormoduls unterhalb eines einen Gasaustritt aus dem Innern des Akkumulatormoduls erlaubenden Gehäuseoberteils platziert ist, sowie zum anderen in der Lage des oder jedes Filtermattenabschnitts relativ zu den Schwachstellen der von dem Akkumulatormodul umfassten Ak kuzellen.
Das einen Gasaustritt aus dem Innern des Akkumulatormoduls erlaubende Gehäuseoberteil weist bevorzugt großflächig Öff nungen, Durchbrüche, Bohrungen, Schlitze oder dergleichen auf. Durch diese erfolgt in einem Schadensfall der Gasaus tritt aus dem Innern des Akkumulatormoduls. Der Gasaustritt erfolgt dabei zunächst durch den zumindest einen vollflächig gasdurchlässigen und vollflächig flammdurchschlagsicheren Filtermattenabschnitt und sodann durch die Öffnungen, Durch brüche, Bohrungen, Schlitze oder dergleichen im Gehäuseober teil. Die Öffnungen, Durchbrüche, Bohrungen, Schlitze oder dergleichen sind im Sinne einer Ermöglichung eines Gasaus tritts dauerhaft offen, anders als zum Beispiel ein Ventil oder dergleichen.
Eine Schwachstelle einer Akkuzelle ist zum Beispiel eine de finierte Funktion des Zellgehäuses, also eine Sollbruchstel le, oder eine Funktion eines integrierten Bauteils, zum Bei spiel eines Ventils, oder die technisch schwächste Stelle ei- ner jeweiligen äußeren Umhüllung (Außenhülle) einer Akkuzel le. Bei einer Schadenssituation tritt im Bereich einer versa genden Schwachstelle Gas, üblicherweise sehr heißes Gas, aus der Akkuzelle aus.
Bei Akkuzellen in Form sogenannter Pouchzellen ist der Be reich eines Übergangs zwischen einer Umhüllung der Akkuzelle und einer durch die Umhüllung hindurchtretenden und als Kon taktelement fungierenden Metalllasche eine Schwachstelle. Die jeweilige Schwachstelle einer Akkuzelle ist nicht notwendig ein gegenständliches Merkmal einer Akkuzelle, auch wenn der Grund für eine Schwachstelle zum Beispiel eine Einkerbung o- der dergleichen in der Umhüllung oder einem Abschnitt der Um hüllung der Akkuzelle sein kann. Bei einer Vielzahl von zur Verwendung mit dem hier vorgeschlagenen Akkumulatormodul in Betracht kommenden Akkuzellen, speziell bei sogenannten Pouchzellen, resultiert die Schwachstelle aufgrund eines Ma terialübergangs, nämlich aufgrund des Übergang vom Material der Umhüllung auf das Material der Metalllasche. Dieser Be reich ist im Falle eines Druckanstiegs im Innern der Akkuzel le die technisch schwächste Stelle der Akkuzelle, so dass ei ne Bezeichnung dieses Bereichs als Schwachstelle gerechtfer tigt ist. Auch andere Akkuzellen, zum Beispiel Rundzellen o- der prismatische Zellen, weisen material- oder konstruktions bedingte Schwachstellen auf.
In Bezug auf solche Schwachstellen der von dem Akkumulatormo dul umfassten Akkuzellen ist vorgesehen, dass die Deckschicht genau einen oder zumindest einen vollflächig gasdurchlässigen und vollflächig flammdurchschlagsicheren Filtermattenab schnitt umfasst. Bei genau einem Filtermattenabschnitt befin det sich dieser vollflächig und gleichmäßig beabstandet über allen (sämtlichen) oder im Wesentlichen allen Schwachstellen der von dem Akkumulatormodul umfassten Akkuzellen. Bei mehre- ren Filtermattenabschnitten befindet sich über den Schwach stellen aller oder im Wesentlichen aller von dem Akkumulator modul umfassten Akkuzellen ein Filtermattenabschnitt, insbe sondere entweder über einer oder jeder einzelnen Schwachstel le oder über im Wesentlichen allen Schwachstellen genau ein Filtermattenabschnitt oder über einer oder mehreren Gruppen von Schwachstellen genau ein Filtermattenabschnitt, so dass sich gleichmäßig beabstandet über allen oder zumindest im We sentlichen über allen Schwachstellen ein Filtermattenab schnitt befindet. Dabei sind Mischkonfigurationen möglich, derart dass sich über zumindest einer einzelnen Schwachstelle genau ein Filtermattenabschnitt und/oder über zumindest einer Gruppe von Schwachstellen genau ein Filtermattenabschnitt be findet. Bei einer Platzierung des zumindest einen Filtermat tenabschnitts über im Wesentlichen allen Schwachstellen, also zum Beispiel über zumindest 80% der von dem Akkumulatormodul umfassten Akkuzellen, sind zum Beispiel im Akkumulatormodul randseitig angeordnete Akkuzellen und deren Schwachstellen nicht vom Filtermattenabschnitt oder einem Filtermattenab schnitt abgedeckt. Der Filtermattenabschnitt oder ein Filter mattenabschnitt ist zu den Schwachstellen, über welchen er sich befindet, gleichmäßig beabstandet, indem die Abstände von jeder Schwachstelle zum Filtermattenabschnitt jeweils gleich oder zumindest im Wesentlichen, d.h. im Bereich von positions- oder lageabhängigen Toleranzen, gleich sind.
Die Deckschicht umfasst also zumindest einen speziellen Fil termattenabschnitt mit den genannten Eigenschaften. Der Fil termattenabschnitt kann so groß sein, dass dieser die kom plette Deckschicht bildet. Ansonsten ist der zumindest eine Filtermattenabschnitt in die Deckschicht integriert oder mit der Deckschicht verbunden und erstreckt sich in der Ebene der Deckschicht. Die Deckschicht kann genau einen Filtermattenab schnitt umfassen, zum Beispiel einen streifenförmigen Filter- mattenabschnitt, oder eine Mehrzahl von einzelnen Filtermat tenabschnitten, die zum Beispiel entlang einer Linie oder matrixartig in die Deckschicht integriert sind.
Der oder jeder Filtermattenabschnitt ist möglichst nahe über diesen Schwachstellen, nämlich möglichst nahe über den Schwachstellen aller von dem Akkumulatormodul umfassten Ak kuzellen platziert. Bei einem Akkumulatormodul mit Akkuzellen in Form von Pouchzellen ist also der oder jeder Filtermatten abschnitt so nah wie möglich über den Bereichen der Akkuzel len mit den jeweiligen oben beschriebenen Materialübergängen platziert. Aus einer Schwachstelle ausströmendes heißes Gas gelangt damit so schnell wie möglich, nämlich auf kürzestem Weg, zu dem oder dem jeweiligen oberhalb der Schwachstelle befindlichen Filtermattenabschnitt, tritt durch diesen hin durch und strömt aus dem Akkumulatormodul heraus.
Die relativen Begriffe „über" und „oberhalb" basieren darauf, dass in einem Schadensfälle im Bereich einer Schwachstelle austretendes Gas sehr heiß ist und daher aufsteigt. Das Auf steigen findet im Innern des Akkumulatormoduls statt. Dort befindet sich die Deckschicht mit dem zumindest einen Filter mattenabschnitt über den Akkuzellen und gleichmäßig beab- standet von deren Schwachstellen. Im Schadensfall aufsteigen des Gas gelangt also im Innern des Akkumulatormoduls von ei ner in Relation zur Deckschicht in einem unteren Bereich des Akkumulatormoduls liegenden Akkuzelle zu der in Relation zu den Akkuzellen in einem oberen Bereich des Akkumulatormoduls liegenden Deckschicht, steigt also nach oben.
Die Besonderheit des vorgeschlagenen Akkumulatormoduls be steht darin, dass innerhalb des Gehäuses sowie oberhalb der Akkuzellen die Schwachstellen aller von dem Akkumulatormodul umfassten Akkuzellen mittels des zumindest einen Filtermat- tenabschnitts jeweils vollflächig abgedeckt sind. Der oder jeder Filtermattenabschnitt fungiert als Brandschutzelement und ist vollflächig gasdurchlässig sowie vollflächig flamm- durchschlagsicher . Der oder jeder Filtermattenabschnitt lässt also im Innern des Akkumulatormoduls entstehende Gase, insbe sondere heiße Gase, die im Schadensfall aus einer Akkuzelle austreten, durch. Der oder jeder Filtermattenabschnitt hält allerdings trotz dieser Gasdurchlässigkeit Flammen, die even tuell im Innern des Akkumulatormoduls entstehen, vollständig zurück und lässt diese nicht durch (flammdurchschlagsicher).
Der Vorteil des vorgeschlagenen Akkumulatormoduls besteht in der Führung eventuell austretender Gase (im Schadensfall aus einer Akkuzelle oder aus mehreren Akkuzellen austretender Ga se). Solche Gase steigen aufgrund ihrer Temperatur im Innern des Akkumulatormoduls auf und gelangen so zu der oberhalb der Akkuzellen befindlichen Deckschicht und dem dortigen zumin dest einen Filtermattenabschnitt. Weil die Deckschicht mit tels des zumindest einen Filtermattenabschnitts die Schwach stellen aller von dem Akkumulatormodul umfassten Akkuzellen vollflächig abdeckt, gelangen aufsteigende Gase durch schlichtes Aufsteigen auf schnellstem Wege zu dem zumindest einen Filtermattenabschnitt und von dort aus dem Akkumulator modul heraus. Bei genau einem Filtermattenabschnitt gelangen die aufsteigenden Gase durch Aufsteigen zu dem unmittelbar über der betroffenen Schwachstelle befindlichen Bereich des Filtermattenabschnitts. Bei mehreren Filtermattenabschnitten gelangen die aufsteigenden Gase durch Aufsteigen zu dem je weils über der betroffenen Schwachstelle befindlichen Filter mattenabschnitt.
Aufgrund dieses Aufsteigens und des unmittelbar anschließen den Durchtritts durch den jeweiligen Bereich des Filtermat tenabschnitts oder den jeweiligen Filtermattenabschnitt wird wirksam verhindert, zumindest aber verzögert, dass austreten de und gegebenenfalls sehr heiße Gase sich im Innern des Ak kumulatormoduls ausbreiten, zu benachbarten Akkuzellen gelan gen und dort dann gegebenenfalls ebenfalls einen Gasaustritt verursachen. Diese benachbarten Akkuzellen befinden sich quer zu der Strömungsrichtung der aufsteigenden Gase und die auf steigenden Gase gelangen daher nur in deutlich geringerem Um fang zu den benachbarten Akkuzellen.
Der Vorteil des vorgeschlagenen Akkumulatormoduls besteht darüber hinaus darin, dass der oder jeder Filtermattenab schnitt vollflächig gasdurchlässig ist. Als Material dafür kommt zum Beispiel ein Nadelvlies, insbesondere ein Nadel vlies auf Basis von Si02-Glasfasern in Betracht. Unabhängig davon, aus welcher Akkuzelle des Akkumulatormoduls in einem Schadensfall Gase austreten, können diese durch den gasdurch lässigen zumindest einen Filtermattenabschnitt hindurch aus dem Akkumulatormodul ausströmen, ohne benachbarte Akkuzellen oder andere hitzeempfindliche Bauteile wie Kabel, Leiterplat ten usw. zusätzlich mit Wärmeenergie zu belasten. Unabhängig davon, welche Akkuzelle in einem Schadensfall Gase freisetzt, nehmen diese innerhalb des Akkumulatormoduls stets den kür zesten Weg nach oben, also in Richtung auf die Deckschicht, und treten unmittelbar am Ort des Aufsteigens durch die Deck schicht, nämlich den jeweiligen Bereich des Filtermattenab schnitts oder den jeweiligen Filtermattenabschnitt, hindurch und verlassen somit das Akkumulatormodul auf dem kürzesten Weg. Der somit gewährleistete Gasaustritt aus dem Akkumula tormodul gewährleistet eine schnelle Wärmeabfuhr aus dem Ak kumulatormodul und verhindert gleichzeitig einen Druckanstieg im Innern des Akkumulatormoduls. Dadurch wird eine ansonsten zu besorgende Explosionsgefahr wesentlich reduziert. Der Vorteil des vorgeschlagenen Akkumulatormoduls besteht des Weiteren darin, dass der oder jeder Filtermattenabschnitt ne ben der vollflächigen Gasdurchlässigkeit auch vollflächig flammdurchschlagsicher ist. Bei einer eventuellen Entzündung von im Innern des Akkumulatormoduls freigesetzten Gasen ge langen Flammen jedenfalls nicht nach außen. Der somit gewähr leistete Brandschutz verhindert ganz allgemein Gefahren für Personen und Sachgegenstände im Bereich des Akkumulatormo duls, indem im Schadensfall austretende Gase im Akkumulator modul auf kürzestem Wege zur Deckschicht aufsteigen (und auf steigen können) und dort durch den zumindest einen Filtermat tenabschnitt hindurch aus dem Akkumulatormodul austreten. Dadurch wird das Durchgehen anderer Akkuzellen desselben Ak kumulatormoduls verhindert oder zumindest zeitlich verzögert. Dieser Brandschutz für ein einzelnes Akkumulatormodul verhin dert (verhindert oder zumindest verzögert) auch ein thermi sches Durchgehen einzelner oder mehrerer Akkuzellen eines o- der mehrerer eventueller benachbarter weiterer Akkumulatormo- dule und verhindert oder verzögert damit eine potentiell ge fährliche Kettenreaktion. Zu der vollflächigen Flammdurch- schlagsicherheit des zumindest einen Filtermattenabschnitts gehört selbstverständlich, dass der oder jeder Filtermatten abschnitt nicht brennbar oder zumindest schwer entflammbar ist. Als nicht brennbares oder zumindest schwer entflammbares Material kommt zum Beispiel Nadelvlies, insbesondere ein Na delvlies auf Basis von Si02-Glasfasern, zum Beispiel ein Na delvlies aus gezogenen, amorphen Silikat-Fasern mit einem Si02-Anteil größer als 94% und einem Anteil von 1-3% Alumini umdioxid, in Betracht.
Im Vergleich zu der WO 2019/121641 A oder der WO 2020/047 846 A fungiert bei dem hier vorgeschlagenen Akkumulatormodul der zumindest eine Filtermattenabschnitt der Deckschicht nicht als zur thermischen Isolation bestimmtes Wärmedämmele- ment, sondern im Gegenteil als Durchlasselement, nämlich als Durchlasselement für im Schadensfall gegebenenfalls entste hende Gase, wobei mit dem Abströmen solcher gegebenenfalls sehr heißen Gase durch den mindestens einen Filtermattenab schnitt hindurch und aus dem Akkumulatormodul hinaus speziell auch eine Entwärmung des Akkumulatormoduls erfolgt. Zudem ist - bei einem von der vorliegenden Erfindung ausgehenden Ver gleich - festzustellen, dass bei der WO 2019/121641 A allen falls ein minimaler Gasauslass auf einer Seite des Moduls ge geben ist und dieser einzelne Gasauslass je nach betroffener Akkuzelle zu einem unter Umständen sehr langen Weg zwischen dem Ort der Gasentwicklung im Innern des Akkumulatormoduls und dem Ort des möglichen Gasaustritts führt. Entlang dieses Weges strömt im Schadensfall austretendes, sehr heißes Gas auch entlang weiterer Akkuzellen und dies verursacht ggf. ein Durchgehen weiterer Akkuzellen und dann insgesamt im schlimmsten Fall eine Kettenreaktion durchgehender Akkuzel len. In Bezug auf die WO 2020/047846 A ist - bei einem eben falls von der vorliegenden Erfindung ausgehenden Vergleich - festzustellen, dass dort ein geschlossenes System vorliegt mit bestenfalls Auslässen für Kabel ohne eine Erwähnung oder gar Betrachtung von in einem Schadensfall entstehenden Gasen und einem dann resultierenden Weg des austretenden Gases.
Im Vergleich zu der DE 102014 012 568 A ist bei dem hier vorgeschlagenen Akkumulatormodul eine - genau eine - Deck schicht mit einer ebenen oder zumindest im Wesentlichen ebe nen Erstreckung vorgesehen, welche sich oberhalb aller von dem Akkumulatormodul umfassten Akkuzellen erstreckt und wel che zumindest einen Filtermattenabschnitt mit den oben be schriebenen Eigenschaften umfasst.
Im Vergleich zu der EP 2430 682 B werden bei dem hier vorge schlagenen Akkumulatormodul im Schadensfall im Innern des Ak- kumulatormoduls gegebenenfalls entstehende Flammen nicht etwa durch ein Umlenken von anderen von dem Akkumulatormodul um fassten Akkuzellen ferngehalten. Vielmehr gewährleistet das vorgeschlagene Konzept eine Möglichkeit des Aufsteigens von heißen Gasen und das Erreichen der Deckschicht mit dem dorti gen zumindest einen Filtermattenabschnitt mit den oben be schriebenen Eigenschaften auf kürzestem Wege. Aufgrund der Flammdurchschlagsicherheit des oder jedes Filtermattenab schnitts ist ein Flammaustritt aus dem Akkumulatormodul aus geschlossen.
Im Vergleich zu der US 2019/140233 A ist bei dem hier vorge schlagenen Akkumulatormodul vor allem eine alle Akkuzellen abdeckende/überdeckende Deckschicht vorgesehen. Dieser Unter schied zum Stand der Technik eignet sich besonders gut für den Hinweis, dass das bei dem hier vorgeschlagenen Akkumula tormodul vorgesehene Abdecken der Akkuzellen mittels der Deckschicht und dem dortigen mindestens einen Filtermattenab schnitt auch als ein Überdecken der Akkuzellen bezeichnet werden kann. Das mittels der Deckschicht bewirkte Abdecken der Akkuzellen bedeutet also ausdrücklich keinen direkten Kontakt mit den Akkuzellen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des vorgeschlagenen Akkumulator moduls sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei verwendete Rückbeziehungen innerhalb der Ansprüche weisen auf die weite re Ausbildung des Gegenstandes des in Bezug genommenen An spruchs durch die Merkmale des jeweiligen abhängigen An spruchs hin. Sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzie lung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale oder Merkmalskombinationen eines abhängigen An spruchs zu verstehen. Des Weiteren ist im Hinblick auf eine Auslegung der Ansprüche sowie der Beschreibung bei einer nä heren Konkretisierung eines Merkmals in einem abhängigen An- spruch davon auszugehen, dass eine derartige Beschränkung in den jeweils vorangehenden Ansprüchen sowie einer allgemeine ren Ausführungsform des gegenständlichen Akkumulatormoduls nicht vorhanden ist. Jede Bezugnahme in der Beschreibung auf Aspekte abhängiger Ansprüche ist demnach auch ohne speziellen Hinweis ausdrücklich als Beschreibung optionaler Merkmale zu lesen.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Akkumulatormoduls umfasst dieses Akkuzellen in Form sogenannter Pouchzellen. Diese weisen ihre Schwachstelle im Bereich eines Übergangs zwischen einer Umhüllung der Akkuzelle und einer durch die Umhüllung hindurchtretenden und als Kontaktelement fungieren den Metalllasche auf. Bei genau einem Filtermattenabschnitt der Deckschicht ist dieser in unmittelbarer Nähe der Schwach stellen aller von dem Akkumulatormodul umfassten Akkuzellen (Pouchzellen) platziert. Bei mehreren Filtermattenabschnitten sind diese in unmittelbarer Nähe jeder Schwachstelle aller von dem Akkumulatormodul umfassten Akkuzellen (Pouchzellen) platziert (über jeder Schwachstelle jeweils genau ein Filter mattenabschnitt und/oder über Gruppen von Schwachstellen je weils genau ein Filtermattenabschnitt). Damit sind die oben beschriebenen Vorteile auch bei einem mit Pouchzellen be stückten Akkumulatormodul gewährleistet.
Bevorzugt umfasst das Akkumulatormodul die Akkuzellen, insbe sondere in Form von sogenannten Pouchzellen, im Gehäuse in einer vertikalen Orientierung und schichtartig nebeneinander. Die als Kontaktelemente (Pole) fungierenden Metalllaschen al ler Akkuzellen weisen im Innern des Akkumulatormoduls nach oben und befinden sich allesamt in einem Bereich im Innern des Akkumulatormoduls, der zur Unterscheidung als Kontaktbe reich bezeichnet wird, denn die in diesem Bereich befindli chen Metalllaschen werden auch in diesem Bereich kontaktiert. Bei einer vorteilhaften aber gleichwohl optionalen Ausfüh rungsform des Akkumulatormoduls ist dieser Kontaktbereich durch Schottwände unterteilt und mittels der Deckschicht und dem davon umfassten zumindest einen Filtermattenabschnitt sind die Schottwände und der Kontaktbereich insgesamt voll flächig abgedeckt.
Diese vertikale Orientierung der Akkuzellen und die Platzie rung schichtartig nebeneinander bewirken, dass die Akkuzellen selbst und deren Umhüllung vertikal orientierte, also in Richtung auf den mindestens einen Filtermattenabschnitt wei sende Kanäle zur Gasführung im Innern des Akkumulatormoduls bilden. Die oberhalb anschließenden Schottwände setzen diese Führung fort. Jeweils zwei benachbarte Schottwände bilden in dem Kontaktbereich einen kaminartigen Kanal in Richtung auf die unmittelbar darüber liegende Deckschicht und den dortigen zumindest einen Filtermattenabschnitt. Außerdem verhindern die Schottwände in dem Kontaktbereich eine horizontale Aus breitung aufsteigender Gase.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Akkumu latormoduls sind die Akkuzellen jeweils paarweise zu Zellpa keten zusammengefasst und alle von dem Akkumulatormodul um fassten Zellpakete sind zwischen zwei zum Akkumulatormodul gehörigen Abschlussplatten verpresst. Zwischen zwei unmittel bar aufeinanderfolgenden Zellpaketen, nämlich zwei entlang der miteinander verpressten Zellpakete unmittelbar aufeinan derfolgenden Zellpaketen, befindet sich jeweils eine Zwi schenschicht. Jede Schottwand, also die den Kontaktbereich segmentierenden Wandelemente, fluchtet (fluchtet oder fluch tet zumindest im Wesentlichen) mit jeweils einer Zwischen schicht zwischen den Zellpaketen. Dabei können in dem Kon taktbereich genau so viele Schottwände vorgesehen sein, wie sich Zwischenwände zwischen den Zellpaketen befinden. Dann fluchtet mit jeder Zwischenschicht jeweils genau eine Schott wand. Die Anzahl der Schottwände kann auch geringer als die Anzahl der Zwischenwände sein. Dann fluchten die Schottwände immer noch mit jeweils einer Zwischenschicht, bei einzelnen Zwischenschichten fehlt dann aber eine mit dieser fluchtende Schottwand.
Bei einer speziellen vorteilhaften Ausführungsform dieses Ak kumulatormoduls mit Schottwänden, die mit jeweils einer Zwi schenschicht fluchten, sind die Schottwände entlang der zwi schen den Abschlussplatten verpressten Zellpakete regelmäßig beabstandet.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Akkumulatormoduls sind die Metalllaschen der Akkuzellen (Pouchzellen) mittels kammartiger Kontaktelemente, bei denen sich die kammartige Struktur dadurch ergibt, dass diese eine Mehrzahl von Kontaktfingern aufweisen, kontaktier bar und sind bei einem betriebsbereiten Akkumulatormodul mit tels dieser Kontaktelemente kontaktiert. Die Kontaktelemente greifen seitlich in den Kontaktbereich. Dort befinden sich dann nur die Kontaktfinger und ein die Kontaktfinger verbin dender Teil der Kontaktelemente befindet sich am äußersten Rand des Kontaktbereichs oder ganz oder zumindest teilweise außerhalb des Kontaktbereichs. Dies lässt den Kontaktbereich so weit wie möglich für in einem Schadensfall aufsteigende Gase frei. Aufsteigende Gase können also weiterhin auf mög lichst direktem Wege zur Deckschicht und dem dortigen mindes tens einen Filtermattenabschnitt gelangen. Der so weit wie möglich für aufsteigende Gase frei bleibende Kontaktbereich sorgt zudem dafür, dass eine unerwünschte Bildung von Wirbeln in den aufsteigenden Gasen weitgehend unterbleibt. Im Falle von den Kontaktbereich segmentierenden Schottwänden verhin dern die Schottwände auch bei letztlich unvermeidlich sich bildenden Wirbeln in den aufsteigenden Gasen eine horizontale Ausbreitung der aufsteigenden Gase.
Bei einer nochmals weiteren vorteilhaften Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Akkumulatormoduls weist dieses einen Funktionsraum für hitzeempfindliche Elektronikkomponenten, Leiterplatten, Leitungen und dergleichen auf. Der Funktions raum ist vom Kontaktbereich, in dem bei einem Schadensfall entstehende Gase zur Deckschicht und zum dortigen zumindest einen Filtermattenabschnitt aufsteigen, abgeschottet. Die Ab schottung ist bevorzugt mittels einer den Akkumulatormo dulkern einseitig begrenzenden Abschlussplatte gegeben.
Die mit der Anmeldung eingereichten Ansprüche sind Formulie rungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehen den Schutzes. Da speziell die Merkmale der abhängigen Ansprü che im Hinblick auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die Anmelderin sich vor, diese oder noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarte Merkmalskombi nationen zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Teilungs erklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der je weils in Bezug genommenen Ansprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Einander entsprechende Gegen stände oder Elemente sind in allen Figuren mit den gleichen BezugsZeichen versehen.
Das oder jedes Ausführungsbeispiel ist nicht als Einschrän kung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung durchaus auch Ergänzungen und Modi- fikationen möglich, insbesondere solche, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den im allgemeinen oder speziellen Beschreibungsteil be schriebenen sowie in den Ansprüchen und/oder der Zeichnung enthaltenen Merkmalen oder Verfahrensschritten für den Fach mann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale im Umfang der Patentansprü che zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschrit ten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen.
Es zeigen
Fig. 1 ein Akkumulatormodul, Fig. 2 das Akkumulatormodul gemäß Fig. 1 mit wesentlichen Komponenten in einer Explosionsdarstellung,
Fig. 3 einen im Innern des Akkumulatormoduls gemäß Fig. 1 befindlichen Akkumulatormodulkern mit beidseitig angebrachten Abschlussplatten,
Fig. 4 den Akkumulatormodulkern in einer Teilexplosions darstellung,
Fig. 5 eine einzelne Akkuzelle, nämlich eine Akkuzelle in Form einer Pouchzelle,
Fig. 6 den Akkumulatormodulkern mit den davon umfassten Akkuzellen (Pouchzellen) und mit zur Kontaktierung der Akkuzellen bestimmten Kontaktelementen,
Fig. 7 und Fig. 8 ein Akkumulatormodul gemäß dem Prinzip des Akkumu latormoduls gemäß Fig. 1 bis Fig. 6 und mit Ak kuzellen in Form von Pouchzellen,
Fig. 9 und Fig. 10 ein Akkumulatormodul gemäß dem Prinzip des Akkumu latormoduls gemäß Fig. 1 bis Fig. 6 und mit Ak kuzellen in Form von prismatischen Zellen, Fig. 11 ein Akkumulatormodul gemäß dem Prinzip des Akkumu latormoduls gemäß Fig. 1 bis Fig. 6 und mit Ak kuzellen in Form von Rundzellen sowie Fig. 12 und
Fig. 13 eine Akkuzelle in Form einer prismatischen Zelle bzw. eine Akkuzelle in Form einer Rundzelle.
Die Darstellungen in Figur 1 und Figur 2 zeigen beispielhaft eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Akkumulatormo duls 10. Die Darstellung in Figur 1 zeigt das Akkumulatormo dul 10 in einer isometrischen Ansicht und mit einem geschlos senen Gehäuse 12. Die Darstellung in Figur 2 zeigt das Akku mulatormodul 10 aus Figur 1 und davon umfasste wesentliche Komponenten in einer Explosionsdarstellung.
Das Gehäuse 12 des Akkumulatormoduls 10 weist mehrere Gehäu seteile 12-1, 12-2, 12-3, 12-4 auf, nämlich zumindest ein Ge häuseoberteil 12-1, ein Gehäuseunterteil 12-2 und zwei Gehäu- seseitenteile/-seitenwände 12-3, 12-4. Das Gehäuse 12 weist zumindest im Gehäuseober- und -unterteil 12-1, 12-2 großflä chig Kühlrippen auf, insbesondere Kühlrippen auf der gesamten Außenoberfläche des Gehäuseober- und/oder -Unterteils 12-1, 12-2. Zumindest im Gehäuseoberteil 12-1 befinden sich - ins besondere zwischen den Kühlrippen - großflächig Öffnungen, Durchbrüche, Bohrungen, Schlitze oder dergleichen, so dass das Gehäuseoberteil 12-1 großflächig für aus dem Innern des Akkumulatormoduls 10 ggf. ausströmende Gase durchlässig ist. Das Gehäuseoberteil 12-1 ist aufgrund einer entsprechenden Anzahl, Verteilung und/oder Größe der Öffnungen, Durchbrüche, Bohrungen, Schlitze oder dergleichen großflächig für Gase aus dem Innern des Akkumulatormoduls 10 dauerhaft durchlässig, erlaubt also aufgrund der Anzahl, Verteilung und/oder Größe der Öffnungen, Durchbrüche, Bohrungen, Schlitze oder derglei chen großflächig und dauerhaft einen Gasaustritt aus dem In- nern des Akkumulatormoduls 10. Das gezeigte Akkumulatormodul 10 ist damit im Sinne der eingangs erwähnten Unterscheidung ein offenes Akkumulatormodul 10.
Das Akkumulatormodul 10 weist im Innern des Gehäuses 12 eine Mehrzahl von Akkuzellen 14 (Figur 5) auf. Das Gehäuse 12 ist auf einer frontseitigen Stirnseite und einer rückseitigen Stirnseite mittels jeweils eines Deckels 16, 18 verschließbar und im betriebsbereiten Zustand mittels dieser Deckel 16, 18 verschlossen. Der Deckel 16 der frontseitigen Stirnseite weist Öffnungen für Kontaktelemente zur elektrisch leitenden Kontaktierung des Akkumulatormoduls 10 auf. Die frontseitige Stirnseite wird entsprechend auch als Steckerseite bezeich net. Die rückseitige Stirnseite wird als Sichtseite bezeich net.
Im Innern des Gehäuses 12 und unterhalb des Gehäuseoberteils 12-1 befindet sich eine Deckschicht 20, bei der gezeigten Ausführungsform eine Deckschicht 20 in Form eines Filtermat tenabschnitts 22 (bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform sind Deckschicht 20 und Filtermattenabschnitt 22 also dassel be). Der genau eine Filtermattenabschnitt 22 befindet sich vollflächig oberhalb aller von dem Akkumulatormodul 10 um fassten Akkuzellen 14 und mithin auch oberhalb aller von den Akkuzellen 14 umfassten Schwachstellen 56 (siehe Figur 5); der Filtermattenabschnitt 22 deckt die von dem Akkumulatormo dul 10 umfassten Akkuzellen 14 und deren Schwachstellen 56 vollflächig ab (überdeckt die von dem Akkumulatormodul 10 um fassten Akkuzellen 14 und deren Schwachstellen 56 vollflä chig).
Der oder jeder Filtermattenabschnitt 22 ist vollflächig - al so über seine gesamte Fläche - gasdurchlässig. Im Schadens fall aus den Akkuzellen 14 oder einer Akkuzelle 14 austreten- de Gase, insbesondere brennbare Gase, gelangen direkt vom Ort des Gasaustritts, also einer Schwachstelle 56, zum Filtermat tenabschnitt 22 oder zum jeweiligen Filtermattenabschnitt 22 und können vollflächig durch diesen hindurchtreten und werden durch den oder den jeweiligen Filtermattenabschnitt 22 nicht zurückgehalten. Im Weiteren treten solche Gase durch das für diese großflächig durchlässige Gehäuseoberteil 12-1 aus. Der oder jeder Filtermattenabschnitt 22 ist darüber hinaus voll flächig flammdurchschlagsicher. Der oder jeder Filtermatten abschnitt 22 lässt also zwar Gase durch, verhindert aber ei nen Durchtritt von Flammen. In einem Schadensfall eventuell entstandene Flammen, nämlich im Innern des Akkumulatormoduls 10 entstandene Flammen, treten aufgrund des zumindest einen Filtermattenabschnitts 22 nicht aus dem Akkumulatormodul 10 aus. Im Schadensfall im Innern des Akkumulatormoduls 10 frei werdende Gase können aber durch den zumindest einen Filter mattenabschnitt 22 und sodann durch das Gehäuseoberteil 12-1 hindurch entweichen und das Entweichen der Gase dient der Verhinderung, zumindest jedoch der Verzögerung eines thermi schen Durchgehens weiterer Akkuzellen 14 im Innern des Akku mulatormoduls 10 und allgemein dem Explosionsschutz.
Im Innern des Gehäuses 12 und zwischen dessen Seitenwänden 12-3, 12-4 befindet sich ein Akkumulatormodulkern 24. Der Ak kumulatormodulkern 24 ist die Zusammenfassung der von dem Ak kumulatormodul 10 umfassten Akkuzellen 14. Dort sind die Ak kuzellen 14 in einer vertikalen (aufrechten; vertikal/auf recht in Richtung auf das Gehäuseoberteil 12-1) Orientierung schichtartig nebeneinander platziert, wie dies speziell an hand der Darstellungen in Figur 3 und Figur 4 deutlich wird. Der Akkumulatormodulkern 24 ist an seinen beiden Stirnseiten durch jeweils eine Abschlussplatte 26, 28 (vordere Abschluss platte 26, hintere Abschlussplatte 28) begrenzt. Die Darstellungen in Figur 3 und Figur 4 zeigen den Akkumula tormodulkern 24 allein, also ohne umgebende Gehäuseteile 12- 1, 12-2, 12-3, 12-4, und zwar zum einen (Figur 3) in einer isometrischen Ansicht und zum anderen (Figur 4) in einer Teilexplosionsdarstellung. Die Darstellungen zeigen, dass der Akkumulatormodulkern 24 eine Mehrzahl von Akkuzellen 14 um fasst, nämlich jeweils Akkuzellen 14 in Form sogenannter Pouchzellen. Die Darstellung in Figur 4 zeigt, dass jeweils zwei solcher Akkuzellen 14 zu einem Zellpaket 40 (Paket von zwei Akkuzellen 14; Paket von zwei Pouchzellen) zusammenge fasst sind. Bei der gezeigten Ausführungsform umfasst der Ak kumulatormodulkern 24 insgesamt vierzehn Zellpakete 40, also achtundzwanzig Akkuzellen 14.
Die Darstellungen in Figur 3 und Figur 4 zeigen nochmals, dass das Akkumulatormodul 10, nämlich dessen Akkumulatormo dulkern 24, die Zellpakete 40 und die davon jeweils umfassten Akkuzellen 14 in einer vertikalen Orientierung umfasst. Die Akkuzellen 14 sind schichtartig nebeneinander gesetzt, sodass sich eine Abfolge von Akkuzellen 14 (ein Strang von Akkuzel len 14; ein Strang von Zellpaketen 40) ergibt. Zwischen ent lang des Strangs unmittelbar aneinander angrenzenden Zellpa keten 40 befindet sich in grundsätzlich optionaler Art und Weise jeweils eine Zwischenschicht 42, insbesondere eine Zwi schenschicht 42 aus einem PU-Schaum-Halbzeug. Der Strang der Zellpakete 40 mit den ggf. dazwischenliegenden Zwischen schichten 42 wird beidseitig mittels jeweils einer Abschluss platte 26, 28 abgeschlossen. Zwischen jeder Abschlussplatte 26, 28 und dem unmittelbar daran angrenzenden Zellpaket 40 befindet sich ebenfalls eine grundsätzlich optionale Zwi schenschicht 42. Die unmittelbar an die Abschlussplatte 26,
28 angrenzenden Akkuzellen 14 oder die von den unmittelbar an die Abschlussplatte 26, 28 angrenzenden Zellpaketen 40 um- fassten Akkuzellen 14 sind in dem Akkumulatormodulkern 24 die randseitigen Akkuzellen 14.
Die Akkuzellen 14 werden zwischen den Abschlussplatten 26, 28 verpresst und im verpressten Zustand werden die Seitenwände 12-3, 12-4 mit den Abschlussplatten 26, 28 verbunden, insbe sondere an die Abschlussplatten 26, 28 angeschraubt. Die fixe Länge der Seitenwände 12-3, 12-4 definiert die (in axialer
Richtung des Akkumulatormoduls 10 - entlang der in Figur 4 mit F bezeichneten Achse - gemessene) Länge des Strangs mit in dem Strang verpressten Akkuzellen 14 und fixiert den Akku mulatormodulkern 24 im verpressten Zustand. Dadurch werden die Akkuzellen 14 insgesamt sowie relativ zueinander gehal ten. Die übrigen Gehäuseteile, also zumindest das Gehäuse ober- und -unterteil 12-1, 12-2, sind lösbar mit dem oder je dem jeweils angrenzenden Gehäuseteil und/oder mit dem Akkumu latormodulkern 24 verbindbar, zum Beispiel durch Verschrau ben.
Die von dem Akkumulatormodulkern 24 umfassten Akkuzellen 14 und eventuelle Zwischenschichten 42 haben zusammen eine Län ge, nämlich eine in axialer Richtung des Akkumulatormoduls 10 gemessene Länge. Zumindest die Seitenwände 12-3, 12-4 wiesen eine dazu passende Länge auf, nämlich eine Länge, bei der die Akkuzellen 14 zwischen den Abschlussplatten 26, 28 in einem Presssitz aufgenommen werden; die Akkuzellen 14 werden von den Abschlussplatten 26, 28 (mittels der Abschlussplatten 26, 28) und zwischen den Abschlussplatten 26, 28 verpresst.
Die Darstellung in Figur 5 zeigt eine einzelne Akkuzelle 14 in der Ausführungsform als Pouchzelle in einer isometrischen Darstellung. Die Akkuzelle 14 (und damit jede von dem Akkumu latormodul 10 umfasste Akkuzelle 14) weist zwei Kontakte 50, 52 (Pluspol 50, Minuspol 52) auf und die jeweils zwei Kontak- te 50, 52 treten vom Innern der Akkuzelle 14 durch eine Um hüllung 54 der Akkuzelle 14 nach außen und erheben sich la schenartig (Metalllasche 50, 52) über eine Oberkante der Ak kuzelle 14. Der Bereich des Durchtritts der Metalllaschen 50, 52 durch die Umhüllung 54 der Akkuzelle 14 kann als Schwach stelle 56 einer solchen Akkuzelle 14, nämlich einer Akkuzelle 14 in Form einer Pouchzelle, angesehen werden. Aufgrund des Materialübergangs vom Material der Umhüllung 54, zum Beispiel eine Aluminiumverbundfolie, auf das Material der Metallla schen 50, 52, nämlich elektrisch leitendes Metall, zum Bei spiel Kupfer oder Aluminium, ist der Bereich dieses Material übergangs die technisch schwächste Stelle der Akkuzelle 14, vor allem dann, wenn es in der Akkuzelle 14 zu einer erhöhten Gasentwicklung kommt. Eine Druckzunahme aufgrund einer sol chen erhöhten Gasentwicklung lässt die Umhüllung 54 im Be reich des Übergangs auf die Metalllaschen 50, 52 oder eine der Metalllaschen 50, 52 aufplatzen und Gas aus dem Innern der Akkuzelle 14, nämlich im Schadensfall sehr heißes Gas, entweicht in diesem Bereich.
Die Darstellung in Figur 6 zeigt den Akkumulatormodulkern 24 wie in Figur 3 und mit den davon umfassten, zwischen den end seitigen Abschlussplatten 26, 28 verpressten Akkuzellen 14, aber in einer anderen Orientierung. Zusätzlich sind zwei Kon taktelemente 60, 62 gezeigt. Diese kontaktieren die Metallla schen 50, 52 der Akkuzellen 14, also die jeweiligen Plus- und Minuspole 50, 52 der Akkuzellen 14. Die Kontaktelemente 60,
62 umfassen eine Mehrzahl von Kontaktfingern. Die Kontaktele mente 60, 62 können auch als kammartige Kontaktelemente 60,
62 und die Kontaktfinger entsprechend als Kontaktzinken be zeichnet werden. Die Kontaktfinger eines jeden Kontaktele ments 60, 62 befinden sich in einer Ebene und jedes Kontakt element 60, 62 greift mit seinen Kontaktfingern gewissermaßen seitlich in einen Bereich mit den Metalllaschen 50, 52 ein. Die Metalllaschen 50, 52 sind in einer gemeinsamen Ebene mit tels der Kontaktfinger der Kontaktelemente 60, 62 elektrisch leitend kontaktierbar.
Die Darstellungen in Figur 3 und Figur 6 zeigen, dass die Me talllaschen 50, 52 der Akkuzellen 14 Platz im Innern des Ak kumulatormoduls 10 benötigen. Dasselbe (Platzbedarf) gilt für die zur Kontaktierung der Metalllaschen 50, 52 vorgesehenen Kontaktelemente 60, 62. Der Bereich mit den Metalllaschen 50, 52 und den Kontaktelementen 60, 62 wird als Kontaktbereich 64 (siehe Figur 7, Figur 9) im Akkumulatormodul 10 angesehen.
Der Kontaktbereich 64 beginnt unmittelbar oberhalb der Ober kante der Umhüllung 54 der Akkuzellen 14 und reicht bis un mittelbar unter die Deckschicht 20 und den dortigen mindes tens einen Filtermattenabschnitt 22. Für in einem Schadens fall von einer Akkuzelle 14 oder mehreren Akkuzellen 14 auf steigende Gase ist dies ein freier oder zumindest im Wesent lichen freier Bereich.
Bereits in der Darstellung in Figur 2 sind grundsätzlich op tionale Schottwände 70 gezeigt. Figur 2 zeigt im Zentrum der Darstellung den Akkumulatormodulkern 24 mit den davon umfass ten Akkuzellen 14 (in Figur 2 nicht bezeichnet), die oben aus den Akkuzellen 14 herausragenden Metalllaschen 50, 52 (in Fi gur 2 nicht bezeichnet) und die diese kontaktierenden Kontak telemente 60, 62 (in Figur 2 ebenfalls nicht bezeichnet). Zwischen zumindest einzelnen Metalllaschen 50, 52 sowie den diese kontaktierenden Kontaktfingern der Kontaktelemente 60, 62 befinden sich bei einem fertig montierten Akkumulatormodul 10 Schottwände 70 (in Figur 2 nur einzelne bezeichnet). Die Schottwände 70 fluchten mit einzelnen Zwischenschichten 42 zwischen den Zellpaketen 40. Bei der gezeigten Ausführungs form sind sechs Schottwände 70 vorgesehen, die mit jeder zweiten Zwischenschicht 42 des Akkumulatormodulkerns 24 fluchten.
Zwischen zwei unmittelbar benachbarten Schottwänden 70 ergibt sich jeweils ein Zwischenraum. Die Gesamtheit dieser Zwi schenräume wird mittels der Deckschicht 20 und/oder des zu mindest einen Filtermattenabschnitts 22 abgedeckt. Der zumin dest eine Filtermattenabschnitt 22 schließt also diese Zwi schenräume nach oben ab. In einem Schadensfall kann aus einer Akkuzelle 14 austretendes Gas in den jeweils unmittelbar oberhalb der betroffenen Akkuzelle 14 befindlichen Zwischen raum aufsteigen. Das gegebenenfalls sehr heiße oder sogar be reits entzündete Gas gelangt dabei aufgrund des Aufsteigens im Innern des Akkumulatormoduls 10 sowie der das Aufsteigen begrenzenden und gewissermaßen kanalisierenden Schottwände 70 nicht oder zumindest im Wesentlichen nicht in den Bereich weiterer Akkuzellen 14. Eine Schädigung weiterer Akkuzellen 14 aufgrund einer Schadenssituation bei einer Akkuzelle 14, insbesondere eine Schädigung unmittelbar benachbarter Ak kuzellen 14, wird auf diese Weise vermieden, zumindest wird die Gefahr einer solchen Schädigung deutlich reduziert oder zeitlich verzögert. Aufgrund der beiden im Vordergrund ste henden Eigenschaften des zumindest einen Filtermattenab schnitts 22, nämlich vollflächig gasdurchlässig sowie voll flächig flammdurchschlagsicher, ist gewährleistet, dass bei einer Entzündung von im Schadensfall entstehenden Gasen im Innern des Akkumulatormoduls 10 Flammen jedenfalls nicht aus dem Akkumulatormodul 10 austreten. Das aufsteigende Gas kann zudem durch den zumindest einen und vollflächig gasdurchläs sigen Filtermattenabschnitt 22 abströmen.
Die weiteren Figuren (Figur 7 bis Figur 11) zeigen in schema tisch vereinfachter Form das Prinzip des hier vorgeschlagenen Akkumulatormoduls 10 in einer im Vergleich zu den vorangehen- den Figuren auf die essentiellen Details reduzierten Form und anhand unterschiedlicher Typen von Akkuzellen 14.
Gezeigt ist jeweils ein Akkumulatormodul 10 mit einem Gehäuse 12 und einem Gehäuseoberteil 12-1, einer Mehrzahl von Ak kuzellen 14 (nur einzelne bezeichnet) im Gehäuse 12 und mit einer Deckschicht 20 im Gehäuse 12 und oberhalb der Akkuzel len 14 sowie unterhalb des Gehäuseoberteils 12-1. Das Gehäuse 12 ist gasdicht oder zumindest im Wesentlichen gasdicht und nur das Gehäuseoberteil 12-1 oberhalb der Deckschicht 20 weist großflächig Öffnungen, Schlitze oder dergleichen auf, die einen großflächigen Gasaustritt aus dem Gehäuse 12 erlau ben. Bei den Schnittdarstellungen in Figur 7 und Figur 9 liegt die Schnittebene im Bereich eines Schlitzes aus einer Mehrzahl von Schlitzen im Gehäuseoberteil 12-1 (erkennbar an hand des nicht-schratfierten Bereichs; bei einer Mehrzahl von Schlitzen, insbesondere zwischen und/oder unter Kühlrippen, resultiert eine gitterartige Struktur, jedenfalls eine groß flächig gasdurchlässige Struktur).
Jede Akkuzelle 14 weist zumindest eine Schwachstelle 56 (nur einzelne bezeichnet) auf. Das Gehäuse 12 umgibt die Akkuzel len 14 und die Deckschicht 20 allseitig. Die Schwachstellen 56 sind in den Darstellungen graphisch mittels eines Symbols hervorgehoben. Das Symbol ist jeweils ein geschlossener Li nienzug mit mehreren entlang des Linienzugs regelmäßig beab- standeten Strichen quer zum Linienzug. Diese Symbole sind keine gegenständlichen Merkmale der Akkuzellen 14 und dienen lediglich der Veranschaulichung des Orts oder des Bereichs der jeweiligen Schwachstelle 56.
Die Deckschicht 20 umfasst zumindest einen vollflächig gas durchlässigen und vollflächig flammdurchschlagsicheren Fil termattenabschnitt 22, wobei bei genau einem Filtermattenab- schnitt 22 dieser auch selbst die Deckschicht 20 sein kann. Bei genau einem Filtermattenabschnitt 22 befindet sich dieser vollflächig und gleichmäßig beabstandet über allen (sämtli chen) oder zumindest im Wesentlichen allen Schwachstellen 56 der von dem Akkumulatormodul 10 umfassten Akkuzellen 14 und bei mehr als einem Filtermattenabschnitt 22 befindet sich gleichmäßig beabstandet über jeder oder zumindest im Wesent lichen jeder Schwachstelle 56 der von dem Akkumulatormodul 10 umfassten Akkuzellen 14 ein Filtermattenabschnitt 22 (über jeder oder zumindest im Wesentlichen jeder Schwachstelle je weils genau ein Filtermattenabschnitt 22 und/oder über Grup pen von Schwachstellen jeweils genau ein Filtermattenab schnitt 22).
Bei einer Überdeckung von nur im Wesentlichen allen Schwach stellen 56 mittels des zumindest einen Filtermattenabschnitts 22 kommt in Betracht, dass die Schwachstellen 56 randseitiger Akkuzellen 14 nicht überdeckt sind. Randseitige Akkuzellen 14 sind Akkuzellen 14, die an die Innenseite einer Wandfläche des Gehäuses 12 angrenzen. Bei Akkuzellen 14, die aufgrund ihrer Größe stets an eine Innenseite einer Wandfläche des Ge häuses 12 angrenzen (also zum Beispiel Pouchzellen oder pris matische Zellen), sind solche Akkuzellen 14 randseitige Ak kuzellen 14, die mit einer ihrer großen Oberflächen an eine Innenseite einer Wandfläche des Gehäuses 12 angrenzen.
Im Einzelnen:
Die Darstellungen in Figur 7 und Figur 8 zeigen schematisch vereinfacht ein Akkumulatormodul 10 mit Akkuzellen 14 in Form von Pouchzellen und zwar zum einen (Figur 7) in einer Seiten ansicht und zum anderen (Figur 8) in einer Ansicht von oben in das Akkumulatormodul 10. Aus der Ansicht von oben in Fi gur 8 wird deutlich, dass eine Ausführungsform gezeigt ist, bei welcher die Deckschicht 20 genau einen (zum Teil freige schnitten dargestellten) vollflächig gasdurchlässigen und vollflächig flammdurchschlagsicheren Filtermattenabschnitt 22 umfasst. Dieser reicht bis zu allen seitlichen Gehäusewandun gen (bei der Ausführungsform in Figur 1 bis Figur 6 die Ge häuseseitenwände 12-3, 12-4 sowie die vordere und hintere Ab schlussplatte 26, 28) und ist damit selbst die Deckschicht 20. Der Filtermattenabschnitt 22 befindet sich vollflächig über sämtlichen Schwachstellen 56 der von dem Akkumulatormo dul 10 umfassten Akkuzellen 14. Alternativ kann der Filter mattenabschnitt 22 (mindestens ein Filtermattenabschnitt 22) auch in eine dann als Träger des oder jedes Filtermattenab schnitts 22 fungierende Deckschicht 20 integriert oder an dieser angebracht sein. In der Seitenansicht in Figur 7 ist der Kontaktbereich 64 oberhalb der Akkuzellen 14 und unter halb der Deckschicht 20 eingezeichnet. In der Seitenansicht in Figur 7 sowie in der Draufsicht in Figur 8 ist erkennbar, dass das Akkumulatormodul 10 im Innern des Gehäuses 12 grund sätzlich optionale Schottwände 70 (nur eine bezeichnet) auf weist und dass sich der Filtermattenabschnitt 22 oberhalb al ler Schottwände 70 befindet und insbesondere auf deren Ober kanten aufliegt und dabei insbesondere nicht in Kontakt mit den Metalllaschen (Kontakten) 50, 52 der Akkuzellen ist; dies gilt ausdrücklich auch für die in den Darstellungen in Fi gur 1 bis Figur 6 gezeigte Ausführungsform. In der Draufsicht in Figur 8 ist erkennbar, dass der Filtermattenabschnitt 22 alle Schottwände 70 vollflächig abdeckt und auch dies gilt ausdrücklich auch für die in den Darstellungen in Figur 1 bis Figur 6 gezeigte Ausführungsform.
Die Darstellungen in Figur 9 und Figur 10 zeigen schematisch vereinfacht ein Akkumulatormodul 10 mit Akkuzellen 14 in Form von prismatischen Zellen - siehe Figur 12 - und zwar zum ei nen (Figur 9) in einer Seitenansicht und zum anderen (Fi- gur 10) in einer Ansicht von oben in das Akkumulatormodul 10. Aus der Ansicht von oben in Figur 10 wird deutlich, dass eine Ausführungsform gezeigt ist, bei welcher die (zum Teil frei geschnitten dargestellte) Deckschicht 20 genau einen (zum Teil ebenfalls freigeschnitten dargestellten) vollflächig gasdurchlässigen und vollflächig flammdurchschlagsicheren Filtermattenabschnitt 22 umfasst. Dieser befindet sich voll flächig über sämtlichen Schwachstellen 56 der von dem Akkumu latormodul 10 umfassten Akkuzellen 14. Der Filtermattenab schnitt 22 ist in eine Deckschicht 20 integriert oder an der Deckschicht 20 angebracht. In Kombination reichen die Deck schicht 20 und der Filtermattenabschnitt 22 bis zu allen seitlichen Gehäusewandungen. Anstelle genau eines Filtermat tenabschnitts 22 kommt auch eine Mehrzahl von Filtermattenab schnitten 22 in Betracht, wobei sich über jeder Schwachstelle 56 der von dem Akkumulatormodul 10 umfassten Akkuzellen 14 ein Filtermattenabschnitt 22 befindet. In der Seitenansicht in Figur 9 ist der Kontaktbereich 64 oberhalb der Akkuzellen 14 und unterhalb der Deckschicht 20 eingezeichnet.
Die Darstellungen in Figur 7 und Figur 9 illustrieren den be sonderen Aspekt der Lage des Filtermattenabschnitts 22 rela tiv zu den Schwachstellen 56 der jeweils überdeckten, von dem Akkumulatormodul 10 umfassten Akkuzellen 14. Zum einen befin det sich der Filtermattenabschnitt 22 (innerhalb des Gehäuses 12) über den Schwachstellen 56 der jeweils überdeckten Ak kuzellen 14. Zum anderen befindet sich der Filtermattenab schnitt 22 gleichmäßig beabstandet über diesen Schwachstellen 56. D.h. die Abstände von jeder Schwachstelle 56 zu dem Fil termattenabschnitt 22 sind jeweils gleich oder zumindest im Wesentlichen gleich, d.h. im Bereich von positions- oder la geabhängigen Toleranzen gleich. Die dabei betrachteten Ab stände sind die kürzeste Verbindung von einer Schwachstelle 56 zur Unterseite des Filtermattenabschnitts 22. Bei Akkuzel- len 14, deren Schwachstellen 56 sich - wie gezeigt - in einer Ebene befinden und bei einem Filtermattenabschnitt 22 in ei ner - wie gezeigt - zu dieser Ebene parallelen, aber von die ser Ebene beabstandeten weiteren Ebene, sind die Schwachstel len 56 von dem Filtermattenabschnitt 22 gleichmäßig beab- standet. Aufgrund dieses gleichmäßigen Abstands zu allen je weils überdeckten Schwachstellen 56 ist gewährleistet, dass im Schadensfall im Bereich einer Schwachstelle 56 austretende Gase im Akkumulatormodul 10 auf kürzestem Wege zu dem Filter mattenabschnitt 22 aufsteigen und dass der Weg der im Scha densfall aufsteigenden Gase von jeder Schwachstelle 56 bis zum darüber befindlichen Filtermattenabschnitt 22 gleich oder zumindest im Wesentlichen gleich ist. Dies wiederum gewähr leistet, dass aufsteigende Gase das Akkumulatormodul 10 auf kürzestem Wege verlassen (durch das Gehäuseoberteil 12-1, nämlich durch das aufgrund von Öffnungen, Durchbrüchen, Boh rungen, Schlitzen oder dergleichen großflächig für aus dem Innern des Akkumulatormoduls 10 ggf. ausströmende Gase durch lässige Gehäuseoberteil 12-1) und damit eine Schädigung der von dem Schadensfall nicht betroffenen Akkuzellen 14 verhin dert oder zumindest zeitlich verzögert wird. Dies ist ein wichtiger Unterschied zum Beispiel zu dem Stand der Technik gemäß der KR 102072 098 B, wo bei den in parallelen horizon talen Ebenen liegenden Akkuzellen bei einem Schadensfall in einer unteren Ebene das dort austretende Gas entlang aller darüber liegenden Akkuzellen aufsteigt und damit bei diesen ggf. ein thermisches Durchgehen auslöst.
Die Darstellung in Figur 11 zeigt (nur in einer Ansicht von oben) schematisch vereinfacht ein Akkumulatormodul 10 mit Ak kuzellen 14 in Form von Rundzellen - siehe Figur 13. Auch hier ist eine Ausführungsform gezeigt, bei welcher die Deck schicht 20 genau einen (zum Teil freigeschnitten dargestell ten) vollflächig gasdurchlässigen und vollflächig flammdurch- schlagsicheren Filtermattenabschnitt 22 umfasst. Dieser be findet sich vollflächig über sämtlichen Schwachstellen 56 der von dem Akkumulatormodul 10 umfassten Akkuzellen 14 und reicht allseitig bis zu den seitlichen Gehäusewandungen, ist also auch selbst die Deckschicht 20.
Der Freischnitt des als Deckschicht 20 fungierenden Filter mattenabschnitts 22 oder der Deckschicht 20 und des Filter mattenabschnitts 22 in den Darstellungen in Figur 8, Figur 10 und Figur 11 macht die ansonsten darunter nur schwer erkenn baren Akkuzellen 14 besser erkennbar und dient nur der besse ren Verständlichkeit der Darstellungen.
Die Darstellung in Figur 12 zeigt eine Akkuzelle 14 in Form einer prismatischen Zelle und die Darstellung in Figur 13 zeigt eine Akkuzelle 14 in Form einer Rundzelle. Die prisma tische Zelle weist ihre Schwachstelle 56 zwischen den beiden Polen 50, 52 auf. Die Rundzelle weist ihre Schwachstelle 56 im Bereich der in der Darstellung einzig sichtbaren Oberseite mit dem dortigen Pluspol 50 auf.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch das oder die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Ansprüche zu verlassen.
Einzelne im Vordergrund stehende Aspekte der hier eingereich ten Beschreibung lassen sich damit kurz wie folgt zusammen fassen: Angegeben wird ein Akkumulatormodul 10 mit einem Ge häuse 12, einer Mehrzahl von Akkuzellen 14 im Gehäuse 12 und mit einer Deckschicht 20 im Gehäuse 12 und oberhalb der Ak kuzellen 14. Jede Akkuzelle 14 weist in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise zumindest eine Schwachstelle 56 auf, aus der in einem Schadensfall sehr heißes Gas austritt. Die
Deckschicht 20 oberhalb der Akkuzellen 14 umfasst zumindest einen vollflächig gasdurchlässigen und vollflächig flamm- durchschlagsicheren Filtermattenabschnitt 22. Der Filtermat- tenabschnitt 22 befindet sich vollflächig über sämtlichen Schwachstellen 56 der von dem Akkumulatormodul 10 umfassten Akkuzellen 14 oder über jeder Schwachstelle 56 der von dem Akkumulatormodul 10 umfassten Akkuzellen 14 befindet sich ein Filtermattenabschnitt 22 (über jeder Schwachstelle jeweils genau ein Filtermattenabschnitt 22 und/oder über Gruppen von Schwachstellen jeweils genau ein Filtermattenabschnitt 22). Aus einer schadhaften Akkuzelle 14 austretendes Gas steigt im Akkumulatormodul 10 zur Deckschicht 20 und zum dortigen zu mindest einen Filtermattenabschnitt 22 auf, tritt durch die- sen hindurch und verlässt das Akkumulatormodul 10.
Bezugszeichenliste
10 Akkumulatormodul 12 Gehäuse
12-1 Gehäuseteil, Gehäuseoberteil 12-2 Gehäuseteil, Gehäuseunterteil 12-3 Gehäuseteil, Gehäuseseitenwand, Seitenwand 12-4 Gehäuseteil, Gehäuseseitenwand, Seitenwand 14 Akkuzelle
16 (frontseitiger) Deckel
18 (rückseitiger) Deckel 20 Deckschicht 22 Filtermattenabschnitt 24 Akkumulatormodulkern 26 (vordere) Abschlussplatte 28 (hintere) Abschlussplatte 30-38 (frei)
40 Zellpaket 42 Zwischenschicht 44-48 (frei)
50 Metalllasche, Kontakt, Pluspol 52 Metalllasche, Kontakt, Minuspol 54 Umhüllung (einer Akkuzelle)
56 Schwachstelle (einer Akkuzelle) 58 (frei)
60, 62 Kontaktelement 64 Kontaktbereich 70 Schottwand

Claims

Patentansprüche
1. Akkumulatormodul (10) mit einem Gehäuse (12), welches ein Gehäuseoberteil (12- 1) umfasst, mit einer Mehrzahl von Akkuzellen (14) im Gehäuse (12) und mit einer Deckschicht (20) im Gehäuse (12) und oberhalb der Akkuzellen (14), wobei jede Akkuzelle (14) zumindest eine Schwachstelle (56) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (20) zumindest einen vollflächig gasdurchlässigen und vollflächig flammdurchschlagsicheren Filtermattenabschnitt (22) umfasst, dass das Gehäuseoberteil (12-1) großflächig Öffnungen, Durchbrüche, Bohrungen, Schlitze oder dergleichen aufweist damit großflächig einen Gasaustritt aus dem Innern des Akku mulatormoduls (10) erlaubt und dass sich der Filtermattenabschnitt (22) vollflächig und gleichmäßig beabstandet über allen oder im Wesentlichen allen Schwachstellen (56) der von dem Akkumulatormodul (10) umfass ten Akkuzellen (14) befindet oder sich gleichmäßig beabstan det über allen oder im Wesentlichen allen Schwachstellen (56) ein Filtermattenabschnitt (22) befindet.
2. Akkumulatormodul (10) nach Anspruch 1, wobei jede Akkuzelle (14) ihre Schwachstelle (56) im Be reich eines Übergangs zwischen einer Umhüllung (54) der Ak kuzelle (14) und einer durch die Umhüllung (54) hindurchtre tenden und als Kontaktelement fungierenden Metalllasche (50, 52) aufweist und wobei der Filtermattenabschnitt (22) in unmittelbarer Nähe aller oder im Wesentlichen aller Schwachstellen (56) der von dem Akkumulatormodul (10) umfassten Akkuzellen (14) plat ziert ist oder in unmittelbarer Nähe aller oder im Wesentli chen aller Schwachstellen (56) ein Filtermattenabschnitt (22) platziert ist.
3. Akkumulatormodul (10) nach Anspruch 2, mit einer Mehrzahl von mit einer vertikalen Orientierung im Gehäuse (12) schichtartig nebeneinander platzierten Ak kuzellen (14), wobei sich die Metalllaschen (50, 52) der Akkuzellen (14) in einem Kontaktbereich im Innern des Akkumulatormoduls (10) befinden, wobei der Kontaktbereich durch Schottwände (70) unter teilt ist und wobei mittels der Deckschicht (20) die Schottwände (70) und insgesamt der Kontaktbereich vollflächig abgedeckt sind.
4. Akkumulatormodul (10) nach Anspruch 3, wobei die Akkuzellen (14) jeweils paarweise zu Zellpake ten (40) zusammengefasst und die Zellpakte (40) zu einem Ak kumulatormodulkern (24) zusammengefasst sind, wobei sich zwischen zwei unmittelbar aufeinander folgen den Zellpaketen (40) jeweils eine Zwischenschicht (42) befin det und wobei jede Schottwand (70) mit jeweils einer Zwischen schicht (42) fluchtet oder zumindest im Wesentlichen mit je weils einer Zwischenschicht (42) fluchtet.
5. Akkumulatormodul (10) nach Anspruch 4, wobei die Schottwände (70) entlang des Akkumulatormo dulkerns (24) regelmäßig beabstandet sind.
6. Akkumulatormodul (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Metalllaschen (50, 52) der Akkuzellen (14) mittels kammartiger, eine Mehrzahl von Kontaktfingern aufwei sende Kontaktelemente (60, 62) kontaktierbar sind, welche seitlich in den Kontaktbereich greifen.
7. Akkumulatormodul (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 6 und mit einem vom Kontaktbereich mit einer den Akkumulatormo dulkern (24) einseitig begrenzenden Abschlussplatte (26) ab- geschotteten Funktionsraum für hitzeempfindliche Elektronik komponenten.
8. Akkumulatormodul (10) nach einem der vorangehenden An sprüche, wobei der oder jeder Filtermattenabschnitt (22) ein Na delvlies, insbesondere ein Nadelvlies auf Basis von Si02- Glasfasern, ist.
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