WO2013152898A1 - Energiespeicherabdeckungsmodul und verfahren zur montage eines energiespeicherabdeckungsmoduls - Google Patents

Energiespeicherabdeckungsmodul und verfahren zur montage eines energiespeicherabdeckungsmoduls Download PDF

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WO2013152898A1
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storage cover
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fluid
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Jens Ackermann
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Robert Bosch Gmbh
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a
  • the present invention provides an energy storage cover module for covering a cell of an electrochemical energy storage unit, wherein the energy storage cover module has the following features:
  • a lid having on one side a receiving opening to a cavity for receiving a leaking from an electrochemical energy storage fluid, wherein the lid at least one lateral, with the
  • Cavity fluidly connected forwarding opening for discharging fluid contained in the cavity has;
  • At least one connecting element for connecting the cover to a further energy storage cover module.
  • the present invention provides a method of assembling an energy storage cover unit, the method comprising the steps of:
  • Energy storage cover module adjacent to an outlet opening for a case of a defect of the electrochemical energy storage cell
  • Exiting fluid is arranged and so that the receiving opening of the second energy storage cover module adjacent to a
  • Energy storage cell leaking fluid is arranged.
  • An advantage is also a computer program product with program code, which on a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a
  • Hard disk space or an optical memory can be stored and used for performing and / or driving steps of the method according to an embodiment described above or a variant thereof, when the program product is executed on a computer or a device.
  • a closure element can be understood, which for applying or pressing on a cell of an electrochemical
  • the lid can be designed to be placed on only a single (in particular not further subdivided) cell of the electrochemical energy storage unit.
  • Recess may be understood to mean a cavity that can receive a fluid from the cell of the electrochemical energy storage unit via the receiving opening, wherein the fluid can escape from the same through an opening of the cell in the event of a defect.
  • Cavity are understood so that the recess or the cavity is accessible not only from a main access side with the receiving opening (which faces in the installed state of the lid of the cell) for a fluid, but also that on this main access side into the recess (or the Cavity) fluid via the forwarding opening in the
  • Energy storage cover module in particular a cover of a further energy storage cover module is provided to a composite of energy storage cover modules (i.e.
  • Energy storage cover unit for covering a plurality of cells of an electrochemical energy storage unit. Under a fluid-tight fastening and / or a fluid-tight arrangement, pressing of an energy storage cover module or the lid of the
  • Energy storage cover module or one or more cells are understood, so that, for example, the ceiling by a press or
  • the present invention is based on the recognition that by the
  • Energy storage cover modules or a variant thereof is a very flexible way to form a composite of energy storage cover modules in the form of an energy storage cover unit and so to be able to cover a very flexible energy storage with a different number of cells.
  • the individual can
  • Energy storage cover modules have a high degree of standardization and thus be very inexpensive to manufacture. According to the different numbers or arrangements of cells to one
  • Energy storage cover modules are coupled or connected to each other via the connecting elements, so that a flexible cover of all cells of the energy storage can be built.
  • Energy storage cover unit can then be very simple and
  • the lid and the connecting element may be made in one piece from a plastic material, in particular wherein the lid and the connecting element are produced by an injection molding process. In particular, it should be a
  • Plastic material to be used which against corrosion by a
  • Fluid from the cell is insensitive.
  • Such an embodiment of the present invention offers the advantage of a particularly cost-effective production for the energy storage cover module.
  • the lid further comprises at least one sealing element around the relay opening, in particular which is arranged on that side of the lid on which the opening is located.
  • Such an embodiment of the present invention offers the advantage that a fluid-tight connection between two
  • Energy storage cover modules or their lids can be made, so as to ensure that a fluid from one of the cells, for example, not a a passenger compartment or an environment of the
  • Energy storage outside the energy storage cover modules can get there and causes damage.
  • Energy storage cover module further at least one other
  • the invention provides the advantage of a very flexible and secure way of producing an energy storage cover unit to cover a plurality of cells of the energy storage, so that a fluid from these cells does not in one
  • a fluid channel can be formed, which is able to guide a fluid emerging from a single cell past several further intact cells and, for example, to collect and remove it at one end of the fluid channel.
  • the lid has at least one electrically conductive signal line which is designed to transmit at least one signal of at least one sensor, wherein the signal line has at least one interface for electrical contacting of the signal line from outside the lid.
  • Interface may be arranged on that side of the lid on which the forwarding opening is arranged, in particular wherein further at least one sensor and / or at least one sensor interface is provided for providing the signal which is electrically conductively connected or connectable to the signal line.
  • the electrically conductive wire may be electrically conductive in particular.
  • Such an embodiment of the present invention has the advantage that an electrical signal line is already embedded in the energy storage cover module, which, in the case of a modular structure of an energy storage cover unit, is very easily connected via the interface
  • Signal lines can be coupled from other energy storage cover modules. In this way, a separate shoring of a signal line along the cover of the entire energy storage can be avoided, which would require an additional step and thus higher production costs.
  • the cover can have at least one second interface for external contacting of the signal line, in particular wherein the second interface is arranged on one side of the cover opposite the first interface.
  • an energy storage cover unit may be formed, which has at least two energy storage cover modules, for example in a variant described above and which are fluid-tightly connected by means of at least one connecting element of a first of the energy storage cover modules, wherein the cavity of the lid of the
  • Energy storage cover modules by means of the forwarding opening of the relevant energy storage cover module fluidly permeable to the
  • Cavity of a second of the energy storage cover modules is connected.
  • Such an embodiment of the present invention offers the advantage of a very flexible construction of a cover for the energy store from the highly standardized elements or modules, so that in such an embodiment, the advantages of a favorable production of such modules come particularly to bear.
  • each of the energy storage cover modules may be electrically conductive
  • Signal line which is designed for transmitting at least one signal of at least one sensor, wherein the signal lines via
  • Interfaces of each of the energy storage cover modules are electrically connected together to form a signal bus.
  • the present invention further provides, according to an embodiment of the invention, a device adapted to perform the steps of
  • a device can be understood as meaning a device which processes sensor or data signals and outputs control and / or data signals in dependence thereon.
  • the device may have an interface, which may be formed in hardware and / or software.
  • the interfaces can be part of a so-called system ASIC, for example, which contains a wide variety of functions of the device.
  • the interfaces are their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components.
  • the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.
  • Fig. 1 is a sectional view of an embodiment of the present invention as an energy storage cover module
  • FIG. 2 is a perspective or isometric view of a single module as an energy storage cover module
  • FIG. 3 is a top view of an example interconnection of three energy storage cover modules according to embodiments of the present invention.
  • FIG. 1 shows a sectional view of an exemplary embodiment of the present invention as an energy storage cover module 100
  • Energy storage cover module 100 is provided to cover a not shown in Fig. 1 cell of an electrochemical energy storage.
  • a cell may be a battery cell of a lithium-ion secondary battery which is not further subdivided and which has a defined opening with a protective closure, which is broken by a fluid in the cell in the event of a defect of the battery cell or battery cell so that the fluid gets out of the cell.
  • Most such fluids are aggressive and harmful to health and attack, for example, a material to which they enter or damage body parts with which they come into contact.
  • the energy storage cover module 100 disclosed in the present application is used, which offers the above-mentioned functions.
  • the energy storage cover module 100 (abbreviated to module 100 in the following description for simplicity) has a cavity 110 in a cover 15, which can be coupled to the battery cell or the accumulator cell via a receiving opening 120.
  • the receiving opening 120 (which is shown in dashed lines in FIG. 1) should be arranged directly above a cell bursting membrane of the cell, which at a
  • Receiving opening 120 is arranged on a main surface 125 of the module 100, wherein this skin surface 125 in a plane above the
  • the cavity 1 10 is further accessible via a first forward opening 130 from outside the module for a fluid or a befindliches in cavity 1 10 fluid can escape via the first relay opening 130 from the module.
  • the first relay opening 130 is located in a different wall of the lid 115 than the receiving opening 120.
  • the first relay opening 130 is located in a wall of the lid 115, which forms a side wall with respect to the main surface 125, for example at right angles to the main surface 125 is.
  • Forwarding opening 130 is also a molded or one in the
  • Cover 1 15 inserted sealing element 135 is arranged, which at a
  • Assembling the module 100 with another module allows a fluid-tight connection between the module 100 and the other module. In this way it can be ensured that a fluid which leaves the cavity 110 via the first relay opening 130 can not escape into an environment of the module 100, but into a corresponding one
  • the first forwarding opening 130th is opposite or disposed in a wall of the lid 1 15, which is opposite to a wall of the lid 115 with the first relay opening 130.
  • the cavity 1 10 fluidly coupled to an exterior of the module 100, wherein conveniently the second relay opening 140 also with a
  • Forwarding opening of a further module not shown in FIG. 1 is coupled and can receive a fluid from this further module in the cavity 110 of the module 100 shown in FIG.
  • a fluid channel can be produced, through which a fluid can be removed, which from one or more cells in case of a defect in it
  • one or more latching lugs 150 can be provided laterally in the area of the first relay opening 130 on the lid 115.
  • FIG. 1 Forwarding opening 140.
  • two modules 100 are connected, as shown in Fig. 1, in which, for example, the second relay opening 140 of the second module to the sealing element 135 and the first relay opening 130 of the module 100 shown in Fig. 1 is pressed , the locking lugs 150 of the module 100 can engage in corresponding snap hooks of the further module and thus fix the further module with the module 100 of FIG. 1, as shown for example in FIG.
  • the detent (s) 150 and the snap hook 160 form one or more connecting element (s) for safe and stable connection of the
  • the connecting element 150 or 160 or the connecting elements 150 and 160 may be made in one piece with the lid 115, for example, in which a corresponding mold for the lid 115 with the corresponding connecting elements 150 and 160 in one
  • the module 100 can be produced very inexpensively in a highly standardized form, whereby the manufacturing costs of a unit formed by the connection of several such modules 100 can be reduced. Furthermore, it is advantageous if in such a module 100 is an electrical
  • Signal line 170 is embedded, to the example already a
  • Voltage sensor 175 for monitoring a cell voltage of the
  • Energy storage is connected or at least connectable. Also, to such a signal line 170, a sensor 180 for battery or
  • Such a sensor 180 may detect, for example, a concentration or even a presence of a fluid in the cavity 110, whereby such a sensor 180 could detect a defect in at least one cell fluidly connected to the cavity 110.
  • first relay opening 130 and the detent lug 150 have a first interface 185, at which the signal line 170 from the outside of the module 100 is electrically contacted.
  • a signal can be transmitted from the sensor 175 or the sensor 180 via the signal line 170 to a signal line of a further module.
  • the sensors 175 and 180 may each be connected in series in a separate but the signal line 170.
  • a second interface 190 should also be provided for electrically contacting the signal line 170 from outside the module 100 and which, for example, in the region of second relay opening 140 and the snap hook 160 (more precisely, for example, between the second relay opening 140 and the
  • Snap hook 160 is arranged. This makes it possible for a signal a sensor of another module, which in the region of the second
  • Forwarding port 140 is coupled to the module 100 of FIG. 1, can also be transmitted via the signal line 170 of the module shown in Fig. 1.
  • a further signal line 170 (and corresponding interfaces 185 or 190) which is identical to the signal line 170 can furthermore be provided in the module 100, as described, for example, in FIG. 1 is shown on the right side of the lid 115.
  • the signal line 170 or both signal lines 170 can be arranged, for example, during the production of the module 100, for example by inserting corresponding electrical conductors or sensors into a mold for the production of the module 100 and subsequently the molds with a corresponding plastic material in an injection molding process is filled.
  • Fig. 2 shows some symmetrical or perspective view of a
  • Fig. 3 shows a sectional view in plan view of an exemplary
  • Energy storage cover unit 300 according to an embodiment of the present invention. It can be clearly seen from Fig. 3, as a
  • Fluid channel 305 is formed by the fluid-permeable connection of the cavities 1 10 of the individual modules 100 as shown in FIG. 1 via the respective forwarding openings 130 and 140 of the respective modules 100, via which a fluid exiting a defective cell over a longer distance can be derived. It can also be seen that the signal lines 170 are also interconnected via the respective interfaces 185 and 190 to a respective signal bus 310, which signals the
  • Sensors 175 and 180 of the respective modules 100 can forward.
  • An important aspect of the present invention according to an embodiment of the present invention therefore, it is the two separate and expensive components for degassing and for
  • Voltage monitoring by a modular design concept, such as plastic, to replace, and can do without an additional wiring harness and by standardized components to different module sizes (with different cell count) is customizable.
  • Plastic for the degassing of cells in which the signal lines and the corresponding sensors for condition monitoring are integrated or can be and which is composed of individual similar modules 100. These modules 100 can be easily combined, yes, according to module size, ie number of cells per module, by putting them together. In this case, both the contact between the signal lines 170 and the media guide 110 or 305 is produced. At termination modules, these are then led out and can be grounded to neighboring modules in the battery pack. Using the approach presented here, only a few different components are needed to cover all module and pack sizes for cells of an electrochemical energy storage, which is associated with a significant cost savings in component and assembly costs.
  • the corresponding modules 100 are constructed in the form of plug connectors 150 and 160, respectively. In this way, a plurality of modules 100 can easily be interconnected by snap connections 150, 160 and adapted in a modular system to any cell module sizes.
  • the length of the modules 100 depends on the corresponding cell type.
  • the degassing 100 are designed so that they provide a gas-tight connection to the cell as possible and are hollow, so that several modules 100 together a common degassing
  • the snap connection 150, 160 presses the inserted or molded seal 135 to the next module 100, creating a gas tight connection between the modules 100.
  • the channel 305 terminates at one or more battery modules that become a venting system
  • electrical lines 170 and sensors 175, 180 or only connection possibilities for sensors can be provided in the degasification module 100 in order to be able to realize cell monitoring likewise.
  • the electrical contact can also be in the form of
  • Connectors 185, 190 are realized.
  • Gas discharge can be arranged, the temperature or the
  • Attachment of the modules 100 on the battery cells or modules can also be done by a snap and / or press connection (which is not shown in the figures for clarity), so that the assembly effort when mounting a battery pack is very low or completely can be automated.
  • the preparation of these degassing and monitoring modules 100 is preferably carried out by injection molding. This allows high quantities at reasonable prices.
  • plug components 185, 190 and signal lines 170, in the form, for example, of punched grids directly into the injection mold, the highly integrated modules 100 can be manufactured in one shot, without additional
  • FIG. 4 shows a flowchart of an embodiment of the present invention as method 400 for mounting a
  • the method 400 includes a step of fluid-tightly connecting 410 at least a first one
  • the method comprises a step of fluid-tight fastening 420 of the formed
  • Energy storage cover unit on at least a first and a second electrochemical energy storage cell, so that the receiving opening of the first energy storage cover module adjacent to an outlet opening for a case of a defect of the electrochemical energy storage cell
  • Exiting fluid is arranged and arranged so that the receiving opening of the second energy storage cover module adjacent to an outlet opening for a leaking in a defect of the second electrochemical energy storage cell fluid.
  • the approach presented here for the manufactured modules 100 can be used for example in any Li-ion battery module for electric vehicles and hybrid vehicles.
  • an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Energiespeicherabdeckungsmodul (100) zum Abdecken einer Zelle einer elektrochemischen Energiespeichereinheit. Das Energiespeicherabdeckungsmodul (100) umfasst einen Deckel (115), der an einer Seite eine Aufnahmeöffnung (120) zu einem Hohlraum (110) zum Aufnehmen von einem aus einem elektrochemischen Energiespeicher austretenden Fluid, wobei der Deckel (110) zumindest eine seitliche, mit dem Hohlraum (110) fluidisch verbundene Weiterleitungsöffnung (130, 140) zur Ableitung von sich in dem Hohlraum (110) befindlichen Fluid aufweist. Ferner umfasst das Energiespeicherabdeckungsmodul (100) zumindest ein Verbindungselement (150, 160) zur Verbindung des Deckels (115) mit einem weiteren Energiespeicherabdeckungsmodul (100).

Description

Beschreibung
Titel
Energiespeicherabdeckungsmodul und Verfahren zur Montage eines
Energiespeicherabdeckungsmoduls
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein
Energiespeicherabdeckungsmodul, auf ein Verfahren zur Montage eines
Energiespeicherabdeckungsmoduls sowie auf ein entsprechendes
Computerprogrammprodukt.
Heutige Li-Ionen Batterien werden nach dem Stand der Technik mit einem sog. Entgasungssystem ausgestattet. Dieses hat die Funktion, dass im Fall einer Überladung oder einer Störung die bei der Zerstörung der Zelle entstehenden gesundheitsschädlichen und korrosiven Gase abzusaugen bzw. aufzunehmen. Die Gase dürfen weder in den Fahrgastraum gelangen noch sollen sie sich auf benachbarten Zellen ablagern können, um so zu einer weiteren Zerstörung anderer Zellen zu führen. Die Zellen sind daher mit einer Berstscheibe versehen, die im Falle eines Überdrucks in der Zelle zerstört wird, und das Gas auslässt. Bisher ist über der Berstscheibe eine aufwendige gefertigte Metallkappe angebracht, an die das austretende Gas aufnimmt. An den Kappen ist eine Verrohrung oder Verschlauchung ausgeführt, um das Gas des gesamten Batteriepacks zu sammeln und abzuführen. Zusätzlich werden die einzelnen Zellen spannungsüberwacht. Daher wird ein zusätzlicher Kabelbaum eingesetzt, der die Batteriekontakte mit der Überwachungssensorik verbindet und die Signale zum entsprechenden Steuergerät weiterleitet.
Im Moment werden Batterie-Module mit verschieden Anzahlen an Zellen eingesetzt, daher ist für jede Modulgröße eine eigene Entgasungseinheit und ein eigener Kabelbaum notwendig. Dies führt zu einer hohen Variantenzahl, teueren Baugruppen und erhöhtem logistischem Aufwand.
Die DE 10 2009 040 663 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Überwachung eines Energiespeichers.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein
Energiespeicherabdeckungsmodul, weiterhin ein Verfahren zur Montage eines
Energiespeicherabdeckungsmoduls sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Energiespeicherabdeckungsmodul zum Abdecken einer Zelle einer elektrochemischen Energiespeichereinheit, wobei das Energiespeicherabdeckungsmodul folgende Merkmale aufweist:
einen Deckel, der an einer Seite eine Aufnahmeöffnung zu einem Hohlraum zum Aufnehmen von einem aus einem elektrochemischen Energiespeicher austretenden Fluid, wobei der Deckel zumindest eine seitliche, mit dem
Hohlraum fluidisch verbundene Weiterleitungsöffnung zur Ableitung von sich in dem Hohlraum befindlichen Fluid aufweist; und
zumindest ein Verbindungselement zur Verbindung des Deckels mit einem weiteren Energiespeicherabdeckungsmodul.
Ferner schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Montage einer Energiespeicherabdeckungseinheit, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- Fluiddichtes Verbinden zumindest eines ersten
Energiespeicherabdeckungsmoduls mittels eines Verbindungselementes des ersten Energiespeicherabdeckungsmoduls an einem zweiten
Energiespeicherabdeckungsmodul, wobei der Hohlraum des Deckels des ersten der Energiespeicherabdeckungsmodule mittels der
Weiterleitungsöffnung des ersten Energiespeicherabdeckungsmoduls fluiddurchlässig mit dem Hohlraum eines zweiten der Energiespeicherabdeckungsmodule verbunden wird, um die
Energiespeicherabdeckungseinheit zu bilden; und
Fluiddichtes Befestigen der gebildeten Energiespeicherabdeckungseinheit auf zumindest einer ersten und einer zweiten elektrochemischen
Energiespeicherzelle, sodass die Aufnahmeöffnung des ersten
Energiespeicherabdeckungsmoduls benachbart zu einer Austrittsöffnung für ein bei einem Defekt der elektrochemischen Energiespeicherzelle
austretendes Fluid angeordnet ist und sodass die Aufnahmeöffnung des zweiten Energiespeicherabdeckungsmoduls benachbart zu einer
Austrittsöffnung für ein bei einem Defekt der zweiten elektrochemischen
Energiespeicherzelle austretendes Fluid angeordnet ist.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem
Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung und/oder Ansteuerung von Schritten des Verfahrens nach einer vorstehend beschriebenen Ausführungsform oder einer Variante davon verwendet wird, wenn das Programmprodukt auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
Unter einem Deckel kann ein Verschlusselement verstanden werden, welches zum Aufbringen oder Aufdrücken auf eine Zelle einer elektrochemischen
Energiespeichereinheit vorgesehen ist. Dabei kann der Deckel ausgebildet sein, um auf nur eine einzige (insbesondere nicht weiter unterteilte) Zelle der elektrochemischen Energiespeichereinheit aufgesetzt zu werden. Unter einer
Ausnehmung kann ein Hohlraum verstanden werden, der ein Fluid aus der Zelle der elektrochemischen Energiespeichereinheit über die Aufnahmeöffnung aufnehmen kann, wobei das Fluid über eine Öffnung der Zelle bei einem Defekt aus derselben entweichen kann. Unter einer Weiterleitungsöffnung kann ein Durchbruch oder eine Öffnung in einer Seitenwand der Ausnehmung oder des
Hohlraums verstanden werden, sodass die Ausnehmung oder der Hohlraum nicht nur von einer Hauptzugangsseite mit der Aufnahmeöffnung (die in verbauten Zustand des Deckels der Zelle zugewandt ist) für ein Fluid zugänglich ist, sondern dass auch ein über diese Hauptzugangsseite in die Ausnehmung (bzw. den Hohlraum) gelangtes Fluid über die Weiterleitungsöffnung in der
Seitenwand des Hohlraums auch wieder aus dem Deckel abgeführt werden kann. Unter einem Verbindungselement kann ein Element verstanden werden, das zur Fixierung des Deckels mit einem weiteren
Energiespeicherabdeckungsmodul, insbesondere einem Deckel eines weiteren Energiespeicherabdeckungsmoduls vorgesehen ist, um einen Verbund von Energiespeicherabdeckungsmodulen (d. h. einer
Energiespeicherabdeckungseinheit) zum Abdecken von mehreren Zellen einer elektrochemischen Energiespeichereinheit zu schaffen. Unter einem fluiddichten Befestigen und/oder einem fluiddichten Anordnen kann ein Aufdrücken eines Energiespeicherabdeckungsmoduls oder des Deckels des
Energiespeicherabdeckungsmoduls an einem weiteren
Energiespeicherabdeckungsmodul oder einer oder mehrerer Zellen verstanden werden, sodass beispielsweise der Decke durch eine Press- oder
Schnapphalterung an dem betreffenden weiteren
Energiespeicherabdeckungsmodul oder der betreffenden Zelle des
Energiespeichers befestigt ist.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass durch die
Verwendung eines oder mehrerer vorstehend genannten
Energiespeicherabdeckungsmodule oder einer Variante davon eine sehr flexible Möglichkeit besteht, einen Verbund von Energiespeicherabdeckungsmodulen in der Form einer Energiespeicherabdeckungseinheit zu bilden und so einen Energiespeicher mit einer unterschiedlichen Anzahl von Zellen sehr flexible abdecken zu können. Dabei können die einzelnen
Energiespeicherabdeckungsmodule einen hohen Standardisierungsgrad aufweisen und somit sehr kostengünstig herzustellen sein. Entsprechend der unterschiedlichen Anzahl oder Anordnungen von Zellen zu einem
Energiespeicher können dann mehrere diese hoch-standardisierten
Energiespeicherabdeckungsmodule miteinander über die Verbindungselemente gekoppelt oder verbunden werden, sodass sich eine flexible Abdeckung aller Zellen des Energiespeichers aufbauen lässt. Mit einem solchen Verbund von
Energiespeicherabdeckungsmodulen zu einer
Energiespeicherabdeckungseinheit lässt sich dann sehr einfach und
kostengünstig eine Möglichkeit schaffen, ein Fluid wie beispielsweise eine Flüssigkeit oder einem Gas bei einem Defekt einer der abgedeckten Zellen aufnehmen und ableiten zu können. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können der Deckel und das Verbindungselement einstückig aus einem Kunststoffmaterial gefertigt sein, insbesondere wobei der Deckel und das Verbindungselement durch einen Spritzgießvorgang hergestellt sind. Insbesondere sollte dabei ein
Kunststoffstoffmaterial verwendet werden, welches gegen Korrosion durch ein
Fluid aus der Zelle unempfindlich ist. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil einer besonders kostengünstigen Herstellung für das Energiespeicherabdeckungsmodul. Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei der der Deckel ferner zumindest ein Dichtungselement um die Weiterleitungsöffnung aufweist, insbesondere das an derjenigen Seite des Deckels angeordnet ist, an der sich die Öffnung befindet. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass eine fluiddichte Verbindung zwischen zwei
Energiespeicherabdeckungsmodulen beziehungsweise deren Deckeln hergestellt werden kann, sodass sichergestellt ist, dass ein Fluid aus einer der Zellen beispielsweise nicht ein einen Fahrgastraum oder eine Umgebung des
Energiespeichers außerhalb der Energiespeicherabdeckungsmodule gelangen kann und dort Beschädigungen verursacht.
Auch kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung das
Energiespeicherabdeckungsmodul ferner zumindest ein weiteres
Verbindungselement und eine weitere Weiterleitungsöffnung zur Ableitung von sich in dem Hohlraum befindlichem Fluid aufweisen, insbesondere die an einer der Weiterleitungsöffnung gegenüberliegenden Seite des Deckels angeordnet sind, insbesondere wobei die weitere Weiterleitungsöffnung mit dem Hohlraum fluidisch verbunden ist. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung bietet den Vorteil einer sehr flexiblen und sicheren Möglichkeit zum Herstellen einer Energiespeicherabdeckungseinheit, um mehrere Zellen des Energiespeichers zu überdecken, damit ein Fluid aus diesen Zellen nicht in eine
Umgebung gelangen kann und dort Beschädigungen hervorrufen kann. Dabei kann weiterhin ein Fluidkanal gebildet werden, der in der Lage ist, ein aus einer einzelnen Zelle austretendes Fluid an mehreren weiteren intakten Zellen vorbei zu leiten und beispielsweise an einem Ende des Fluidkanals zu sammeln und abzuführen. Günstig ist ferner eine Ausführungsform der Erfindung, bei der der Deckel zumindest eine elektrisch leitfähige Signalleitung aufweist, die zur Übertragung von zumindest einem Signal zumindest eines Sensors ausgebildet ist, wobei die Signalleitung zumindest eine Schnittstelle zur elektrischen Kontaktierung der Signalleitung von außerhalb des Deckels aufweist. Insbesondere kann dabei die
Schnittstelle an derjenigen Seite des Deckels angeordnet sein, an der die Weiterleitungsöffnung angeordnet ist, insbesondere wobei ferner zumindest ein Sensor und/oder zumindest eine Sensorschnittstelle zur Bereitstellung des Signals vorgesehen ist, der mit der Signalleitung elektrisch leitfähig verbunden oder verbindbar ist. Dabei kann insbesondere die elektrische leitfähige
Signalleitung in dem Deckel des Energiespeicherabdeckungsmoduls eingebettet oder darin vergossen sein. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass bereits in Energiespeicherabdeckungsmodul eine elektrische Signalleitung eingebettet ist, die bei einem modularen Aufbau einer Energiespeicherabdeckungseinheit sehr einfach über die Schnittstelle mit
Signalleitungen von weiteren Energiespeicherabdeckungsmodulen gekoppelt werden kann. Auf diese Weise kann ein separater Verbau einer Signalleitung entlang der Abdeckung des gesamten Energiespeichers vermieden werden, was einen zusätzlichen Arbeitsschritt und somit höhere Herstellungskosten erfordern würde.
Um besonders flexibl und einfach mehrere Signalleitungen aus mehreren Energiespeicherabdeckungsmodulen zusammenschalten zu können, kann der Deckel zumindest eine zweite Schnittstelle zur externen Kontaktierung der Signalleitung aufweisen, insbesondere wobei die zweite Schnittstelle an einer der ersten Schnittstelle gegenüberliegenden Seite des Deckels angeordnet ist.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung kann eine Energiespeicherabdeckungseinheit gebildet werden, die zumindest zwei Energiespeicherabdeckungsmodule beispielsweise in einer vorstehend beschriebenen Variante aufweist und die mittels zumindest eines Verbindungselementes eines ersten der Energiespeicherabdeckungsmodule fluiddicht verbunden sind, wobei der Hohlraum des Deckels eines der
Energiespeicherabdeckungsmodule mittels der Weiterleitungsöffnung des betreffenden Energiespeicherabdeckungsmoduls fluiddurchlässig mit dem
Hohlraum eines zweiten der Energiespeicherabdeckungsmodule verbunden ist. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil eines sehr flexiblen Aufbaus einer Abdeckung für den Energiespeicher aus den hoch-standardisierten Elementen oder Modulen, sodass in einer derartigen Ausführungsform die Vorteile einer günstigen Herstellung von solchen Modulen besonders zum Tragen kommen.
Auch kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung jedes der Energiespeicherabdeckungsmodule eine elektrisch leitfähige
Signalleitung aufweisen, die zur Übertragung von zumindest einem Signal zumindest eines Sensors ausgebildet ist, wobei die Signalleitungen über
Schnittstellen jedes der Energiespeicherabdeckungsmodule elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind, um einen Signalbus zu bilden. Hierdurch lässt sich mit sehr wenigen Arbeitsschritten je nach Anwendungsszenario eine flexible Abdeckung für mehrere Zellen einer Energiespeichereinheit schaffen, die neben der Möglichkeit einer Abführung von aus defekten Zellen austretendem Fluid auch die Übertragung von Signalen oder Sensorsignalen entlang der Abdeckung der Zellen ermöglicht.
Die vorliegende Erfindung schafft gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte des
erfindungsgemäßen Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern oder umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein Gerät verstanden werden, das Sensor- oder Datensignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung auf ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung als Energiespeicherabdeckungsmodul;
Fig. 2 eine perspektivische oder isometrische Darstellung eines Einzelmoduls als Energiespeicherabdeckungsmodul;
Fig. 3 eine Draufsichtdarstellung auf eine beispielhafte Verschaltung von drei Energiespeicherabdeckungsmodulen gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 4 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung als Verfahren zur Montage einer
Energiespeicherabdeckungseinheit.
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren
dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche
Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
Fig. 1 zeigt eine Schnittdarstellung auf ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung als Energiespeicherabdeckungsmodul 100. Das
Energiespeicherabdeckungsmodul 100 ist dabei vorgesehen, um eine in Fig. 1 nicht dargestellte Zelle eines elektrochemischen Energiespeichers abzudecken. Beispielsweise kann eine solche Zelle eine Batterie- bzw. Akkuzelle eines Lithiumionen-Akkumulators sein, die nicht weiter unterteilt ist und die eine definierte Öffnung mit einem Schutzverschluss aufweist, der bei einem Defekt der Batteriezelle bzw. der Akkuzelle von einem Fluid in der Zelle durchbrochen wird, sodass das Fluid aus der Zelle gelangt. Meist sind solche Fluide aggressiv und gesundheitsschädlich und greifen beispielsweise ein Material an, auf welches sie gelangen bzw. schädigen Körperteile, mit denen sie in Kontakt geraten. Um nun solche Fluide nach einem Defekt einer Zelle auffangen und gezielt ableiten zu können, wird nun das in der vorliegenden Anmeldung offenbarte Energiespeicherabdeckungsmodul 100 eingesetzt, welches die oben genannten Funktionen bietet. Das Energiespeicherabdeckungsmodul 100 (in der nachfolgenden Beschreibung auch der Einfachheit halber als Modul 100 abgekürzt bezeichnet), weist einen Hohlraum 110 in einem Deckel 1 15 auf, der über eine Aufnahmeöffnung 120 mit der Batteriezelle bzw. der Akkumulatorzelle koppelbar ist. Dabei sollte die Aufnahmeöffnung 120 (die in der Fig. 1 gestrichelt dargestellt ist) direkt über einer Zellenberstmembran der Zelle angeordnet werden, die bei einem
auftretenden Defekt der Batterie- oder Akkumulatorzelle zerstört wird und ein Fluid aus der Zelle in eine Umgebung entlässt oder freisetzt. Die
Aufnahmeöffnung 120 ist dabei an einer Hauptoberfläche 125 des Moduls 100 angeordnet, wobei diese Hautoberfläche 125 in einer Ebene über der
Zeichenebene aus Fig.1 liegt.
Der Hohlraum 1 10 ist ferner über eine erste Weiterleitungsöffnung 130 von außerhalb des Moduls für ein Fluid zugänglich bzw. ein in Hohlraum 1 10 befindliches Fluid kann über die erste Weiterleitungsöffnung 130 aus dem Modul austreten. Die erste Weiterleitungsöffnung 130 befindet sich dabei in einer anderen Wand des Deckels 115, als die Aufnahmeöffnung 120. Insbesondere befindet sich die erste Weiterleitungsöffnung 130 in einer Wand des Deckels 115, die in Bezug zur Hauptoberfläche 125 eine Seitenwand bildet, beispielsweise rechtwinklig zur Hauptoberfläche 125 angeordnet ist. Um die erste
Weiterleitungsöffnung 130 herum ist ferner ein angespritztes oder ein in den
Deckel 1 15 eingelegtes Dichtelement 135 angeordnet, welches bei einem
Zusammensetzen des Moduls 100 mit einem weiteren Modul eine fluiddichte Verbindung zwischen dem Modul 100 und dem weiteren Modul ermöglicht. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass ein Fluid, welches den Hohlraum 1 10 über die erste Weiterleitungsöffnung 130 verlässt, nicht in eine Umgebung des Moduls 100 entweichen kann, sondern in eine entsprechende
Weiterleitungsöffnung des am Modul 100 angeordneten oder befestigten weiteren Moduls eingeleitet wird.
Weiterhin ist in dem in Fig. 1 dargestellten Modul eine zweite
Weiterleitungsöffnung 140 angeordnet, die der ersten Weiterleitungsöffnung 130 gegenüberliegt bzw. in einer Wand des Deckels 1 15 angeordnet ist, die einer Wand des Deckels 115 mit der ersten Weiterleitungsöffnung 130 gegenüberliegt. Über diese zweite Weiterleitungsöffnung 140 ist ebenfalls der Hohlraum 1 10 fluiddurchlässig mit einem Äußeren des Moduls 100 gekoppelt, wobei günstigerweise die zweite Weiterleitungsöffnung 140 ebenfalls mit einer
Weiterleitungsöffnung eines in Fig. 1 nicht dargestellten weiteren Moduls gekoppelt ist und ein Fluid aus diesem weiteren Modul in den Hohlraum 110 des in Fig. 1 dargestellten Moduls 100 aufnehmen kann. Auf diese Weise kann durch eine Aneinanderschaltung von mehreren Modulen 100, wie sie beispielsweise in der Fig. 3 dargestellt sind, durch die fluidisch über die Weiterleitungsöffnungen der jeweils betreffenden Module miteinander gekoppelten Hohlräume ein Fluidkanal hergestellt werden, über den ein Fluid abgeführt werden kann, welches aus einer oder mehreren Zellen bei einem Defekt in diesem
entsprechenden Zellen austritt.
Um eine möglichst sichere und stabile Verbindung zwischen einzelnen zusammenzuschaltenden Modulen 100 herzustellen, wie sie in der Fig 1 beispielhaft dargestellt sind, kann im Bereich der ersten Weiterleitungsöffnung 130 an dem Deckel 115 seitlich ein oder mehrere Rastnase(n) 150 vorgesehen sein. Zugleich können auch einer oder mehrere Schnapphaken 160 am Deckel
1 15 angeordnet sein, beispielsweise im Bereich der zweiten
Weiterleitungsöffnung 140. Werden nun beispielsweise zwei Module 100 verbunden, wie sie in der Fig. 1 dargestellt sind, in dem beispielsweise die zweite Weiterleitungsöffnung 140 des zweiten Moduls an das Dichtelement 135 und die erste Weiterleitungsöffnung 130 des in Fig. 1 dargestellten Moduls 100 angedrückt wird, können die Rastnasen 150 des Moduls 100 in entsprechende Schnapphaken des weiteren Moduls Eingriff nehmen und so das weitere Modul mit dem Modul 100 aus Fig. 1 fixieren, wie es beispielsweise in der Fig. 3 dargestellt ist. Die Rastnase(n) 150 und die Schnapphaken 160 bilden dabei ein oder mehrere Verbindungselement(e) zur sicheren und stabilen Verbindung des
Moduls 100 mit einem weiteren Modul, wobei diese beiden Module
günstigerweise dann fluiddicht miteinander verbunden sind, um ein Entweichen des in den Hohlräumen 110 und den Weiterleitungsöffnungen 130 und 140 zu führenden Fluids zu vermeiden. Das Verbindungselement 150 bzw. 160 oder können die Verbindungselemente 150 bzw. 160 können einstückig mit dem Deckel 115 ausgeführt werden, beispielsweise in dem eine entsprechende Gussform für den Deckel 115 mit den entsprechenden Verbindungselementen 150 bzw. 160 in einem
Spritzgussverfahren mit einem Kunststoffmaterial verfügt wird. Auf diese Weise lässt sich das Modul 100 sehr kostengünstig in einer hoch-standardisierten Form herstellen, wodurch sich die Herstellungskosten einer durch die Verbindung von mehreren solcher Module 100 gebildeten Einheit reduzieren lassen. Weiterhin ist es günstig, wenn in ein solches Modul 100 eine elektrische
Signalleitung 170 eingebettet wird, an die beispielsweise bereits ein
Spannungssensor 175 zur Überwachung einer Zellenspannung des
Energiespeichers angeschlossen ist oder zumindest anschließbar ist. Auch kann an eine solche Signalleitung 170 ein Sensor 180 zur Batterie- oder
Akkumulatorüberwachung bereits angeschlossen sein oder anschließbar sein.
Ein solcher Sensor 180 kann beispielsweise eine Konzentration oder überhaupt ein Vorhandensein eines sich in den Hohlraum 110 befindlichen Fluids erfassen, wodurch ein solcher Sensor 180 einen Defekt in zumindest einer fluidisch mit dem Hohlraum 1 10 verbundenen Zelle erfassen könnte. Um bei dem
Zusammensetzen von mehreren gemäß der Fig. 1 ausgebildeten Modulen 100 einen Signalbus zu erhalten, kann die Signalleitung 170 im Bereich der ersten Weiterleitungsöffnung 130 bzw. benachbart zu einer Rastnase 150
(insbesondere zwischen der ersten Weiterleitungsöffnung 130 und der Rastnase 150) eine erste Schnittstelle 185 aufweisen, an denen die Signalleitung 170 von außerhalb des Moduls 100 elektrisch kontaktierbar ist. Über die erste
Schnittstelle lässt sich somit ein Signal von dem Sensor 175 bzw. dem Sensor 180 über die Signalleitung 170 an eine Signalleitung eines weiteren Moduls übertragen. Dabei können beispielsweise die Sensoren 175 und 180 jeweils in einer eigenen aber der Signalleitung 170 in Serie geschaltet sein. Um nun auch Signale über die Signalleitung 170 übertragen zu können, die von Sensoren eines weiteren Moduls 100 geliefert werden, sollte auch eine zweite Schnittstelle 190 vorgesehen sein, zur elektrischen Kontaktierung der Signalleitung 170 von außerhalb des Moduls 100 ausgebildet ist und die beispielsweise im Bereich der zweiten Weiterleitungsöffnung 140 bzw. des Schnapphakens 160 (genauer beispielsweise zwischen der zweiten Weiterleitungsöffnung 140 und dem
Schnapphaken 160) angeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, dass ein Signal eines Sensors eines weiteren Moduls, welches im Bereich der zweiten
Weiterleitungsöffnung 140 mit dem Modul 100 aus Fig. 1 gekoppelt ist, auch über die Signalleitung 170 des in Fig. 1 dargestellten Moduls übertragen werden kann.
Um eine möglichst große Redundanz und damit eine hohe Sicherheit bei der Übertragung von Signalen zu erreichen, kann ferner eine zur Signalleitung 170 identische weitere Signalleitung 170 (sowie entsprechende Schnittstellen 185 bzw. 190) im Modul 100 vorgesehen sein, wie sie beispielsweise in der Fig. 1 auf der rechten Seite des Deckels 115 dargestellt ist. Die Signalleitung 170 bzw. beide Signalleitungen 170 können beispielsweise schon bei der Herstellung des Moduls 100 angeordnet werden, beispielsweise indem entsprechende elektrische Leiterbahnen bzw. Sensoren in eine Gussform für die Erstellung des Moduls 100 eingelegt werden und nachher die Gussformen mit einem entsprechenden Kunststoffmaterial in einem Spritzgussverfahren gefüllt wird.
Fig. 2 zeigt einige symmetrische bzw. perspektivische Darstellung eines
Einzelmoduls, wobei eine Seitenwand mit der zweiten Weiterleitungsöffnung 140 sowie Öffnungen für die zweite(n) Schnittstelle(n) dargestellt sind. Derjenige Bereich des Moduls 100, der über die Aufnahmeöffnung 120 mit der Zelle verbunden ist, ist in Fig. 1 nicht ersichtlich, da dieser Bereich unter dem in Fig. 1 dargestellten Deckel 115 liegt.
Fig. 3 zeigt eine Schnittdarstellung in Draufsicht auf eine beispielhafte
Verschaltung von drei Energiespeicherabdeckungsmodulen zu einer
Energiespeicherabdeckungseinheit 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei ist aus der Fig. 3 gut zu erkennen, wie ein
Fluidkanal 305 durch die fluiddurchlässige Verbindung der Hohlräume 1 10 der einzelnen Module 100 entsprechend der Darstellung aus Fig. 1 über die jeweiligen Weiterleitungsöffnungen 130 bzw. 140 der betreffenden Module 100 gebildet wird, über welchen ein Fluid bei Austritt aus einer defekten Zelle über eine längere Strecke abgeleitet werden kann. Ebenfalls ist ersichtlich, dass auch die Signalleitungen 170 über die entsprechenden Schnittstellen 185 bzw. 190 zu je einem Signalbus 310 zusammengeschaltet sind, welcher Signale der
Sensoren 175 bzw. 180 der jeweiligen Module 100 weiterleiten kann. Ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist es somit, die beiden getrennten und aufwendigen Komponenten zur Entgasung und zur
Spannungsüberwachung durch ein modulares Baukastenkonzept, beispielsweise aus Kunststoff, zu ersetzen, und das ohne zusätzlichen Kabelbaum auskommen kann und durch standardisierte Komponenten an verschiedene Modulgrößen (mit unterschiedlicher Zellenzahl) anpassbar ist.
Der hier beispielhaft vorgestellte Ansatz stellt ein Baukastensystem aus
Kunststoff für die Entgasung von Zellen vor, in das die Signalleitungen und die entsprechenden Sensoren zum Condition-Monitoring integriert sind oder sein können und das aus einzelnen gleichartigen Modulen 100 aufgebaut ist. Diese Module 100 lassen sich einfach, ja nach Modulgröße, also Zellenanzahl pro Modul, kombinieren, indem sie zusammengesteckt werden. Dabei wird sowohl die der Kontakt zwischen den Signalleitungen 170 und der Medienführung 110 bzw. 305 hergestellt. An Abschlussmodulen werden diese dann herausgeführt und können mit Nachbarmodulen im Batteriepack verbunden erden. Mithilfe des hier vorgestellten Ansatzes werden nur wenige unterschiedliche Komponenten benötigt, um alle Modul- und Packgrößen für Zellen eines elektrochemischen Energiespeichers abdecken zu können, womit eine deutliche Kosteneinsparung bei den Bauteil- und Montagekosten verbunden ist.
Die entsprechenden Module 100 sind, wie in Fig. 1 zu sehen ist, in Form von Steckverbindern 150 bzw. 160 aufgebaut. Auf diese Weise können mehrere Module 100 leicht durch Schnappverbindungen 150, 160 zusammengeschalten werden und in einem Baukastensystem an beliebe Zellmodulgrößen angepasst werden. Die Länge der Module 100 richtet sich dabei an den entsprechenden Zelltyp. Die Entgasungsmodule 100 sind dabei so ausgeführt, dass sie eine möglichst gasdichte Verbindung zur Zelle bieten und hohl ausgeführt sind, sodass mehrere Module 100 zusammen einen gemeinsamen Entgasungskanal
305 entstehen lassen. Die Schnappverbindung 150, 160 presst die eingelegte oder angespritzte Dichtung 135 an das nächste Modul 100 und erzeugt so eine gasdichte Verbindung zwischen den Modulen 100. Der Kanal 305 wird am Ende eines oder mehrerer Batteriemodule, die zu einem Entlüftungssystem
zusammengeschaltet wurden, mit Endkappen verschlossen, die in den Figuren nicht dargestellt sind, die den Anschluss an die Gasabführung des Batteriegehäuses und den elektrischen Kontakt zur Überwachungselektronik gewährleistet. Zusätzlich können in dem Entgasungsmodul 100 elektrische Leitungen 170 und Sensoren 175, 180 oder nur Anschlussmöglichkeiten für Sensoren vorgesehen werden, um die Zellenüberwachung ebenfalls realisieren zu können. Die elektrische Kontaktierung kann ebenfalls in Form von
Steckverbindern 185, 190 realisiert werden. Dabei sind beliebe Sensoren 175 beispielsweise zur Spannungs- oder Temperaturüberwachung zum Anschluss oder zur Integration an/in das Modul 100 möglich.
Gemäß einer zusätzlichen Variante kann auch ein Sensor 180 in der
Gasableitung angeordnet sein, der die Temperatur oder die
Luftzusammensetzung überwacht, um einen zusätzlichen Indikator für die Beschädigung einer Batteriezelle bereitzustellen. Dies ließe sich mit geringem Aufwand in dem hier beispielhaft gezeigten Modul 100 integrieren. Die
Befestigung der der Module 100 auf den Batteriezellen oder -modulen kann ebenfalls durch eine Schnapp- und/oder Pressverbindung erfolgen (was aus Gründen der Übersichtlichkeit in den Figuren nicht näher dargestellt ist), sodass der Montageaufwand beim Montieren eines Batteriepacks sehr gering ausfällt bzw. vollständig automatisierbar ist. Die Herstellung diese Entgasungs- und Monitoring-Module 100 erfolgt vorzugsweise durch Spritzgießen. Damit sind hohe Stückzahlen zu günstigen Preisen möglich. Durch das Einlegen von Steckerkomponenten 185, 190 und Signalleitungen 170, in Form beispielsweise von Stanzgittern, direkt in das Spritzgießwerkzeug können die hochintegrierten Module 100 in einem Schuss gefertigt werden, ohne dass zusätzliche
Montageschritte erforderlich sind.
Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Verfahren 400 zur Montage einer
Energiespeicherabdeckungseinheit 300. Das Verfahren 400 umfasst einen Schritt des fluiddichten Verbindens 410 zumindest eines ersten
Energiespeicherabdeckungsmoduls mittels eines Verbindungselementes des ersten Energiespeicherabdeckungsmoduls an einem zweiten
Energiespeicherabdeckungsmodul, wobei der Hohlraum des Deckels des ersten der Energiespeicherabdeckungsmodule mittels der Weiterleitungsöffnung des ersten Energiespeicherabdeckungsmoduls fluiddurchlässig mit dem Hohlraum eines zweiten der Energiespeicherabdeckungsmodule verbunden wird, um die Energiespeicherabdeckungseinheit zu bilden. Weiterhin umfasst das Verfahren einen Schritt des fluiddichten Befestigens 420 der gebildeten
Energiespeicherabdeckungseinheit auf zumindest einer ersten und einer zweiten elektrochemischen Energiespeicherzelle, sodass die Aufnahmeöffnung des ersten Energiespeicherabdeckungsmoduls benachbart zu einer Austrittsöffnung für ein bei einem Defekt der elektrochemischen Energiespeicherzelle
austretendes Fluid angeordnet ist und sodass die Aufnahmeöffnung des zweiten Energiespeicherabdeckungsmoduls benachbart zu einer Austrittsöffnung für ein bei einem Defekt der zweiten elektrochemischen Energiespeicherzelle austretendes Fluid angeordnet ist.
Der hier vorgestellte Ansatz für die hergestellten Module 100 kann beispielsweise bei jedem Li-Ionen Batteriemodul für Elektrofahrzeuge und Hybrid-Fahrzeuge eingesetzt werden.
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.
Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder"-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.

Claims

Ansprüche
1. Energiespeicherabdeckungsmodul (100) zum Abdecken einer Zelle einer elektrochemischen Energiespeichereinheit, wobei das
Energiespeicherabdeckungsmodul (100) folgende Merkmale aufweist:
einen Deckel (115), der an einer Seite eine Aufnahmeöffnung (120) zu einem Hohlraum (1 10) zum Aufnehmen von einem aus einem
elektrochemischen Energiespeicher austretenden Fluid, wobei der Deckel (1 10) zumindest eine seitliche, mit dem Hohlraum (1 10) fluidisch verbundene Weiterleitungsöffnung (130, 140) zur Ableitung von sich in dem Hohlraum (1 10) befindlichen Fluid aufweist; und
zumindest ein Verbindungselement (150, 160) zur Verbindung des Deckels (115) mit einem weiteren Energiespeicherabdeckungsmodul (100).
2. Energiespeicherabdeckungsmodul (100) gemäß Anspruch 1 , dadurch
gekennzeichnet, dass der Deckel (1 15) und das Verbindungselement (150, 160) einstückig aus einem Kunststoffmaterial gefertigt sind, insbesondere wobei der Deckel (1 15) und das Verbindungselement (150, 160) durch einen Spritzgießvorgang hergestellt sind.
3. Energiespeicherabdeckungsmodul (100) gemäß einem der
vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (1 15) ferner zumindest ein Dichtungselement (135) um die
Weiterleitungsöffnung (130) aufweist.
4. Energiespeicherabdeckungsmodul (100) gemäß einem der
vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das
Energiespeicherabdeckungsmodul (100) ferner zumindest eine weitere Weiterleitungsöffnung (140) zur Ableitung von sich in dem Hohlraum (110) befindlichem Fluid aufweist, die an einer der Weiterleitungsöffnung (130) gegenüberliegenden Seite des Deckels (1 15) angeordnet ist, wobei die weitere Weiterleitungsöffnung (140) mit dem Hohlraum (110) fluidisch verbunden ist, insbesondere wobei ferner ein weiteres Verbindungselement (160, 150) vorgesehen ist, welches an derjenigen Seite des Deckels (1 15) angeordnet ist, an der sich auch das Verbindungselement (150) befindet.
Energiespeicherabdeckungsmodul (100) gemäß einem der
vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (1 15) zumindest eine elektrisch leitfähige Signalleitung (170) aufweist, die zur Übertragung von zumindest einem Signal zumindest eines Sensors (175, 180) ausgebildet ist, wobei die Signalleitung (170) zumindest eine
Schnittstelle (185, 190) zur elektrischen Kontaktierung der Signalleitung (170) von außerhalb des Deckels (115) aufweist, insbesondere wobei die Schnittstelle (185, 190) an derjenigen Seite des Deckels (115) angeordnet ist, an der die Weiterleitungsöffnung (130) angeordnet ist, insbesondere wobei ferner zumindest ein mit der Signalleitung (170) gekoppelter Sensor (175, 180) vorgesehen ist und/oder zumindest eine Sensorschnittstelle zum Einlesen des Signals vorgesehen ist, die mit der Signalleitung (170) elektrisch leitfähig verbunden oder verbindbar ist.
Energiespeicherabdeckungsmodul (100) gemäß einem der
vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (1 15) zumindest eine zweite Schnittstelle (190) zur externen Kontaktierung der Signalleitung (170) aufweist, insbesondere wobei die zweite Schnittstelle (190) an einer der ersten Schnittstelle (185) gegenüberliegenden Seite des Deckels (115) angeordnet ist.
Energiespeicherabdeckungseinheit (300), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Energiespeicherabdeckungsmodule (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche mittels zumindest eines
Verbindungselementes (150, 160) eines ersten der
Energiespeicherabdeckungsmodule (100) fluiddicht verbunden sind, wobei der Hohlraum (1 10) des Deckels (1 15) eines der
Energiespeicherabdeckungsmodule (100) mittels der Weiterleitungsöffnung (130) des betreffenden Energiespeicherabdeckungsmoduls (100)
fluiddurchlässig mit dem Hohlraum (1 10) eines zweiten der
Energiespeicherabdeckungsmodule (1 10) verbunden ist. Energiespeicherabdeckungseinheit (300) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Energiespeicherabdeckungsmodule (100) eine elektrisch leitfähige Signalleitung (170) aufweist, die zur Übertragung von zumindest einem Signal zumindest eines Sensors (175, 180) ausgebildet ist, wobei die Signalleitungen (170) über je eine Schnittstelle (185, 190) jedes der Energiespeicherabdeckungsmodule (100) elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind, um einen Signalbus (310) zu bilden.
Verfahren (400) zur Montage einer Energiespeicherabdeckungseinheit (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Verfahren (400) die folgenden Schritte aufweist:
Fluiddichtes Verbinden (410) zumindest eines ersten
Energiespeicherabdeckungsmoduls mittels eines Verbindungselementes des ersten Energiespeicherabdeckungsmoduls an einem zweiten Energiespeicherabdeckungsmodul, wobei der Hohlraum des Deckels des ersten der Energiespeicherabdeckungsmodule mittels der
Weiterleitungsöffnung des ersten Energiespeicherabdeckungsmoduls fluiddurchlässig mit dem Hohlraum eines zweiten der
Energiespeicherabdeckungsmodule verbunden wird, um die
Energiespeicherabdeckungseinheit zu bilden; und
Fluiddichtes Befestigen (420) der gebildeten
Energiespeicherabdeckungseinheit auf zumindest einer ersten und einer zweiten elektrochemischen Energiespeicherzelle, sodass die
Aufnahmeöffnung des ersten Energiespeicherabdeckungsmoduls benachbart zu einer Austrittsöffnung für ein bei einem Defekt der elektrochemischen Energiespeicherzelle austretendes Fluid angeordnet ist und sodass die Aufnahmeöffnung des zweiten
Energiespeicherabdeckungsmoduls benachbart zu einer Austrittsöffnung für ein bei einem Defekt der zweiten elektrochemischen
Energiespeicherzelle austretendes Fluid angeordnet ist.
10. Computerprogrammprodukt mit Programmcode zur Durchführung des
Verfahrens nach Anspruch 9, wenn das Programmprodukt auf einem
Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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