WO2017001120A1 - Battery sub-module and battery system - Google Patents

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WO2017001120A1
WO2017001120A1 PCT/EP2016/061647 EP2016061647W WO2017001120A1 WO 2017001120 A1 WO2017001120 A1 WO 2017001120A1 EP 2016061647 W EP2016061647 W EP 2016061647W WO 2017001120 A1 WO2017001120 A1 WO 2017001120A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
battery
receiving areas
housing
control module
battery cells
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/061647
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Simon Obergfaell
Ionut Marian LICA
Thomas Klemen
Seyed Mohammad Seyed Abbassi
Ralf Oswald
Original Assignee
Robert Bosch 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 Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2017001120A1 publication Critical patent/WO2017001120A1/en

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4207Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/209Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/271Lids or covers for the racks or secondary casings
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to a Batteriesubmodul, which comprises a plurality of arranged in a housing battery cells and a control module for controlling and
  • Monitoring the battery cells includes, as well as a battery system comprising at least one Batteriesubmodul.
  • Electrical energy can be stored by means of batteries. Batteries convert chemical reaction energy into electrical energy. Here are batteries.
  • Primary batteries and secondary batteries distinguished. Primary batteries are only functional once, while secondary batteries, also referred to as accumulators, are rechargeable.
  • a battery comprises one or more battery cells.
  • lithium-ion battery cells are used in an accumulator. These are characterized among other things by high energy densities, thermal stability and extremely low self-discharge. Lithium-ion battery cells are used inter alia in motor vehicles, in particular in electric vehicles (electric vehicle, EV), hybrid vehicles
  • H EV Hybrid Electric Vehicle
  • PHEV plug-in hybrid electric vehicles
  • a generic battery cell is disclosed for example in DE 10 2012 217 451 AI.
  • the battery cell has a cell case, which
  • the cell housing is prismatic, in particular cuboid, designed and pressure-resistant.
  • Battery cell has a positive terminal and a negative terminal for electrical contact.
  • Several battery cells are combined to form a battery submodule and electrically interconnected.
  • the battery cells are arranged in a common housing, and the terminals of the battery cells are connected to each other by means of cell connectors.
  • Several battery submodules are combined into one battery system. To control and
  • control modules Monitoring the battery cells are provided control modules.
  • a battery module for a vehicle which comprises a plurality of battery cells and control modules.
  • a battery module for a vehicle which comprises a plurality of battery cells. Furthermore, control modules are provided, which are arranged in the same housing as the battery cells.
  • the CN 102903876 A discloses a battery module for a vehicle having a plurality of battery cells.
  • a control module is arranged in the same housing as the battery cells.
  • a battery module which comprises a plurality of arranged in a housing battery cells.
  • the housing has an opening for receiving a control module.
  • the CN 203406354 U shows a battery module with a housing. On the housing of the battery module, a high-voltage control module is attached laterally.
  • Housing arranged battery cells and a control module for controlling and monitoring the battery cells comprises.
  • each of the receiving areas for receiving one each Battery cell is set up and for receiving the control module.
  • the control module is arranged in one of the receiving areas.
  • the battery cells are arranged in the other receiving areas.
  • Battery cells is thus one less than the number of intended receiving areas.
  • control module has at least approximately the same
  • the control module is disposed within the housing.
  • the control module is preferably arranged in the receiving area, which is separated from the other receiving areas. Although the control module is thus disposed within the housing, but separated from the other battery cells, in particular by the partition. According to another advantageous embodiment of the invention is one of
  • the control module is preferably arranged in the receiving area, which is arranged outside the housing.
  • the control module is thus arranged outside the housing and is separated from the battery cells, for example by an outer wall of the housing.
  • the receiving areas are arranged in a common plane.
  • the receiving areas are in at least one row
  • a plurality of rows of receiving areas are preferably arranged next to one another.
  • Each row has several recording areas.
  • the number of receiving areas of the battery submodule is then a product of the number of rows and the number of receiving areas per row.
  • a battery system is also proposed which comprises at least one battery submodule according to the invention.
  • a battery submodule according to the invention and a battery system according to the invention advantageously find use in an electric vehicle (EV), in a hybrid vehicle (HEV), in a plug-in hybrid vehicle (PH EV), in a stationary battery or in a battery in a marine application.
  • EV electric vehicle
  • HEV hybrid vehicle
  • PH EV plug-in hybrid vehicle
  • control module By integrating the control module in the battery submodule reduces the required space of a battery system, which several
  • Batteriesubmodule having battery cells and control modules has. This also increases the energy density of the battery system.
  • Battery submodule results in a compact design. Furthermore, the control module is protected by walls of the housing against external influences, in particular against externally acting forces.
  • Battery submodule allows a relatively simple replacement of the control module, wherein an opening of the housing in which the battery cells are arranged, is not required. Furthermore, the control module is protected by an outer wall of the housing against a force by the battery cells. Namely, the battery cells expand depending on
  • FIG. 1 shows an exploded view of a battery cell
  • FIG. 2 shows a plan view of a first embodiment of a
  • Figure 3 a plan view of a second embodiment of a
  • Battery submodule and Figure 4 a plan view of a third embodiment of a
  • a battery cell 2 shown in FIG. 1 comprises a cell housing 11, which is prismatic, in the present case cuboidal.
  • Cell housing 11 is embodied electrically conductive and made of aluminum, for example.
  • the cell housing 11 comprises a cuboid container 13, which has a container opening 14 on one side.
  • Container opening 14 is closed by a cover assembly 15, which includes, among other things, a cover plate 23.
  • the cuboid container 13 and the cover plate 23 of the cell housing 11 are each made electrically conductive and made of aluminum, for example.
  • the battery cell 2 comprises a negative terminal 21 and a positive terminal 22. Via the terminals 21, 22, a voltage provided by the battery cell 2 can be tapped off. Furthermore, the battery cell 2 can also be charged via the terminals 21, 22.
  • the terminals 21, 22 are spaced from each other on the cover plate 23 of the prismatic cell housing 11.
  • an electrode winding 3 is arranged, which has two electrodes, namely an anode 5 and a cathode not visible in this illustration.
  • the anode 5 and the cathode are each designed like a foil and wound with the interposition of a separator not visible in this representation to the electrode winding 3.
  • the separator is electrically insulating, but ionically conductive, so for
  • Lithium ions permeable Lithium ions permeable.
  • the anode 5 comprises an anodic active material, which is designed like a foil.
  • the anodic active material has as a base silicon or a silicon-containing alloy.
  • the anode 5 further comprises a current conductor 4, which is also formed like a foil.
  • the anodic active material and the current collector 4 of the anode 5 are placed flat against each other and connected to each other.
  • the current collector 4 of the anode 5 is made electrically conductive and made of a metal, such as copper.
  • the current collector 4 of the anode 5 is on a first narrow side over an edge of the
  • Electrode coil 3 via and is connected to a first collector 7. Via the first collector 7, the current conductor 4 of the anode 5 is electrically connected to the negative terminal 21 of the battery cell 2.
  • the cathode comprises a cathodic active material, which is designed like a film.
  • the cathodic active material has as a base material a metal oxide, for example lithium cobalt oxide (UC0O2).
  • the cathode further comprises a current conductor, which is likewise formed like a foil.
  • the current collector of the cathode is made electrically conductive and made of a metal, for example aluminum.
  • the current collector of the cathode is on a second narrow side, which is the the first narrow side opposite, over an edge of the electrode coil 3 and is connected to a second collector 9. Via the second collector 9, the current collector of the cathode is electrically connected to the positive terminal 22 of the battery cell 2.
  • the first collector 7, which is located inside the cell housing 11, is connected by means of a first contact arrangement 18 to the negative terminal 21, which is located outside the cell housing 11.
  • the second collector 9, which is located inside the cell housing 11, is connected by means of a second contact arrangement 19 to the positive terminal 22, which is located outside the cell housing 11.
  • the cell case 11 of the battery cell 2 is filled with a liquid electrolyte.
  • the electrolyte surrounds the anode 5, the cathode and the separator.
  • the electrolyte is also ionically conductive.
  • the electrolyte is filled after assembly of the cell housing 11 through a filling opening 26 in the cover plate 23 into the cell housing 11. Thereafter, the filling opening 26 is closed by means of a sealing plug, not shown.
  • the first collector 7 is connected to a first connecting bolt 61, which projects away from the first collector 7 on a side remote from the electrode winding 3.
  • the first connection pin 61 projects through a first cover opening 24 in the cover plate 23 of the cover arrangement 15 and is connected to the negative terminal 21 at its end facing away from the first collector 7.
  • the second collector 9 is connected to a second connecting bolt 62, which projects away from the second collector 9 on a side facing away from the electrode winding 3 side.
  • the second connecting bolt 62 protrudes through a second cover opening 25 in the cover plate 23 of the cover assembly 15 and is connected at its end facing away from the second collector 9 with the positive terminal 22.
  • the cover assembly 15 comprises a potential plate 17, which is designed to be electrically conductive, and which is disposed between the cover plate 23 and the negative terminal 21 is arranged.
  • the potential plate 17 electrically connects the cover plate 23 to the negative terminal 21.
  • the lid assembly 15 further includes a connection plate 32, which is also made electrically conductive, and which is disposed between the cover plate 23 and the positive terminal 22.
  • the connection plate 32 is electrically connected to the positive terminal 22.
  • connection plate insulation 35 is also attached, glued here.
  • Spacer insulator 40 is provided, which the cover plate 23 electrically from the
  • Spacer insulator 40 has a passage opening 44, which is penetrated by the second connecting bolt 62.
  • the lid assembly 15 also includes a Deckenplattenisolierfolie 36, which is glued on the side facing away from the container 13 of the cover plate 23.
  • the Deckenplattenisolierfolie 36 has a first film opening 37, which is penetrated by the negative terminal 21 and the potential plate 17.
  • the Deckenplattenisolierfolie 36 also has a second film opening 38, whose function will be discussed later.
  • the ceiling panel insulating sheet 36 also has a third sheet opening 39 which is separated from the positive terminal 22, the connection plate 32, the connection plate insulation 35 and the
  • Terminal insulator 46 is provided, which electrically isolates the cover plate 23 from the first collector 7.
  • the first connection insulator 46 has a first insulator opening 56, which passes through the first connection pin 61.
  • Terminal insulator 47 is provided, which the cover plate 23 electrically from the second collector 9 isolated.
  • the second connection insulator 47 has a second insulator opening 57, which passes through the second connection bolt 62.
  • a first sealing ring 51 is arranged between the first connecting bolt 61 and the cover plate 23.
  • the first sealing ring 51 is the first
  • the first sealing ring 51 electrically isolates the first terminal pin 61 from the cover plate 23.
  • the first sealing ring 51 seals the first cover opening 24 airtight and liquid-tight.
  • a second sealing ring 52 is arranged between the second connecting bolt 62 and the cover plate 23.
  • the second sealing ring 52 is placed around the second connecting bolt 62 and is located in the second cover opening 25 of the cover plate 23.
  • the second sealing ring 52 insulates the second
  • the cover plate 23 of the cell housing 11 further comprises a bursting opening 33, which is closed by a rupture disk 34.
  • the rupture disk 34 opens, as a result of which the overpressure can escape through the bursting opening 33 to the outside. As a result, bursting of the cell housing 11 is prevented.
  • the burst opening 33 in the cover plate 23 is aligned with the second film opening 38 in the
  • Ceiling panel insulating film 36
  • the battery cell 2 in the present case also has an overcharge protection device (Overcharge Safety Device, OSD).
  • the overcharge protection device comprises an OSD device provided in the cover plate 23 of the cell housing 11. Opening 29, which is closed by an OSD membrane 28.
  • the OSD membrane 28 is designed as a thin metal foil.
  • Temperature rise may occur due to an overcharge of the battery cell 2, deforms the OSD membrane 28 and touches the connecting plate 32nd
  • the spacer insulator 40 has for this purpose a short-circuit opening 42, which can pass through the OSD membrane 28 during a deformation. This creates a short circuit between the cell housing 11 and the second collector 9, whereby a charging of the battery cell 2 is interrupted.
  • FIG. 2 is a plan view of a first embodiment of a
  • the battery submodule 70 comprises a plurality of, in the present case eleven, battery cells 2, which are arranged within a housing 72.
  • the terminals 21, 22 of the battery cells 2 are arranged within a housing 72.
  • Battery cells 2 are electrically connected to each other by means of cell connectors 80. Furthermore, the battery submodule 70 comprises a control module 74 for controlling and monitoring the battery cells 2.
  • the control module 74 has approximately the same dimensions as a battery cell 2.
  • the battery submodule 70 has twelve receiving areas 90 for accommodating one battery cell 2 each and the control module 74.
  • the twelve receiving areas 90 are formed identically. That is, each of the receiving areas 90 may selectively receive the control module 74 or one of the battery cells 2.
  • the control module 74 is arranged in one of the twelve receiving areas 90, and the eleven battery cells 2 are arranged in the remaining eleven receiving areas 90.
  • the number of battery cells 2 is thus one less than the number of receiving areas 90 provided.
  • the receiving areas 90 are present in two rows 82 to six
  • Receiving areas 90 arranged.
  • the two rows 82 are arranged directly next to each other.
  • the receiving areas 90 are arranged in a common plane.
  • the number of receiving areas 90 of the battery submodule 70 here twelve, is a product of the number of rows 82, in the present case two, and the number of receiving areas 90 per row 82, in the present case six.
  • the control module 74 is disposed within the housing 72.
  • Figure 3 is a plan view of a second embodiment of a
  • Battery submodule 70 is largely similar to the first embodiment of the battery submodule 70.
  • the second embodiment of the battery submodule 70 additionally has a partition wall 78, which is arranged within the housing 72.
  • the dividing wall 78 separates one of the receiving areas 90 from the remaining eleven receiving areas 90.
  • the control module 74 is arranged in the receiving area 90, which is separated from the remaining eleven receiving areas 90. Although the control module 74 is thus disposed within the housing 72, the control module 74 is separated from the eleven battery cells 2 by the partition wall 78.
  • Figure 4 is a plan view of a third embodiment of a
  • the third embodiment of the battery submodule 70 largely equals the first embodiment of the battery submodule 70.
  • the housing 72 has a plan deviating from a rectangle.
  • An outer wall 76 of the housing 72 separates the receiving area 90 arranged outside the housing 72 from the remaining eleven receiving areas 90, which are arranged within the housing 72.
  • the control module 74 is arranged in the receiving region 90, which is arranged outside of the housing 72.
  • the control module 74 is thus arranged outside the housing 72 and is separated from the eleven battery cells 2 by the outer wall 76.

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Abstract

The invention relates to a battery sub-module (70) comprising a plurality of battery cells (2) in a housing (72) as well as a control module (74) for controlling and monitoring the battery cells (2). According to the invention, there is a number of similar reception zones (90), each of which (90) is designed to receive one battery cell (2) and the control module (74), the control module (74) being arranged in one of the reception zones (90). The invention also relates to a battery system comprising at least one disclosed battery sub-module.

Description

Beschreibung  description
Titel Batteriesubmodul und Batteriesystem Title battery submodule and battery system
Die Erfindung betrifft ein Batteriesubmodul, welches mehrere in einem Gehäuse angeordnete Batteriezellen und ein Steuermodul zur Steuerung und The invention relates to a Batteriesubmodul, which comprises a plurality of arranged in a housing battery cells and a control module for controlling and
Überwachung der Batteriezellen umfasst, sowie ein Batteriesystem, welches mindestens ein Batteriesubmodul umfasst. Monitoring the battery cells includes, as well as a battery system comprising at least one Batteriesubmodul.
Stand der Technik State of the art
Elektrische Energie ist mittels Batterien speicherbar. Batterien wandeln chemische Reaktionsenergie in elektrische Energie um. Hierbei werden Electrical energy can be stored by means of batteries. Batteries convert chemical reaction energy into electrical energy. Here are
Primärbatterien und Sekundärbatterien unterschieden. Primärbatterien sind nur einmal funktionsfähig, während Sekundärbatterien, die auch als Akkumulator bezeichnet werden, wieder aufladbar sind. Eine Batterie umfasst dabei eine oder mehrere Batteriezellen.  Primary batteries and secondary batteries distinguished. Primary batteries are only functional once, while secondary batteries, also referred to as accumulators, are rechargeable. A battery comprises one or more battery cells.
In einem Akkumulator finden insbesondere sogenannte Lithium-Ionen- Batteriezellen Verwendung. Diese zeichnen sich unter anderem durch hohe Energiedichten, thermische Stabilität und eine äußerst geringe Selbstentladung aus. Lithium-Ionen-Batteriezellen kommen unter anderem in Kraftfahrzeugen, insbesondere in Elektrofahrzeugen (Electric Vehicle, EV), HybridfahrzeugenIn particular, so-called lithium-ion battery cells are used in an accumulator. These are characterized among other things by high energy densities, thermal stability and extremely low self-discharge. Lithium-ion battery cells are used inter alia in motor vehicles, in particular in electric vehicles (electric vehicle, EV), hybrid vehicles
(Hybrid Electric Vehicle, H EV) sowie Plug-In-Hybridfahrzeugen (Plug-In-Hybrid Electric Vehicle, PHEV) zum Einsatz. (Hybrid Electric Vehicle, H EV) and plug-in hybrid electric vehicles (PHEV) are used.
Eine gattungsgemäße Batteriezelle ist beispielsweise in der DE 10 2012 217 451 AI offenbart. Die Batteriezelle weist ein Zellengehäuse auf, welches A generic battery cell is disclosed for example in DE 10 2012 217 451 AI. The battery cell has a cell case, which
beispielsweise aus einem Metall gefertigt ist. Das Zellengehäuse ist prismatisch, insbesondere quaderförmig, ausgestaltet und druckfest ausgebildet. Die for example, is made of a metal. The cell housing is prismatic, in particular cuboid, designed and pressure-resistant. The
Batteriezelle weist dabei ein positives Terminal und ein negatives Terminal zur elektrischen Kontaktierung auf. Mehrere Batteriezellen werden zu einem Batteriesubmodul zusammengefasst und elektrisch miteinander verschaltet. Dazu werden die Batteriezellen in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet, und die Terminals der Batteriezellen werden mittels Zellverbinder miteinander verbunden. Mehrere Batteriesubmodule werden zu einem Batteriesystem zusammengefasst. Zur Steuerung und Battery cell has a positive terminal and a negative terminal for electrical contact. Several battery cells are combined to form a battery submodule and electrically interconnected. For this purpose, the battery cells are arranged in a common housing, and the terminals of the battery cells are connected to each other by means of cell connectors. Several battery submodules are combined into one battery system. To control and
Überwachung der Batteriezellen sind Steuermodule vorgesehen. Monitoring the battery cells are provided control modules.
Aus der US 2012/068668 AI ist ein Batteriemodul für ein Fahrzeug bekannt, welches mehrere Batteriezellen sowie Steuermodule umfasst. From US 2012/068668 Al a battery module for a vehicle is known which comprises a plurality of battery cells and control modules.
In der US 2014/272501 AI ist ebenfalls ein Batteriemodul für ein Fahrzeug offenbart, welches mehrere Batteriezellen umfasst. Ferner sind Steuermodule vorgesehen, welche in dem gleichen Gehäuse wie die Batteriezellen angeordnet sind. In US 2014/272501 AI a battery module for a vehicle is disclosed, which comprises a plurality of battery cells. Furthermore, control modules are provided, which are arranged in the same housing as the battery cells.
Auch die CN 102903876 A offenbart ein Batteriemodul für ein Fahrzeug mit mehreren Batteriezellen. Dabei ist ein Steuermodul in dem gleichen Gehäuse wie die Batteriezellen angeordnet. Also, the CN 102903876 A discloses a battery module for a vehicle having a plurality of battery cells. In this case, a control module is arranged in the same housing as the battery cells.
Aus der US 2014/141287 AI ist ein Batteriemodul bekannt, welches mehrere in einem Gehäuse angeordnete Batteriezellen umfasst. Das Gehäuse weist eine Öffnung zur Aufnahme eines Steuermoduls auf. From US 2014/141287 AI a battery module is known which comprises a plurality of arranged in a housing battery cells. The housing has an opening for receiving a control module.
Aus der CN 203406354 U geht ein Batteriemodul mit einem Gehäuse hervor. An dem Gehäuse des Batteriemoduls ist seitlich ein Hochspannungs-Steuermodul befestigt. The CN 203406354 U shows a battery module with a housing. On the housing of the battery module, a high-voltage control module is attached laterally.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Es wird ein Batteriesubmodul vorgeschlagen, welches mehrere in einem It is a Batteriesubmodul proposed which several in one
Gehäuse angeordnete Batteriezellen und ein Steuermodul zur Steuerung und Überwachung der Batteriezellen umfasst. Housing arranged battery cells and a control module for controlling and monitoring the battery cells comprises.
Erfindungsgemäß ist dabei eine Anzahl von gleichartigen Aufnahmebereichen vorgesehen, wobei jeder der Aufnahmebereiche zur Aufnahme je einer Batteriezelle sowie zur Aufnahme des Steuermoduls eingerichtet ist. Dabei ist das Steuermodul in einem der Aufnahmebereiche angeordnet. Die Batteriezellen sind in den übrigen Aufnahmebereichen angeordnet. Die Anzahl der According to the invention, a number of similar receiving areas is provided, each of the receiving areas for receiving one each Battery cell is set up and for receiving the control module. In this case, the control module is arranged in one of the receiving areas. The battery cells are arranged in the other receiving areas. The number of
Batteriezellen ist also um eins geringer als die Anzahl der vorgesehenen Aufnahmebereiche. Battery cells is thus one less than the number of intended receiving areas.
Vorteilhaft weist das Steuermodul dabei zumindest annähernd gleiche Advantageously, the control module has at least approximately the same
Abmessungen wie jede der Batteriezellen auf. Dadurch kann jeder der Dimensions like each of the battery cells on. This allows each of the
Aufnahmebereiche wahlweise das Steuermodul oder eine der Batteriezellen aufnehmen. Accommodate receiving areas either the control module or one of the battery cells.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind alle According to an advantageous embodiment of the invention are all
Aufnahmebereiche innerhalb des Gehäuses angeordnet. Damit ist auch das Steuermodul innerhalb des Gehäuses angeordnet. Receiving areas arranged within the housing. Thus, the control module is disposed within the housing.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind alle According to an advantageous embodiment of the invention are all
Aufnahmebereiche innerhalb des Gehäuses angeordnet, wobei einer der Aufnahmebereiche von den übrigen Aufnahmebereichen, insbesondere durch eine Trennwand, getrennt ist. Das Steuermodul ist dabei vorzugsweise in dem Aufnahmebereich, der von den übrigen Aufnahmebereichen abgetrennt ist, angeordnet. Das Steuermodul ist somit zwar innerhalb des Gehäuses angeordnet, jedoch von den übrigen Batteriezellen, insbesondere durch die Trennwand, getrennt. Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist einer derReceiving areas arranged within the housing, wherein one of the receiving areas of the other receiving areas, in particular by a partition, is separated. The control module is preferably arranged in the receiving area, which is separated from the other receiving areas. Although the control module is thus disposed within the housing, but separated from the other battery cells, in particular by the partition. According to another advantageous embodiment of the invention is one of
Aufnahmebereiche außerhalb des Gehäuses angeordnet, während die übrigen Aufnahmebereiche innerhalb des Gehäuses angeordnet sind. Das Steuermodul ist dabei vorzugsweise in dem Aufnahmebereich angeordnet, der außerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Das Steuermodul ist somit außerhalb des Gehäuses angeordnet und ist beispielsweise durch eine Außenwand des Gehäuses von den Batteriezellen getrennt. Receiving areas arranged outside of the housing, while the remaining receiving areas are arranged within the housing. The control module is preferably arranged in the receiving area, which is arranged outside the housing. The control module is thus arranged outside the housing and is separated from the battery cells, for example by an outer wall of the housing.
Vorzugsweise sind die Aufnahmebereiche in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Vorzugsweise sind die Aufnahmebereiche in mindestens einer Reihe Preferably, the receiving areas are arranged in a common plane. Preferably, the receiving areas are in at least one row
angeordnet. Dabei sind bevorzugt mehrere Reihen von Aufnahmebereichen nebeneinander angeordnet. Jede Reihe weist dabei mehrere Aufnahmebereiche auf. Die Anzahl der Aufnahmebereiche des Batteriesubmoduls ergibt sich dann als Produkt aus der Anzahl der Reihen und der Anzahl der Aufnahmebereiche pro Reihe. arranged. In this case, a plurality of rows of receiving areas are preferably arranged next to one another. Each row has several recording areas. The number of receiving areas of the battery submodule is then a product of the number of rows and the number of receiving areas per row.
Es wird auch ein Batteriesystem vorgeschlagen, welches mindestens ein erfindungsgemäßes Batteriesubmodul umfasst. A battery system is also proposed which comprises at least one battery submodule according to the invention.
Ein erfindungsgemäßes Batteriesubmodul sowie ein erfindungsgemäßes Batteriesystem finden vorteilhaft Verwendung in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV), in einem Plug-In-Hybridfahrzeug (PH EV), in einer stationären Batterie oder in einer Batterie in einer marinen Anwendung. A battery submodule according to the invention and a battery system according to the invention advantageously find use in an electric vehicle (EV), in a hybrid vehicle (HEV), in a plug-in hybrid vehicle (PH EV), in a stationary battery or in a battery in a marine application.
Vorteile der Erfindung Advantages of the invention
Durch die Integration des Steuermoduls in das Batteriesubmodul verringert sich der erforderliche Bauraum eines Batteriesystems, welches mehrere By integrating the control module in the battery submodule reduces the required space of a battery system, which several
Batteriesubmodule mit Batteriezellen und Steuermodule aufweist. Dadurch wird auch die Energiedichte des Batteriesystems erhöht. Batteriesubmodule having battery cells and control modules has. This also increases the energy density of the battery system.
Bei Anordnung des Steuermoduls innerhalb des Gehäuses des In the arrangement of the control module within the housing of the
Batteriesubmoduls ergibt sich ein kompakter Aufbau. Ferner ist das Steuermodul durch Wände des Gehäuses vor äußeren Einwirkungen, insbesondere vor von außen einwirkenden Kräften, geschützt. Battery submodule results in a compact design. Furthermore, the control module is protected by walls of the housing against external influences, in particular against externally acting forces.
Eine Anordnung des Steuermoduls außerhalb des Gehäuses des An arrangement of the control module outside the housing of the
Batteriesubmoduls ermöglicht ein verhältnismäßig einfaches Austauschen des Steuermoduls, wobei ein Öffnen des Gehäuses, in welchem die Batteriezellen angeordnet sind, nicht erforderlich ist. Ferner ist das Steuermodul durch eine Außenwand des Gehäuses vor einer Krafteinwirkung durch die Batteriezellen geschützt. Die Batteriezellen dehnen sich nämlich in Abhängigkeit von Battery submodule allows a relatively simple replacement of the control module, wherein an opening of the housing in which the battery cells are arranged, is not required. Furthermore, the control module is protected by an outer wall of the housing against a force by the battery cells. Namely, the battery cells expand depending on
Temperatur und Ladezustand aus und üben dabei eine Kraft auf benachbarte Elemente aus. Kurze Beschreibung der Zeichnungen Temperature and state of charge and thereby exert a force on adjacent elements. Brief description of the drawings
Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings and the description below.
Figur 1: eine Explosionsdarstellung einer Batteriezelle, FIG. 1 shows an exploded view of a battery cell,
Figur 2: eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform eines FIG. 2 shows a plan view of a first embodiment of a
Batteriesubmoduls,  Batteriesubmoduls,
Figur 3: eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform eines Figure 3: a plan view of a second embodiment of a
Batteriesubmoduls und Figur 4: eine Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform eines  Battery submodule and Figure 4: a plan view of a third embodiment of a
Batteriesubmoduls.  Batteriesubmoduls.
Ausführungsformen der Erfindung In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar. EMBODIMENTS OF THE INVENTION In the following description of embodiments of the invention, the same or similar elements will be denoted by the same reference numerals, and a repeated description of these elements will be omitted in individual cases. The figures illustrate the subject matter of the invention only schematically.
Eine in Figur 1 dargestellte Batteriezelle 2 umfasst ein Zellengehäuse 11, welches prismatisch, vorliegend quaderförmig, ausgebildet ist. Das A battery cell 2 shown in FIG. 1 comprises a cell housing 11, which is prismatic, in the present case cuboidal. The
Zellengehäuse 11 ist vorliegend elektrisch leitend ausgeführt und beispielsweise aus Aluminium gefertigt. Das Zellengehäuse 11 umfasst einen quaderförmigen Behälter 13, welcher an einer Seite eine Behälteröffnung 14 aufweist. DieCell housing 11 is embodied electrically conductive and made of aluminum, for example. The cell housing 11 comprises a cuboid container 13, which has a container opening 14 on one side. The
Behälteröffnung 14 wird durch eine Deckelanordnung 15 verschlossen, welche unter anderem eine Deckplatte 23 umfasst. Der quaderförmigen Behälter 13 und die Deckplatte 23 des Zellengehäuses 11 sind dabei jeweils elektrisch leitend ausgeführt und beispielsweise aus Aluminium gefertigt. Die Batteriezelle 2 umfasst ein negatives Terminal 21 und ein positives Terminal 22. Über die Terminals 21, 22 kann eine von der Batteriezelle 2 zur Verfügung gestellte Spannung abgegriffen werden. Ferner kann die Batteriezelle 2 über die Terminals 21, 22 auch geladen werden. Die Terminals 21, 22 sind beabstandet voneinander auf der Deckplatte 23 des prismatischen Zellengehäuses 11 angeordnet. Container opening 14 is closed by a cover assembly 15, which includes, among other things, a cover plate 23. The cuboid container 13 and the cover plate 23 of the cell housing 11 are each made electrically conductive and made of aluminum, for example. The battery cell 2 comprises a negative terminal 21 and a positive terminal 22. Via the terminals 21, 22, a voltage provided by the battery cell 2 can be tapped off. Furthermore, the battery cell 2 can also be charged via the terminals 21, 22. The terminals 21, 22 are spaced from each other on the cover plate 23 of the prismatic cell housing 11.
Innerhalb des Zellengehäuses 11 der Batteriezelle 2 ist ein Elektrodenwickel 3 angeordnet, welcher zwei Elektroden, nämlich eine Anode 5 und eine in dieser Darstellung nicht sichtbare Kathode, aufweist. Die Anode 5 und die Kathode sind jeweils folienartig ausgeführt und unter Zwischenlage eines in dieser Darstellung nicht sichtbaren Separators zu dem Elektrodenwickel 3 gewickelt. Der Separator ist dabei elektrisch isolierend ausgebildet, aber ionisch leitfähig, also für Within the cell housing 11 of the battery cell 2, an electrode winding 3 is arranged, which has two electrodes, namely an anode 5 and a cathode not visible in this illustration. The anode 5 and the cathode are each designed like a foil and wound with the interposition of a separator not visible in this representation to the electrode winding 3. The separator is electrically insulating, but ionically conductive, so for
Lithiumionen durchlässig. Lithium ions permeable.
Die Anode 5 umfasst ein anodisches Aktivmaterial, welches folienartig ausgeführt ist. Das anodische Aktivmaterial weist als Grundstoff Silizium oder eine Silizium enthaltende Legierung auf. Die Anode 5 umfasst ferner einen Stromableiter 4, welcher ebenfalls folienartig ausgebildet ist. Das anodische Aktivmaterial und der Stromableiter 4 der Anode 5 sind flächig aneinander gelegt und miteinander verbunden. Der Stromableiter 4 der Anode 5 ist elektrisch leitfähig ausgeführt und aus einem Metall gefertigt, beispielsweise aus Kupfer. Der Stromableiter 4 der Anode 5 steht auf einer ersten Schmalseite über einen Rand des The anode 5 comprises an anodic active material, which is designed like a foil. The anodic active material has as a base silicon or a silicon-containing alloy. The anode 5 further comprises a current conductor 4, which is also formed like a foil. The anodic active material and the current collector 4 of the anode 5 are placed flat against each other and connected to each other. The current collector 4 of the anode 5 is made electrically conductive and made of a metal, such as copper. The current collector 4 of the anode 5 is on a first narrow side over an edge of the
Elektrodenwickels 3 über und ist mit einem ersten Kollektor 7 verbunden. Über den ersten Kollektor 7 ist der Stromableiter 4 der Anode 5 elektrisch mit dem negativen Terminal 21 der Batteriezelle 2 verbunden. Electrode coil 3 via and is connected to a first collector 7. Via the first collector 7, the current conductor 4 of the anode 5 is electrically connected to the negative terminal 21 of the battery cell 2.
Die Kathode umfasst ein kathodisches Aktivmaterial, welches folienartig ausgeführt ist. Das kathodische Aktivmaterial weist als Grundstoff ein Metalloxid auf, beispielsweise Lithium-Kobalt-Oxid (UC0O2). Die Kathode umfasst ferner einen Stromableiter, welcher ebenfalls folienartig ausgebildet ist. Das The cathode comprises a cathodic active material, which is designed like a film. The cathodic active material has as a base material a metal oxide, for example lithium cobalt oxide (UC0O2). The cathode further comprises a current conductor, which is likewise formed like a foil. The
kathodische Aktivmaterial und der Stromableiter sind flächig aneinander gelegt und miteinander verbunden. Der Stromableiter der Kathode ist elektrisch leitfähig ausgeführt und aus einem Metall gefertigt, beispielsweise aus Aluminium. Der Stromableiter der Kathode steht auf einer zweiten Schmalseite, welche der ersten Schmalseite gegenüber liegt, über einen Rand des Elektrodenwickels 3 über und ist mit einem zweiten Kollektor 9 verbunden. Über den zweiten Kollektor 9 ist der Stromableiter der Kathode elektrisch mit dem positiven Terminal 22 der Batteriezelle 2 verbunden. cathodic active material and the current conductor are laid flat and connected to each other. The current collector of the cathode is made electrically conductive and made of a metal, for example aluminum. The current collector of the cathode is on a second narrow side, which is the the first narrow side opposite, over an edge of the electrode coil 3 and is connected to a second collector 9. Via the second collector 9, the current collector of the cathode is electrically connected to the positive terminal 22 of the battery cell 2.
Der erste Kollektor 7, welcher sich innerhalb des Zellengehäuses 11 befindet, ist mittels einer ersten Kontaktanordnung 18 mit dem negativen Terminal 21 verbunden, welches sich außerhalb des Zellengehäuses 11 befindet. Der zweite Kollektor 9, welcher sich innerhalb des Zellengehäuses 11 befindet, ist mittels einer zweiten Kontaktanordnung 19 mit dem positiven Terminal 22 verbunden, welches sich außerhalb des Zellengehäuses 11 befindet. The first collector 7, which is located inside the cell housing 11, is connected by means of a first contact arrangement 18 to the negative terminal 21, which is located outside the cell housing 11. The second collector 9, which is located inside the cell housing 11, is connected by means of a second contact arrangement 19 to the positive terminal 22, which is located outside the cell housing 11.
Das Zellengehäuse 11 der Batteriezelle 2 ist mit einem flüssigen Elektrolyt gefüllt. Der Elektrolyt umgibt die Anode 5, die Kathode und den Separator. Auch der Elektrolyt ist ionisch leitfähig. Der Elektrolyt wird nach dem Zusammenbau des Zellengehäuses 11 durch eine Einfüllöffnung 26 in der Deckplatte 23 in das Zellengehäuse 11 eingefüllt. Danach wird die Einfüllöffnung 26 mittels eines nicht dargestellten Dichtstopfens verschlossen. The cell case 11 of the battery cell 2 is filled with a liquid electrolyte. The electrolyte surrounds the anode 5, the cathode and the separator. The electrolyte is also ionically conductive. The electrolyte is filled after assembly of the cell housing 11 through a filling opening 26 in the cover plate 23 into the cell housing 11. Thereafter, the filling opening 26 is closed by means of a sealing plug, not shown.
Der erste Kollektor 7 ist mit einem ersten Anschlussbolzen 61 verbunden, welcher auf einer dem Elektrodenwickel 3 abgewandten Seite von dem ersten Kollektor 7 weg ragt. Der erste Anschlussbolzen 61 durchragt dabei eine erste Decköffnung 24 in der Deckplatte 23 der Deckelanordnung 15 und ist an seinem dem ersten Kollektor 7 abgewandten Ende mit dem negativen Terminal 21 verbunden. The first collector 7 is connected to a first connecting bolt 61, which projects away from the first collector 7 on a side remote from the electrode winding 3. The first connection pin 61 projects through a first cover opening 24 in the cover plate 23 of the cover arrangement 15 and is connected to the negative terminal 21 at its end facing away from the first collector 7.
Der zweite Kollektor 9 ist mit einem zweiten Anschlussbolzen 62 verbunden, welcher auf einer dem Elektrodenwickel 3 abgewandten Seite von dem zweiten Kollektor 9 weg ragt. Der zweite Anschlussbolzen 62 durchragt dabei eine zweite Decköffnung 25 in der Deckplatte 23 der Deckelanordnung 15 und ist an seinem dem zweiten Kollektor 9 abgewandten Ende mit dem positiven Terminal 22 verbunden. The second collector 9 is connected to a second connecting bolt 62, which projects away from the second collector 9 on a side facing away from the electrode winding 3 side. The second connecting bolt 62 protrudes through a second cover opening 25 in the cover plate 23 of the cover assembly 15 and is connected at its end facing away from the second collector 9 with the positive terminal 22.
Die Deckelanordnung 15 umfasst vorliegend eine Potentialplatte 17, welche elektrisch leitfähig ausgeführt ist, und welche zwischen der Deckplatte 23 und dem negativen Terminal 21 angeordnet ist. Die Potentialplatte 17 verbindet die Deckplatte 23 elektrisch mit dem negativen Terminal 21. Somit liegt das In the present case, the cover assembly 15 comprises a potential plate 17, which is designed to be electrically conductive, and which is disposed between the cover plate 23 and the negative terminal 21 is arranged. The potential plate 17 electrically connects the cover plate 23 to the negative terminal 21. Thus, that is
Zellengehäuse 11 auf dem gleichen elektrischen Potential wie das negative Terminal 21. Cell housing 11 at the same electrical potential as the negative terminal 21st
Die Deckelanordnung 15 umfasst ferner eine Verbindungsplatte 32, welche ebenfalls elektrisch leitfähig ausgeführt ist, und welche zwischen der Deckplatte 23 und dem positiven Terminal 22 angeordnet ist. Die Verbindungsplatte 32 ist elektrisch mit dem positiven Terminal 22 verbunden. Auf der der Deckplatte 23 abgewandten Seite der Verbindungsplatte 32, seitlich neben dem positivenThe lid assembly 15 further includes a connection plate 32, which is also made electrically conductive, and which is disposed between the cover plate 23 and the positive terminal 22. The connection plate 32 is electrically connected to the positive terminal 22. On the side facing away from the cover plate 23 of the connecting plate 32, laterally next to the positive
Terminal 22, ist ferner eine Verbindungsplattenisolierung 35 angebracht, vorliegend aufgeklebt. Terminal 22, a connection plate insulation 35 is also attached, glued here.
Zwischen der Deckplatte 23 und der Verbindungsplatte 32 ist ein Between the cover plate 23 and the connecting plate 32 is a
Abstandsisolator 40 vorgesehen, welcher die Deckplatte 23 elektrisch von derSpacer insulator 40 is provided, which the cover plate 23 electrically from the
Verbindungsplatte 32 und dem positiven Terminal 22 isoliert. Der Connection plate 32 and the positive terminal 22 isolated. Of the
Abstandsisolator 40 weist eine Durchgriffsöffnung 44 auf, welche von dem zweiten Anschlussbolzen 62 durchragt wird. Die Deckelanordnung 15 umfasst auch eine Deckenplattenisolierfolie 36, welche auf der dem Behälter 13 abgewandten Seite der Deckplatte 23 aufgeklebt ist. Die Deckenplattenisolierfolie 36 weist eine erste Folienöffnung 37 auf, welche von dem negativen Terminal 21 und der Potentialplatte 17 durchragt wird. Die Deckenplattenisolierfolie 36 weist auch eine zweite Folienöffnung 38 auf, auf deren Funktion später eingegangen wird. Die Deckenplattenisolierfolie 36 weist auch eine dritte Folienöffnung 39 auf, welche von dem positiven Terminal 22, der Verbindungsplatte 32, der Verbindungsplattenisolierung 35 und dem Spacer insulator 40 has a passage opening 44, which is penetrated by the second connecting bolt 62. The lid assembly 15 also includes a Deckenplattenisolierfolie 36, which is glued on the side facing away from the container 13 of the cover plate 23. The Deckenplattenisolierfolie 36 has a first film opening 37, which is penetrated by the negative terminal 21 and the potential plate 17. The Deckenplattenisolierfolie 36 also has a second film opening 38, whose function will be discussed later. The ceiling panel insulating sheet 36 also has a third sheet opening 39 which is separated from the positive terminal 22, the connection plate 32, the connection plate insulation 35 and the
Abstandsisolator 40 durchragt wird. Zwischen der Deckplatte 23 und dem ersten Kollektor 7 ist ein erster Distance insulator 40 is penetrated. Between the cover plate 23 and the first collector 7 is a first
Anschlussisolator 46 vorgesehen, welcher die Deckplatte 23 elektrisch von dem ersten Kollektor 7 isoliert. Der erste Anschlussisolator 46 weist eine erste Isolatoröffnung 56 auf, welche der erste Anschlussbolzen 61 durchgreift.  Terminal insulator 46 is provided, which electrically isolates the cover plate 23 from the first collector 7. The first connection insulator 46 has a first insulator opening 56, which passes through the first connection pin 61.
Zwischen der Deckplatte 23 und dem zweiten Kollektor 9 ist ein zweiter Between the cover plate 23 and the second collector 9 is a second
Anschlussisolator 47 vorgesehen, welcher die Deckplatte 23 elektrisch von dem zweiten Kollektor 9 isoliert. Der zweite Anschlussisolator 47 weist eine zweite Isolatoröffnung 57 auf, welche der zweite Anschlussbolzen 62 durchgreift. Terminal insulator 47 is provided, which the cover plate 23 electrically from the second collector 9 isolated. The second connection insulator 47 has a second insulator opening 57, which passes through the second connection bolt 62.
Ein erster Dichtring 51 ist zwischen dem ersten Anschlussbolzen 61 und der Deckplatte 23 angeordnet. Der erste Dichtring 51 ist dabei um den erstenA first sealing ring 51 is arranged between the first connecting bolt 61 and the cover plate 23. The first sealing ring 51 is the first
Anschlussbolzen 61 herum gelegt und befindet sich in der ersten Decköffnung 24 der Deckplatte 23. Der erste Dichtring 51 isoliert den ersten Anschlussbolzen 61 elektrisch von der Deckplatte 23. Zusätzlich dichtet der erste Dichtring 51 die erste Decköffnung 24 luftdicht und flüssigkeitsdicht ab. Somit ist insbesondere ein Eindringen von Feuchtigkeit durch die erste Decköffnung 24 in das The first sealing ring 51 electrically isolates the first terminal pin 61 from the cover plate 23. In addition, the first sealing ring 51 seals the first cover opening 24 airtight and liquid-tight. Thus, in particular a penetration of moisture through the first cover opening 24 in the
Zellengehäuse 11 hinein, sowie ein Austreten von Elektrolyt durch die erste Decköffnung 24 aus dem Zellengehäuse 11 heraus verhindert.  Cell housing 11 into it, and leakage of electrolyte through the first cover opening 24 from the cell housing 11 prevented out.
Ein zweiter Dichtring 52 ist zwischen dem zweiten Anschlussbolzen 62 und der Deckplatte 23 angeordnet. Der zweite Dichtring 52 ist dabei um den zweiten Anschlussbolzen 62 herum gelegt und befindet sich in der zweiten Decköffnung 25 der Deckplatte 23. Der zweite Dichtring 52 isoliert den zweiten A second sealing ring 52 is arranged between the second connecting bolt 62 and the cover plate 23. The second sealing ring 52 is placed around the second connecting bolt 62 and is located in the second cover opening 25 of the cover plate 23. The second sealing ring 52 insulates the second
Anschlussbolzen 62 elektrisch von der Deckplatte 23. Zusätzlich dichtet der zweite Dichtring 52 die zweite Decköffnung 25 luftdicht und flüssigkeitsdicht ab. Somit ist insbesondere ein Eindringen von Feuchtigkeit durch die zweite Connecting bolt 62 electrically from the cover plate 23. In addition, the second sealing ring 52 seals the second cover opening 25 airtight and liquid-tight. Thus, in particular, a penetration of moisture through the second
Decköffnung 25 in das Zellengehäuse 11 hinein, sowie ein Austreten von Elektrolyt durch die zweite Decköffnung 25 aus dem Zellengehäuse 11 heraus verhindert. Deck opening 25 into the cell housing 11 into it, and leakage of electrolyte through the second cover opening 25 from the cell housing 11 prevented out.
Die Deckplatte 23 des Zellengehäuses 11 umfasst ferner eine Berstöffnung 33, welche von einer Berstscheibe 34 verschlossen ist. Im Falle eines Überdrucks innerhalb des Zellengehäuses 11 öffnet die Berstscheibe 34, wodurch der Überdruck durch die Berstöffnung 33 nach außen entweichen kann. Dadurch wird ein Bersten des Zellengehäuses 11 verhindert. Die Berstöffnung 33 in der Deckplatte 23 fluchtet dabei mit der zweiten Folienöffnung 38 in der The cover plate 23 of the cell housing 11 further comprises a bursting opening 33, which is closed by a rupture disk 34. In the case of an overpressure inside the cell housing 11, the rupture disk 34 opens, as a result of which the overpressure can escape through the bursting opening 33 to the outside. As a result, bursting of the cell housing 11 is prevented. The burst opening 33 in the cover plate 23 is aligned with the second film opening 38 in the
Deckenplattenisolierfolie 36. Ceiling panel insulating film 36.
Die Batteriezelle 2 weist vorliegend auch eine Überladungsschutzvorrichtung (Overcharge Safety Device, OSD) auf. Die Überladungsschutzvorrichtung umfasst eine in der Deckplatte 23 des Zellengehäuses 11 vorgesehene OSD- Öffnung 29, welche von einer OSD-Membran 28 verschlossen ist. Die OSD- Membran 28 ist als dünne Metallfolie ausgeführt. Im Falle eines Überdrucks innerhalb des Zellengehäuses 11, welcher beispielsweise durch einen The battery cell 2 in the present case also has an overcharge protection device (Overcharge Safety Device, OSD). The overcharge protection device comprises an OSD device provided in the cover plate 23 of the cell housing 11. Opening 29, which is closed by an OSD membrane 28. The OSD membrane 28 is designed as a thin metal foil. In the case of an overpressure within the cell housing 11, which for example by a
Temperaturanstieg infolge einer Überladung der Batteriezelle 2 eintreten kann, verformt sich die OSD-Membran 28 und berührt dabei die Verbindungsplatte 32.Temperature rise may occur due to an overcharge of the battery cell 2, deforms the OSD membrane 28 and touches the connecting plate 32nd
Der Abstandsisolator 40 weist dazu eine Kurzschlussöffnung 42 auf, welche die OSD-Membran 28 bei einer Verformung durchgreifen kann. Dadurch entsteht ein Kurzschluss zwischen dem Zellengehäuse 11 und dem zweiten Kollektor 9, wodurch ein Ladevorgang der Batteriezelle 2 unterbrochen wird. The spacer insulator 40 has for this purpose a short-circuit opening 42, which can pass through the OSD membrane 28 during a deformation. This creates a short circuit between the cell housing 11 and the second collector 9, whereby a charging of the battery cell 2 is interrupted.
In Figur 2 ist eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform eines FIG. 2 is a plan view of a first embodiment of a
Batteriesubmoduls 70 gezeigt. Battery submodule 70 shown.
Das Batteriesubmodul 70 umfasst mehrere, vorliegend elf, Batteriezellen 2, welche innerhalb eines Gehäuses 72 angeordnet sind. Die Terminals 21, 22 derThe battery submodule 70 comprises a plurality of, in the present case eleven, battery cells 2, which are arranged within a housing 72. The terminals 21, 22 of the
Batteriezellen 2 sind mittels Zellverbindern 80 elektrisch miteinander verbunden. Ferner umfasst das Batteriesubmodul 70 ein Steuermodul 74 zur Steuerung und Überwachung der Batteriezellen 2. Das Steuermodul 74 weist dabei annähernd gleiche Abmessungen wie eine Batteriezelle 2 auf. Battery cells 2 are electrically connected to each other by means of cell connectors 80. Furthermore, the battery submodule 70 comprises a control module 74 for controlling and monitoring the battery cells 2. The control module 74 has approximately the same dimensions as a battery cell 2.
Das Batteriesubmodul 70 weist vorliegend zwölf Aufnahmebereiche 90 zur Aufnahme je einer Batteriezelle 2 sowie des Steuermoduls 74 auf. Die zwölf Aufnahmebereiche 90 sind dabei gleichartig ausgebildet. Das bedeutet, jeder der Aufnahmebereiche 90 kann wahlweise das Steuermodul 74 oder eine der Batteriezellen 2 aufnehmen. In the present case, the battery submodule 70 has twelve receiving areas 90 for accommodating one battery cell 2 each and the control module 74. The twelve receiving areas 90 are formed identically. That is, each of the receiving areas 90 may selectively receive the control module 74 or one of the battery cells 2.
Das Steuermodul 74 ist in einem der zwölf Aufnahmebereiche 90 angeordnet, und die elf Batteriezellen 2 sind in den übrigen elf Aufnahmebereiche 90 angeordnet. Die Anzahl der Batteriezellen 2 ist somit um eins geringer als die Anzahl der vorgesehenen Aufnahmebereiche 90. The control module 74 is arranged in one of the twelve receiving areas 90, and the eleven battery cells 2 are arranged in the remaining eleven receiving areas 90. The number of battery cells 2 is thus one less than the number of receiving areas 90 provided.
Die Aufnahmebereiche 90 sind vorliegend in zwei Reihen 82 zu je sechs The receiving areas 90 are present in two rows 82 to six
Aufnahmebereichen 90 angeordnet. Die zwei Reihen 82 sind dabei unmittelbar nebeneinander angeordnet. Die Aufnahmebereiche 90 sind dabei in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Die Anzahl der Aufnahmebereiche 90 des Batteriesubmoduls70, vorliegend zwölf, ergibt sich als Produkt aus der Anzahl der Reihen 82, vorliegend zwei, und der Anzahl der Aufnahmebereiche 90 pro Reihe 82, vorliegend sechs. Receiving areas 90 arranged. The two rows 82 are arranged directly next to each other. The receiving areas 90 are arranged in a common plane. The number of receiving areas 90 of the battery submodule 70, here twelve, is a product of the number of rows 82, in the present case two, and the number of receiving areas 90 per row 82, in the present case six.
Selbstverständlich sind auch Anordnungen mit einer abweichenden Anzahl von Reihen 82 sowie mit einer abweichenden Anzahl von Aufnahmebereichen 90 pro Reihe 82 denkbar. Of course, arrangements with a different number of rows 82 and with a different number of receiving areas 90 per row 82 are conceivable.
Bei der ersten Ausführungsform des Batteriesubmoduls 70 sind alle In the first embodiment of the battery submodule 70 are all
Aufnahmebereiche 90 innerhalb des Gehäuses 72 angeordnet. Damit ist auch das Steuermodul 74 innerhalb des Gehäuses 72 angeordnet. Receiving areas 90 disposed within the housing 72. Thus, the control module 74 is disposed within the housing 72.
In Figur 3 ist eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform eines In Figure 3 is a plan view of a second embodiment of a
Batteriesubmoduls 70 gezeigt. Die zweite Ausführungsform des Battery submodule 70 shown. The second embodiment of the
Batteriesubmoduls 70 gleicht dabei weitgehend der ersten Ausführungsform des Batteriesubmoduls 70. Battery submodule 70 is largely similar to the first embodiment of the battery submodule 70.
Abweichend von der ersten Ausführungsform des Batteriesubmoduls 70 weist die zweite Ausführungsform des Batteriesubmoduls 70 jedoch zusätzlich eine Trennwand 78 auf, welche innerhalb des Gehäuses 72 angeordnet ist. Die Trennwand 78 trennt dabei einen der Aufnahmebereiche 90 von den übrigen elf Aufnahmebereichen 90 ab. Deviating from the first embodiment of the battery submodule 70, however, the second embodiment of the battery submodule 70 additionally has a partition wall 78, which is arranged within the housing 72. The dividing wall 78 separates one of the receiving areas 90 from the remaining eleven receiving areas 90.
Das Steuermodul 74 ist dabei in dem Aufnahmebereich 90, der von den übrigen elf Aufnahmebereichen 90 abgetrennt ist, angeordnet. Das Steuermodul 74 ist somit zwar innerhalb des Gehäuses 72 angeordnet, das Steuermodul 74 ist jedoch durch die Trennwand 78 von den elf Batteriezellen 2 getrennt. The control module 74 is arranged in the receiving area 90, which is separated from the remaining eleven receiving areas 90. Although the control module 74 is thus disposed within the housing 72, the control module 74 is separated from the eleven battery cells 2 by the partition wall 78.
In Figur 4 ist eine Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform eines In Figure 4 is a plan view of a third embodiment of a
Batteriesubmoduls70 gezeigt. Die dritte Ausführungsform des Batteriesubmoduls 70 gleicht dabei weitgehend der ersten Ausführungsform des Batteriesubmoduls 70. Battery submodules70. The third embodiment of the battery submodule 70 largely equals the first embodiment of the battery submodule 70.
Abweichend von der ersten Ausführungsform des Batteriesubmoduls 70 ist bei der dritten Ausführungsform des Batteriesubmoduls 70 jedoch einer der Aufnahmebereiche 90 außerhalb des Gehäuses 72 angeordnet. Das Gehäuse 72 weist dabei einen von einem Rechteck abweichenden Grundriss auf. Eine Außenwand 76 des Gehäuses 72 trennt dabei den außerhalb des Gehäuses 72 angeordneten Aufnahmebereich 90 von den übrigen elf Aufnahmebereichen 90 ab, die innerhalb des Gehäuses 72 angeordnet sind. Deviating from the first embodiment of the battery submodule 70, however, in the third embodiment of the battery submodule 70 one of the Receiving areas 90 arranged outside of the housing 72. The housing 72 has a plan deviating from a rectangle. An outer wall 76 of the housing 72 separates the receiving area 90 arranged outside the housing 72 from the remaining eleven receiving areas 90, which are arranged within the housing 72.
Das Steuermodul 74 ist dabei in dem Aufnahmebereich 90 angeordnet, der außerhalb des Gehäuses 72 angeordnet ist. Das Steuermodul 74 ist somit außerhalb des Gehäuses 72 angeordnet und ist durch die Außenwand 76 von den elf Batteriezellen 2 getrennt. The control module 74 is arranged in the receiving region 90, which is arranged outside of the housing 72. The control module 74 is thus arranged outside the housing 72 and is separated from the eleven battery cells 2 by the outer wall 76.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen. The invention is not limited to the embodiments described herein and the aspects highlighted therein. Rather, within the scope given by the claims a variety of modifications are possible, which are within the scope of expert action.

Claims

Ansprüche claims
1. Batteriesubmodul (70), umfassend 1. Battery submodule (70) comprising
mehrere in einem Gehäuse (72) angeordnete Batteriezellen (2) und ein Steuermodul (74) zur Steuerung und Überwachung der  a plurality of battery cells (2) arranged in a housing (72) and a control module (74) for controlling and monitoring the
Batteriezellen (2),  Battery cells (2),
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
eine Anzahl von gleichartigen Aufnahmebereichen (90) vorgesehen ist, wobei  a number of similar receiving areas (90) is provided, wherein
jeder der Aufnahmebereiche (90) zur Aufnahme je einer Batteriezelle (2) sowie zur Aufnahme des Steuermoduls (74) eingerichtet ist, und dass das Steuermodul (74) in einem der Aufnahmebereiche (90) angeordnet ist.  each of the receiving areas (90) is adapted to receive a respective battery cell (2) and to receive the control module (74), and in that the control module (74) is arranged in one of the receiving areas (90).
2. Batteriesubmodul (70) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermodul (74) zumindest annähernd gleiche Abmessungen wie jede der Batteriezellen (2) aufweist. 2. Batteriesubmodul (70) according to claim 1, characterized in that the control module (74) has at least approximately the same dimensions as each of the battery cells (2).
3. Batteriesubmodul (70) nach einem der vorstehenden Ansprüche, 3. Battery submodule (70) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
alle Aufnahmebereiche (90) innerhalb des Gehäuses (72) angeordnet sind.  all receiving areas (90) within the housing (72) are arranged.
4. Batteriesubmodul (70) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Aufnahmebereiche (90) von den übrigen Aufnahmebereichen (90) getrennt ist. 4. Batteriesubmodul (70) according to claim 3, characterized in that one of the receiving areas (90) from the other receiving areas (90) is separated.
5. Batteriesubmodul (70) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch 5. Batteriesubmodul (70) according to one of claims 1 to 2, characterized
gekennzeichnet, dass  marked that
einer der Aufnahmebereiche (90) außerhalb des Gehäuses (72) angeordnet ist, und dass die übrigen Aufnahmebereiche (90) innerhalb des Gehäuses (72) angeordnet sind. one of the receiving areas (90) outside the housing (72) is arranged, and that the remaining receiving areas (90) within the housing (72) are arranged.
6. Batteriesubmodul (70) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 6. Batteriesubmodul (70) according to any one of the preceding claims, characterized in that
die Aufnahmebereiche (90) in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.  the receiving areas (90) are arranged in a common plane.
7. Batteriesubmodul (70) nach einem der vorstehenden Ansprüche, 7. Battery submodule (70) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Aufnahmebereiche (90) in mindestens einer Reihe (82) angeordnet sind.  the receiving areas (90) are arranged in at least one row (82).
8. Batteriesubmodul (70) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Reihen (82) von Aufnahmebereichen (90) nebeneinander angeordnet sind. 8. Batteriesubmodul (70) according to claim 7, characterized in that a plurality of rows (82) of receiving areas (90) are arranged side by side.
9. Batteriesystem, umfassend mindestens ein Batteriesubmodul (70) nach einem der vorstehenden Ansprüche. 9. Battery system, comprising at least one Batteriesubmodul (70) according to any one of the preceding claims.
10. Verwendung eines Batteriesubmoduls (70) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder eins Batteriesystems nach Anspruch 9 in einem 10. Use of a Batteriesubmoduls (70) according to any one of claims 1 to 8 and / or a battery system according to claim 9 in one
Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (H EV), in einem Plug-In- Hybridfahrzeug (PH EV), in einer stationären Batterie oder in einer Batterie in einer marinen Anwendung.  Electric vehicle (EV), in a hybrid vehicle (H EV), in a plug-in hybrid vehicle (PH EV), in a stationary battery or in a marine application battery.
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