WO2020089298A1 - Plattenelement für ein batteriemodul sowie batteriemodul - Google Patents

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plate element
base body
plate
organic sheet
rib structure
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PCT/EP2019/079675
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Hartmut Wolf
Weiwei Zhao
Holger FIELON
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Kautex Textron Gmbh & Co. Kg
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    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the invention relates to a plate element for a
  • Battery module for holding the battery cells of the
  • the invention further relates to a
  • Battery module for arrangement in a battery housing.
  • Battery module also called end plates, can be arranged by accommodating the battery cells between the two plate elements. Such a battery module can then in a battery housing of a battery, for example a battery for driving a hybrid vehicle or
  • the plate elements have the task, among other things, of a battery module and thus the battery cells
  • the plate elements can accommodate dynamic load conditions.
  • the invention is therefore based on the object
  • the plate element according to the invention is characterized in that it has a first plate element part and a second plate element part, the first
  • the first plate element part has a first base body and a first organic sheet arranged on the first base body, and wherein the second
  • Plate element part has a second base body and a second organic sheet arranged on the second base body.
  • the plate element according to the invention is now no longer formed in one piece, but instead has a sandwich structure in which several layers of material are stacked on top of one another.
  • the plate element is made of two
  • Plate element parts are first connected to each other to form the plate element. In the connected state, the plate element parts preferably abut one another with their longitudinal side surfaces. Both plate element parts each have a base body and an organic sheet arranged on the base body. The organic sheets each have Fiber fabric or a non-woven fabric, which in a
  • thermoplastic plastic matrix are embedded.
  • the organic sheet preferably has carbon fibers which are embedded in a thermoplastic plastic matrix.
  • the thermoplastic plastic matrix of the organic sheet can be formed, for example, from polyamide, in particular from polyamide 6.
  • the organic sheet preferably lies flat on the base body.
  • the first plate element part and the second plate element part are preferably connected to one another in such a way that the first organic plate forms at least a partial area of a first outer surface of the plate element and the second organic plate forms at least a partial area of a second outer surface of the plate element opposite the first outer surface.
  • the organic sheets are thus preferably arranged on the outside of the plate element, so that the
  • Organic sheets can have a particularly good stabilizing effect on the plate element. Due to the arrangement of the organic sheets on the outside, particularly good bending strength of the plate element can be achieved. In the connected state, the base bodies of the two plate element parts then preferably lie flat against one another.
  • the first base body and / or the second base body can be made from one
  • thermoplastic material can for example be a polyamide, in particular a polyamide 6.
  • the first base body and the second base body are preferably formed from a thermoplastic material. The first base body and the second are then particularly preferred
  • the first base body and / or the second base body can be produced in an injection molding process and thus a
  • the first thermoplastic material is thermoplastic material
  • the base body and / or the thermoplastic material of the second base body can have a fiber reinforcement.
  • the fiber reinforcement can be formed in that
  • Fibers preferably short fibers, are embedded in the thermoplastic material of the base body.
  • glass fibers can be used for fiber reinforcement. Due to the fiber reinforcement, the strength and
  • the first base body and / or the second base body has a rib structure.
  • the rib structure preferably has both transverse and longitudinal ribs.
  • the rib structure extends
  • the rib structure is preferably formed on the longitudinal side surface of the respective base body, which is opposite to the longitudinal side surface of the
  • Organic sheet is arranged so that the organic sheet on a first longitudinal side surface and the rib structure on a second opposite the first longitudinal side surface
  • the rib structure is preferably in one piece with the
  • the first base body and the second base body each have a rib structure, wherein ribs of the rib structure of the first base body can be connected to ribs of the rib structure of the second base body to form the connection of the first plate element part to the second plate element part. If both base bodies have a rib structure, the two plate element parts are thus preferably connected via the
  • One rib of the rib structure of the first base body is preferably connected to one rib of the rib structure of the second base body.
  • Rib structure preferably have the same wall thickness.
  • the first plate element part is with the second
  • Plate element part preferably integrally connected.
  • the integral connection can be formed, for example, by means of a welded connection.
  • the welded connection can be formed, for example, by means of an infrared welding process. If the first base body and the second base body each have a rib structure, it is preferably provided that the ribs of the rib structure of the first base body are welded to the ribs of the rib structure of the second base body.
  • Base body is a fixed, in particular permanent connection.
  • the first base body is molded onto the first organic sheet and / or that the second base body is molded onto the second organic sheet.
  • Organic sheet can be reached on the base body.
  • Functional elements or functional areas can preferably be integrated into the plate element.
  • At least one tensioning strap guide can be integrated in the plate element, in which a tensioning strap of a battery module can be guided. It can preferably be provided that on the first
  • Organic sheet or on the second organic sheet at least one strap guide in the form of a groove-shaped recess
  • the tensioning band guide is preferably formed on the organic sheet which, when the plate element is installed, is arranged in the battery module on an outwardly facing side of the battery module.
  • Tensioning strap can be in the groove-shaped recess of the
  • Tensioning strap guide must be positioned so that the tensioning strap cannot slip.
  • Two or more tension band guides are preferably formed on the first or second organic sheet, the tension band guides preferably each running parallel to one another
  • the main direction of stress is preferably that
  • Organo sheet on a strap guide at least 70% of the fibers are preferably aligned in the same direction as the groove-shaped recess of the strap guide. This can also be used, in particular, in the area of the strap guide
  • Rib structure of the first base body and / or the number of ribs of the rib structure of the second base body can be increased.
  • the density of the ribs of a rib structure can thus be higher in the area of the tension band guide than in the remaining area of the respective base body.
  • Injection molding process of the first main body and / or the second main body functional elements are injected directly into the respective main body.
  • the plate element can be inserted into the first
  • the fixing element can then preferably in the first base body and / or in the second base body
  • the fixing element can, for example, form a fixed bearing or a support.
  • the object according to the invention is also achieved by means of a battery module for arrangement in one
  • the battery module has a plurality of battery cells and two located opposite one another
  • arranged plate elements are included, the plate elements as described above, and
  • At least one tension band is provided, which has the two plate elements and the plurality arranged between the plate elements
  • Tension band guide of the plate elements can be performed.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a plate element according to the invention in a plan view of a first side face of the plate element
  • Fig. 3 is a schematic representation of that shown in Fig. 2
  • Fig. 4 is a schematic representation of a body of a
  • Fig. 5 is a schematic sectional view
  • Fig. 6 shows a schematic illustration of a plate element with the direction of extension of the fibers of the organic sheet indicated by arrows
  • Fig. 7 is a schematic representation of that shown in Fig. 1
  • FIG. 1 schematically shows a battery module 100 which, in a battery housing (not shown here), contains a battery, in particular a battery for driving a battery
  • Motor vehicle such as a hybrid vehicle or a purely electric vehicle, can be arranged.
  • the battery module 100 has a plurality of battery cells 10, which are arranged one behind the other in the embodiment shown here.
  • the battery module 100 has two plate elements 200, between which the battery cells 10 are arranged.
  • the two plate elements 200 are opposite one another
  • the plate elements 200 form so-called
  • the battery module 100 In order to be able to hold the battery cells 10 securely between the plate elements 200, the battery module 100 also has a plurality of tensioning straps 11. The one shown here
  • Three straps 11 are provided, which are arranged running parallel to one another.
  • Tensioning straps 11 span the two plate elements 200 and those arranged between the two plate elements 200
  • a clamping band guide 20 in the form of a groove-shaped depression is formed on the plate elements 200 for each clamping band 11, within which the clamping bands 11 are guided.
  • FIG. 2 shows a plate element 200, as shown in FIG. 1, in a plan view of a first side surface 21 of the Plate element 200.
  • the plate element 200 has a first plate element part 22 and a second plate element part 23 which are connected to one another, in particular are integrally connected to one another.
  • the first plate element part 22 has a first base body 24 and a first organic sheet 25 arranged on the first base body 24.
  • the second plate element part 23 has a second one
  • FIG. 3 shows a plan view of a second side surface 28 of the plate element 200 opposite the first side surface 21.
  • Battery cells 10 arranged directed.
  • the organic sheets 25, 27 shown in FIGS. 2 and 3 each extend over a partial area of the respective outer surface or side face 21, 28 of the plate element 200, so that they also only extend over a partial area of the respective one
  • Base body 24, 26 extend. As in Figs. 2 and 3 too
  • the organic sheets 25, 27 each extend over the entire width B of the respective base body 24, 26, but not over the entire length L and thus only over a partial length of the respective base body 24, 26.
  • the size of the organic sheets 25, 27 is preferably selected such that the organic sheets 25, 27 cover the area of the plate element 200 on which the battery cells 10 are separated from the
  • Plate element 200 are accommodated, so that particularly good stability of the battery cells 10 is achieved
  • Plate element 20 is formed by the organic sheets 25, 27.
  • the organic sheets 25, 27 each have a fiber fabric or a fiber fabric, which are in a thermoplastic
  • Fiber fabric is made of carbon fibers, for example
  • thermoplastic plastic matrix is made, for example, of polyamide, in particular polyamide 6
  • the base bodies 24, 26 can each be formed as an injection molded part made of a thermoplastic material.
  • the thermoplastic material can be made from polyamide, in particular from polyamide 6.
  • these base bodies 24, 26 can have a fiber reinforcement, for example
  • the organic sheets 25, 27 are first shaped and
  • the organic sheet 25, 27 is then placed in an injection molding tool and the organic sheet 25, 27 is overmolded on one side by a thermoplastic material which forms the base body 24, 26.
  • Base body 24, 26 is thus injection molded onto the organic sheet 25, 27 in order to form the respective plate element part 22, 23. If the two plate element parts 22, 23 are finished, they are then made via the two base bodies 24,
  • connection of the two plate element parts 22, 23 and thus of the two base bodies 24, 26 to one another is preferably carried out by forming a material connection
  • Base body 24, 26 has a rib structure 29, 30, which is in each case formed from a multiplicity of ribs 31, 32, the ribs 31, 32 being designed as transverse ribs and as longitudinal ribs.
  • the rib structure 29, 30 extends over the entire length L and the entire width B of the respective base body 24, 26.
  • the connection of the two plate element parts 22, 23 takes place via the rib structure 29, 30 of the base body 24, 26, in that, as can be seen in FIG. 5, the ribs 31 of the
  • Rib structure 29 of the first base body 24 are connected to the ribs 32 of the rib structure 30 of the second base body 26.
  • the ribs 31 of the rib structure 29 of the first base body 24 thus encounter the ribs 32 of the rib structure 30 of the second base body 26, so that the ribs 31 of the rib structure 29 of the first base body 24 lie flat on the ribs 32 of the rib structure 30 of the second base body 26 rest, as can be seen in FIG. 5.
  • the tension band guide 20 is formed in the first organo sheet 25 of the first plate element part 22 since it is installed
  • Strap guides 20 formed. As can be seen in FIG. 5, the number of ribs 31 of the rib structure 29 of the first base body 24 and the number of ribs 32 of the rib structure 30 of the second base body 26 are increased in the region of the tensioning band guides 20, so that in the region of the
  • Strap guides 20, the ribs 31, 32 are arranged closer together.
  • the fibers of the fiber fabric or fiber fabric of the organic sheets 25, 27 are largely aligned in the main stress direction R of the plate element 200, so that more than 80% of the fibers of the organic sheets 25, 27 extend in the main stress direction R, as indicated in FIG. 6 by the arrows , the main stress direction R along the width B of the Plate element parts 22, 23 and thus run along the width of the plate element 200.
  • the main voltage direction R thus runs in the same direction as that
  • Plate element parts 22, 23 made of a thermoplastic
  • Plastic material can be functional elements, such as
  • connecting elements 33 for module units are integrated directly into the base body 24, 26 and thus into the plate element parts 22, 23 and the plate element 200 during manufacture.
  • Functional elements can be formed, for example, in one piece with the base body 24, 26, like that
  • Connecting element 33 or they can also be inserted as an insert into the injection molding tool and at
  • Injection molding of the base body 24, 26 is encapsulated by the material of the base body 24, 26.
  • fixing elements 34, 35, 36 can also be used as functional elements in the plate element part 22, 23, in particular in the base body 24, 26
  • Plate element parts 22, 23 can also be integrated, which are used to fix the plate element 200 and thus the entire
  • Battery module 100 can serve during an assembly process. Furthermore, a support 37 can also be integrated into the plate element part 22 and / or 23 as a functional element, as shown in FIG. 7.
  • the fixing element 34 forms a fixed bearing and that
  • Fixing element 35 forms a support, so that the two fixing elements 35, 36 a rotational movement of the

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Plattenelement (200) für ein Batteriemodul (100) zur Aufnahme von Batteriezellen (10) des Batteriemoduls (100), mit einem ersten Plattenelementteil (22) und einem zweiten Plattenelementteil (23), wobei das erste Plattenelementteil (22) mit dem zweiten Plattenelementteil (23) verbunden ist, wobei das erste Plattenelementteil (22) einen ersten Grundkörper (24) und ein an dem ersten Grundkörper (24) angeordnetes erstes Organoblech (25) aufweist und wobei das zweite Plattenelementteil (23) einen zweiten Grundkörper (26) und ein an dem zweiten Grundkörper (26) angeordnetes zweites Organoblech (27) aufweist.

Description

Plattenelement für ein Batteriemodul sowie Batteriemodul
Die Erfindung betrifft ein Plattenelement für ein
Batteriemodul zur Aufnahme von Batteriezellen des
Batteriemoduls. Ferner betrifft die Erfindung ein
Batteriemodul zur Anordnung in einem Batteriegehäuse.
Zur Positionierung von mehreren, in einem Paket angeordneten Batteriezellen, auch Pouch-Zellen genannt, in einem
Batteriemodul können die Batteriezellen zwischen sich
gegenüberliegend angeordneten Plattenelementen des
Batteriemoduls, auch Endplatten genannt, angeordnet sein, indem die Batteriezellen zwischen den beiden Plattenelementen aufgenommen sind. Ein derartiges Batteriemodul kann dann in einem Batteriegehäuse einer Batterie, beispielsweise einer Batterie zum Antreiben eines Hybridfahrzeugs oder zum
Antreiben eines reinen Elektrofahrzeugs, angeordnet sein. Die Plattenelemente haben dabei unter anderem die Aufgabe, ein Batteriemodul und damit die Batteriezellen eines
Batteriemoduls in dem Batteriegehäuse an der gewünschten
Position zu positionieren und zu halten. Die Plattenelemente können dynamische Lastzustände aufnehmen.
Derzeit ist es bekannt, die Plattenelemente aus einem
einstückig ausgebildeten Aluminiumelement auszubilden.
Derartige Plattenelemente weisen jedoch ein sehr hohes Gewicht auf, wodurch das Batteriemodul und damit auch die gesamte Batterie ein sehr hohes Gewicht aufweisen. Zudem ist ein Plattenelement aus einem Aluminiumelement kostenintensiv und aufwendig in seiner Herstellung.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein
Plattenelement sowie ein Batteriemodul zur Verfügung zu stellen, welche sich durch ein reduziertes Gewicht bei
gleichzeitig hoher Stabilität auszeichnen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der
unabhängigen Ansprüche gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen angegeben.
Das Plattenelement gemäß der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass dieses ein erstes Plattenelementteil und ein zweites Plattenelementteil aufweist, wobei das erste
Plattenelementteil mit dem zweiten Plattenelementteil
verbunden ist, wobei das erste Plattenelementteil einen ersten Grundkörper und ein an dem ersten Grundkörper angeordnetes erstes Organoblech aufweist und wobei das zweite
Plattenelementteil einen zweiten Grundkörper und ein an dem zweiten Grundkörper angeordnetes zweites Organoblech aufweist.
Das erfindungsgemäße Plattenelement ist nunmehr nicht mehr einstückig ausgebildet, sondern es weist eine Sandwichstruktur auf, indem mehrere Materialschichten aufeinandergestapelt angeordnet sind. Das Plattenelement ist aus zwei
Plattenelementteilen ausgebildet, welche separat voneinander hergestellt sind und nach der Herstellung der beiden
Plattenelementteile erst miteinander verbunden werden, um das Plattenelement auszubilden. Im verbundenen Zustand liegen die Plattenelementteile vorzugsweise mit ihren Längsseitenflächen aneinander an. Beide Plattenelementteile weisen jeweils einen Grundkörper und jeweils ein an dem Grundkörper angeordnetes Organoblech auf. Die Organobleche weisen jeweils ein Fasergewebe oder ein Fasergelege auf, die in eine
thermoplastische Kunststoffmatrix eingebettet sind.
Organobleche zeichnen sich durch ein besonders geringes
Gewicht bei gleichzeitig hoher Festigkeit und Steifigkeit aus. Das Organoblech weist vorzugsweise Kohlenstofffasern auf, welche in eine thermoplastische Kunststoffmatrix eingebettet sind. Die thermoplastische Kunststoffmatrix des Organoblechs kann beispielsweise aus Polyamid, insbesondere aus Polyamid 6 ausgebildet sein. Durch die Verwendung von Organoblechen können die Plattenelementteile und damit das Plattenelement eine besonders gute Festigkeit gegen Biegung erhalten, ohne dass das Plattenelement aus einem Metallmaterial ausgebildet sein muss. Zusätzlich zu der hohen Festigkeit und Steifigkeit kann erreicht werden, dass das Gewicht des Plattenelements wesentlich gegenüber herkömmlichen Plattenelementen aus
Metallmaterialien reduziert werden kann. Das Organoblech liegt vorzugsweise jeweils flächig auf dem Grundkörper auf.
Bevorzugt sind das erste Plattenelementteil und das zweite Plattenelementteil derart miteinander verbunden , dass das erste Organoblech zumindest einen Teilbereich einer ersten Außenfläche des Plattenelements und das zweite Organoblech zumindest einen Teilbereich einer der ersten Außenfläche gegenüberliegenden zweiten Außenfläche des Plattenelements ausbildet. Die Organobleche sind damit vorzugsweise jeweils außenseitig des Plattenelements angeordnet, so dass die
Organobleche eine besonders gute stabilisierende Wirkung auf das Plattenelement aufbringen können. Durch die außenseitige Anordnung der Organobleche kann insbesondere eine besonders gute Biegefestigkeit des Plattenelements erreicht werden. Im verbundenen Zustand liegen dann vorzugsweise die Grundkörper der beiden Plattenelementteile flächig aneinander an.
Um das Gewicht des Plattenelements weiter reduzieren zu können und zudem die Verarbeitbarkeit und Herstellbarkeit des Plattenelements weiter zu verbessern, kann der erste Grundkörper und/oder der zweite Grundkörper aus einem
thermoplastischen Kunststoffmaterial ausgebildet sein. Das thermoplastische Kunststoffmaterial kann beispielsweise ein Polyamid, insbesondere ein Polyamid 6, sein. Bevorzugt sind der erste Grundkörper und der zweite Grundkörper aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial ausgebildet. Besonders bevorzugt sind dann der erste Grundkörper und der zweite
Grundkörper aus dem gleichen thermoplastischen
Kunststoffmaterial ausgebildet, wodurch eine besonders gute Verbindung zwischen den beiden Plattenelementteilen über die beiden Grundkörper ausgebildet werden kann. Durch die
Ausbildung aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial kann der erste Grundkörper und/oder der zweite Grundkörper in einem Spritzgussverfahren hergestellt sein und damit ein
Spritzgussteil sein.
Das thermoplastische Kunststoffmaterial des ersten
Grundkörpers und/oder das thermoplastische Kunststoffmaterial des zweiten Grundkörpers kann eine Faserverstärkung aufweisen. Die Faserverstärkung kann dadurch ausgebildet sein, dass
Fasern, vorzugsweise Kurzfasern, in dem thermoplastischen Kunststoffmaterial des Grundkörpers eingebettet sind. Für die Faserverstärkung können beispielsweise Glasfasern verwendet sein. Durch die Faserverstärkung kann die Festigkeit und
Stabilität des Grundkörpers und damit des Plattenelementteils und des gesamten Plattenelements weiter verbessert werden.
Um das Gewicht des Plattenelements weiter reduzieren zu können und gleichzeitig eine hohe Festigkeit und Steifigkeit zu erhalten, kann es vorgesehen sein, dass der erste Grundkörper und/oder der zweite Grundkörper eine Rippenstruktur aufweist. Die Rippenstruktur weist vorzugsweise sowohl Quer- als auch Längsrippen auf. Die Rippenstruktur erstreckt sich
vorzugsweise über eine gesamte Längsseitenfläche und damit über die gesamte Länge und Breite des ersten und/oder des zweiten Grundkörpers. Bevorzugt ist die Rippenstruktur an der Längsseitenfläche des jeweiligen Grundkörpers ausgebildet, welche gegenüberliegend zu der Längsseitenfläche des
jeweiligen Grundkörpers angeordnet ist, an welcher das
Organoblech angeordnet ist, so dass das Organoblech an einer ersten Längsseitenfläche und die Rippenstruktur an einer der ersten Längsseitenfläche gegenüberliegenden zweiten
Längsseitenfläche des jeweiligen Grundkörpers angeordnet ist. Die Rippenstruktur ist vorzugsweise einstückig mit dem
jeweiligen Grundkörper ausgebildet, so dass die Rippenstruktur bei der Ausbildung des Grundkörpers unmittelbar mit
ausgebildet werden kann.
Besonders bevorzugt weisen der erste Grundkörper und der zweite Grundkörper jeweils eine Rippenstruktur auf, wobei zur Ausbildung der Verbindung des ersten Plattenelementteils mit dem zweiten Plattenelementteil Rippen der Rippenstruktur des ersten Grundkörpers mit Rippen der Rippenstruktur des zweiten Grundkörpers verbunden sein können. Weisen beide Grundkörper eine Rippenstruktur auf, erfolgt somit die Verbindung der beiden Plattenelementteile vorzugsweise über die
Rippenstrukturen. Dabei ist vorzugsweise jeweils eine Rippe der Rippenstruktur des ersten Grundkörpers mit einer Rippe der Rippenstruktur des zweiten Grundkörpers verbunden. Im
verbundenen Zustand stoßen vorzugsweise die Rippen der
Rippenstruktur des ersten Grundkörpers auf die Rippen der Rippenstruktur des zweiten Grundkörpers, so dass die Rippen der Rippenstruktur des ersten Grundkörpers vorzugsweise flächig auf den Rippen der Rippenstruktur des zweiten
Grundkörpers aufliegen. Die Rippen der jeweiligen
Rippenstruktur weisen vorzugsweise eine gleiche Wandstärke auf . Das erste Plattenelementteil ist mit dem zweiten
Plattenelementteil vorzugsweise Stoffschlüssig verbunden.
Durch die Stoffschlüssige Verbindung kann eine besonders feste und insbesondere unlösbare Verbindung zwischen den
Plattenelementteilen ausgebildet werden. Die Stoffschlüssige Verbindung kann beispielsweise mittels einer Schweißverbindung ausgebildet sein. Die Schweißverbindung kann beispielsweise mittels eines Infrarot-Schweißverfahrens ausgebildet sein. Weisen der erste Grundkörper und der zweite Grundkörper jeweils eine Rippenstruktur auf, so ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Rippen der Rippenstruktur des ersten Grundkörpers mit den Rippen der Rippenstruktur des zweiten Grundkörpers verschweißt sind.
Weiter kann es bevorzugt vorgesehen sein, dass der erste
Grundkörper mit dem ersten Organoblech und/oder dass der zweite Grundkörper mit dem zweiten Organoblech Stoffschlüssig verbunden ist, so dass auch zwischen Organoblech und
Grundkörper eine feste, insbesondere unlösbare Verbindung ausgebildet ist.
Dabei kann es vorgesehen sein, dass der erste Grundkörper an das erste Organoblech angespritzt ist und/oder dass der zweite Grundkörper an das zweite Organoblech angespritzt ist. Durch das Anspritzen des Grundkörpers an das Organoblech kann eine positionsgenaue, nicht veränderbare Positionierung des
Organoblechs an dem Grundkörper erreicht werden.
In das Plattenelement können vorzugsweise Funktionselemente oder Funktionsbereiche integriert sein.
Beispielsweise kann mindestens eine Spannbandführung in das Plattenelement integriert sein, in welcher ein Spannband eines Batteriemoduls geführt sein kann. Vorzugsweise kann es vorgesehen sein, dass an dem ersten
Organoblech oder an dem zweiten Organoblech mindestens eine Spannbandführung in Form einer nutförmigen Vertiefung
ausgebildet ist. Die Spannbandführung ist vorzugsweise an dem Organoblech ausgebildet, welches im verbauten Zustand des Plattenelements in dem Batteriemodul an einer nach außen zeigenden Seite des Batteriemoduls angeordnet ist. Das
Spannband kann in der nutförmigen Vertiefung der
Spannbandführung positioniert werden, so dass ein Verrutschen des Spannbands sicher verhindert werden kann. Vorzugsweise sind an dem ersten oder zweiten Organoblech zwei oder mehr Spannbandführungen ausgebildet, wobei die Spannbandführungen vorzugsweise jeweils parallel zueinander verlaufend
ausgebildet sind.
Um eine besonders gute Steifigkeit der Organobleche und damit des Plattenelements erreichen zu können, sind vorzugsweise mindestens 70 %, bevorzugt mindestens 80 %, besonders
bevorzugt mindestens 90 %, von in dem ersten Organoblech und/oder in dem zweiten Organoblech enthaltenen Fasern in einer Hauptspannungsrichtung des Plattenelements ausgerichtet. Die Hauptspannungsrichtung ist vorzugsweise die
Hauptbelastungsrichtung des Plattenelements. Weist das
Organoblech eine Spannbandführung auf, so sind mindestens 70 % der Fasern vorzugsweise in der gleichen Richtung wie die nutförmige Vertiefung der Spannbandführung ausgerichtet. Damit kann auch insbesondere im Bereich der Spannbandführung
aufgrund der dort erhöht wirkenden Kräfte auf das
Plattenelement eine besonders gute Stabilität des
Plattenelements erreicht werden. Zudem ermöglicht eine
derartige Orientierung der Fasern der Organobleche in
Hauptspannungsrichtung eine geringere Wandstärke in den
Deckschichten des Organoblechs , dadurch einen reduzierten Materialaufwand bei dem Organoblech und dadurch ferner eine Reduzierung des Gewichts des Organoblechs. Um die Stabilität des Plattenelements insbesondere im Bereich einer Spannbandführung weiter erhöhen zu können, kann im
Bereich der Spannbandführung die Anzahl der Rippen der
Rippenstruktur des ersten Grundkörpers und/oder die Anzahl der Rippen der Rippenstruktur des zweiten Grundkörpers erhöht sein. Im Bereich der Spannbandführung kann damit die Dichte der Rippen einer Rippenstruktur höher sein als im übrigen Bereich des jeweiligen Grundkörpers.
In das Plattenelement können Funktionselemente unmittelbar integriert sein. Beispielsweise können bei einem
Spritzgießprozesses des ersten Grundkörpers und/oder des zweiten Grundkörpers Funktionselemente unmittelbar in den jeweiligen Grundkörper mit eingespritzt werden.
Beispielsweise kann das Plattenelement ein in das erste
Plattenelementteil und/oder in das zweite Plattenelementteil integriertes Fixierelement zur Fixierung des Plattenelements oder des Batteriemoduls zum Beispiel in einem Batteriegehäuse aufweisen. Das Fixierelement kann dann vorzugsweise in den ersten Grundkörper und/oder in den zweiten Grundkörper
integriert sein. Das Fixierelement kann beispielsweise ein Festlager oder ein Auflager ausbilden.
Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe erfolgt ferner mittels eines Batteriemoduls zur Anordnung in einem
Batteriegehäuse. Das Batteriemodul weist erfindungsgemäß mehrere Batteriezellen und zwei sich gegenüberliegend
angeordnete Plattenelemente auf, wobei die mehreren
Batteriezellen zwischen den zwei sich gegenüberliegend
angeordneten Plattenelementen aufgenommen sind, wobei die Plattenelemente wie vorstehend beschrieben, aus- und
weitergebildet sind. Bevorzugt ist es vorgesehen, dass mindestens ein Spannband vorgesehen ist, welches die zwei Plattenelemente und die zwischen den Plattenelementen angeordneten mehreren
Batteriezellen umspannt, wobei das Spannband in der
Spannbandführung der Plattenelemente geführt sein kann.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer
Batteriemoduleinheit gemäß der Erfindung,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Plattenelements gemäß der Erfindung in einer Draufsicht auf eine erste Seitenfläche des Plattenelements,
Fig. 3 eine schematische Darstellung des in Fig. 2 gezeigten
Plattenelements in einer Draufsicht auf eine zweite Seitenfläche des Plattenelements,
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Grundkörpers eines
Plattenelementteils des in Fig. 2 und 3 gezeigten
Plattenelements ,
Fig. 5 eine schematische Schnittdarstellung ein
Plattenelements entlang der in Fig. 3 gezeigten Linie
A-A,
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Plattenelements mit durch Pfeile angedeuteter Erstreckungsrichtung der Fasern des Organoblechs , und Fig. 7 eine schematische Darstellung des in Fig. 1 gezeigten
Batteriemoduls mit an den Plattenelementen vorgesehenen Fixierelementen .
Fig. 1 zeigt schematisch ein Batteriemodul 100, welches in einem hier nicht gezeigten Batteriegehäuse einer Batterie, insbesondere einer Batterie zum Antreiben eines
Kraftfahrzeugs, wie einem Hybridfahrzeug oder einem reinen Elektrofahrzeug, angeordnet werden kann.
Das Batteriemodul 100 weist mehrere Batteriezellen 10 auf, welche bei der hier gezeigten Ausgestaltung hintereinander angeordnet sind.
Ferner weist das Batteriemodul 100 zwei Plattenelemente 200 auf, zwischen denen die Batteriezellen 10 angeordnet sind. Die beiden Plattenelemente 200 sind sich gegenüberliegend
angeordnet, so dass sie die Batteriezellen 10 zwischen sich aufnehmen. Die Plattenelemente 200 bilden sogenannte
Endplatten des Batteriemoduls 100 aus.
Um die Batteriezellen 10 sicher zwischen den Plattenelementen 200 halten zu können, weist das Batteriemodul 100 zudem mehrere Spannbänder 11 auf. Bei der hier gezeigten
Ausgestaltung sind drei Spannbänder 11 vorgesehen, welche parallel zueinander verlaufend angeordnet sind. Die
Spannbänder 11 umspannen die zwei Plattenelemente 200 und die zwischen den zwei Plattenelementen 200 angeordneten
Batteriezellen 10. An den Plattenelementen 200 ist für jedes Spannband 11 jeweils eine Spannbandführung 20 in Form einer nutförmigen Vertiefung ausgebildet, innerhalb welcher die Spannbänder 11 geführt sind.
Fig. 2 zeigt ein Plattenelement 200, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, in einer Draufsicht auf eine erste Seitenfläche 21 des Plattenelements 200. Diese erste Seitenfläche 21, welche eine Längsseitenfläche des Plattenelements 200 ist, bildet in einem montierten Zustand des Batteriemoduls, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, eine Außenseite des Batteriemoduls 100 aus.
Das Plattenelement 200 weist ein erstes Plattenelementteil 22 und ein zweites Plattenelementteil 23, welche miteinander verbunden, insbesondere Stoffschlüssig miteinander verbunden sind .
Das erste Plattenelementteil 22 weist einen ersten Grundkörper 24 und ein an dem ersten Grundkörper 24 angeordnetes erstes Organoblech 25 auf.
Das zweite Plattenelementteil 23 weist einen zweiten
Grundkörper 26 und ein an dem zweiten Grundkörper 26
angeordnetes zweites Organoblech 27 auf, wie es insbesondere auch in Fig. 3 zu erkennen ist. Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf eine der ersten Seitenfläche 21 gegenüberliegende zweite Seitenfläche 28 des Plattenelements 200. Die zweite
Seitenfläche 28 ist im montierten Zustand des Batteriemoduls 100, wie es in Fig. 1 zu erkennen ist, in Richtung der
Batteriezellen 10 gerichtet angeordnet.
Wie in Fig. 2 und 3 zu erkennen ist, sind die beiden
Plattenelementteile 22, 23 derart miteinander verbunden, dass das erste Organoblech 25 einen Teilbereich einer ersten
Außenfläche des Plattenelements 200, welche gleich der ersten Seitenfläche 21 des Plattenelements 200 ist, ausbildet und dass das zweite Organoblech 27 einen Teilbereich einer zweiten Außenfläche des Plattenelements 200, welche gleich der zweiten Seitenfläche 28 des Plattenelements 200 ist, ausbildet. Die beiden Organobleche 25, 27 sind damit außenseitig des
Plattenelements 200 angeordnet. Die in Fig. 2 und 3 gezeigten Organobleche 25, 27 erstecken sich jeweils über einen Teilbereich der jeweiligen Außenfläche oder Seitenfläche 21, 28 des Plattenelements 200, so dass sie sich auch nur über einen Teilbereich des jeweiligen
Grundkörpers 24, 26 erstrecken. Wie in Fig. 2 und 3 zu
erkennen ist, erstrecken sich die Organobleche 25, 27 jeweils über die gesamt Breite B des jeweiligen Grundkörpers 24, 26, jedoch nicht über die gesamte Länge L und damit nur über eine Teillänge des jeweiligen Grundkörpers 24, 26. Die Größe der Organobleche 25, 27 ist vorzugsweise derart gewählt, dass die Organobleche 25, 27 den Bereich des Plattenelements 200 überdecken, an welchem die Batteriezellen 10 von dem
Plattenelement 200 aufgenommen sind, so dass im Bereich der Batteriezellen 10 eine besonders gute Stabilität des
Plattenelements 20 durch die Organobleche 25, 27 ausgebildet ist .
Die Organobleche 25, 27 weisen jeweils ein Fasergewebe oder ein Fasergelege auf, die in eine thermoplastische
Kunststoffmatrix eingebettet sind. Das Fasergewebe oder
Fasergelege ist beispielsweise aus Kohlenstofffasern
ausgebildet. Die thermoplastische Kunststoffmatrix ist beispielsweise aus Polyamid, insbesondere Polyamid 6
ausgebildet .
Die Grundkörper 24, 26 können jeweils als Spritzgussteil aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial ausgebildet sein. Das thermoplastische Kunststoffmaterial kann ebenso wie die Kunststoffmatrix der Organobleche 24, 26 aus Polyamid, insbesondere aus Polyamid 6 ausgebildet sein. Um die
Stabilität der Grundkörper 24, 26 zu erhöhen, können diese eine Faserverstärkung aufweisen, indem beispielsweise
Glasfasern in das thermoplastische Kunststoffmaterial der Grundkörper 24, 26 eingebracht sind. Bei der Herstellung des Plattenelements 200 werden zunächst die beiden Plattenelementteile 22, 23 hergestellt und
ausgebildet, bevor diese miteinander verbunden werden, um das fertige Plattenelement 200 auszubilden.
Zur Herstellung und Ausbildung der Plattenelementteile 22, 23 werden zunächst die Organobleche 25, 27 geformt und
ausgebildet. Anschließend wird das Organoblech 25, 27 in ein Spritzgusswerkzeug eingelegt und das Organoblech 25, 27 wird von einem thermoplastischen Kunststoffmaterial einseitig umspritzt, welches den Grundkörper 24, 26 ausbildet. Der
Grundkörper 24, 26 wird damit an das Organoblech 25, 27 angespritzt, um das jeweilige Plattenelementteil 22, 23 auszubilden. Sind die beiden Plattenelementteile 22, 23 fertig ausgebildet, so werden diese über die beiden Grundkörper 24,
26 miteinander verbunden. Im verbundenen Zustand der beiden Plattenelementteile 22, 23 sind damit die beiden Grundkörper 24, 26 miteinander verbunden.
Die Verbindung der beiden Plattenelementteile 22, 23 und damit der beiden Grundkörper 24, 26 miteinander erfolgt vorzugsweise durch Ausbildung einer Stoffschlüssigen Verbindung,
beispielsweise indem die beiden Plattenelementteile 22, 23 miteinander verschweißt werden. Es ist aber auch möglich, die beiden Plattenelementteile 22, 23 miteinander zu verkleben, um eine Stoffschlüssige Verbindung zwischen den beiden
Plattenelementteilen 22, 23 auszubilden.
Wie in Fig. 4 und 5 zu erkennen ist, weisen die beiden
Grundkörper 24, 26 eine Rippenstruktur 29, 30 auf, welche jeweils aus einer Vielzahl von Rippen 31, 32 ausgebildet ist, wobei die Rippen 31, 32 als Querrippen und als Längsrippen ausgebildet sind. Die Rippenstruktur 29, 30 erstreckt sich jeweils über die gesamte Länge L und die gesamte Breite B des jeweiligen Grundkörpers 24, 26. Die Verbindung der beiden Plattenelementteile 22, 23 erfolgt über die Rippenstruktur 29, 30 der Grundkörper 24, 26, indem, wie in Fig. 5 zu erkennen ist, die Rippen 31 der
Rippenstruktur 29 des ersten Grundkörpers 24 mit den Rippen 32 der Rippenstruktur 30 des zweiten Grundkörpers 26 verbunden sind. Im verbundenen Zustand stoßen damit die Rippen 31 der Rippenstruktur 29 des ersten Grundkörpers 24 auf die Rippen 32 der Rippenstruktur 30 des zweiten Grundkörpers 26, so dass die Rippen 31 der Rippenstruktur 29 des ersten Grundkörpers 24 flächig auf den Rippen 32 der Rippenstruktur 30 des zweiten Grundkörpers 26 aufliegen, wie in Fig. 5 zu erkennen ist.
Wie beispielsweise in Fig. 2, 5 und 6 zu erkennen ist, ist in dem ersten Organoblech 25 des ersten Plattenelementteils 22 die Spannbandbandführung 20 ausgebildet, da im verbauten
Zustand dieses erste Organoblech 25 nach außen gerichtet ist. Die nutförmige Vertiefung der Spannbandführung 20 ist damit in dem ersten Organoblech 25 ausgebildet.
Bei der hier gezeigten Ausgestaltung sind drei
Spannbandführungen 20 ausgebildet. Wie in Fig. 5 zu erkennen ist, ist im Bereich der Spannbandführungen 20 die Anzahl der Rippen 31 der Rippenstruktur 29 des ersten Grundkörpers 24 und die Anzahl der Rippen 32 der Rippenstruktur 30 des zweiten Grundkörpers 26 erhöht, so dass im Bereich der
Spannbandführungen 20 die Rippen 31, 32 dichter beieinander angeordnet sind.
Die Fasern des Fasergewebes oder Fasergeleges der Organobleche 25, 27 sind größtenteils in Hauptspannungsrichtung R des Plattenelements 200 ausgerichtet, so dass sich mehr als 80 % der Fasern der Organobleche 25, 27 in Hauptspannungsrichtung R erstrecken, wie in Fig. 6 mit den Pfeilen angedeutet ist, wobei die Hauptspannungsrichtung R entlang der Breite B der Plattenelementteile 22, 23 und damit entlang der Breite des Plattenelements 200 verläuft. Die Hauptspannungsrichtung R verläuft damit in die gleiche Richtung wie die
Längserstreckung der nutförmigen Vertiefungen der
Spannbandführungen 20.
Durch die Ausbildung der Grundkörper 24, 26 der
Plattenelementteile 22, 23 aus einem thermoplastischen
Kunststoffmaterial können Funktionselemente, wie
beispielsweise Verbindungselemente 33 für hier nicht gezeigte Moduleinheiten, bei der Herstellung unmittelbar mit in den Grundkörper 24, 26 und damit in die Plattenelementteile 22, 23 und das Plattenelement 200 integriert werden. Die
Funktionselemente können beispielsweise einstückig mit dem Grundkörper 24, 26 ausgebildet sein, wie das
Verbindungselement 33, oder sie können auch als Einlegeteil in das Spritzgusswerkzeug mit eingelegt werden und beim
Spritzgießen des Grundkörpers 24, 26 von dem Material des Grundkörpers 24, 26 umspritzt werden.
Wie in Fig. 7 gezeigt ist, können als Funktionselemente auch Fixierelemente 34, 35, 36 in das Plattenelementteil 22, 23, insbesondere in den Grundkörper 24, 26 eines
Plattenelementteils 22, 23 mit integriert sein, welche zur Fixierung des Plattenelements 200 und damit des gesamten
Batteriemoduls 100 während eines Montageprozesses dienen können. Weiter kann als Funktionselement auch ein Auflager 37 in das Plattenelementteil 22 und/oder 23 mit integriert sein, wie in Fig. 7 gezeigt ist.
Das Fixierelement 34 bildet ein Festlager aus und das
Fixierelement 35 bildet ein Auflager aus, so dass die beiden Fixierelemente 35, 36 eine Rotationsbewegung des
Batteriemoduls 100 im Batteriegehäuse verhindern können. BezugsZeichen
100 Batteriemodul
200 Plattenelement
10 Batteriezelle
11 Spannband
20 Spannbandführung
21 Erste Seitenfläche
22 Erstes Plattenelementteil
23 Zweites Plattenelementteil
24 Erster Grundkörper
25 Erstes Organoblech
26 Zweiter Grundkörper
27 Zweites Organoblech
28 Zweite Seitenfläche
29 Rippenstruktur
30 Rippenstruktur
31 Rippe
32 Rippe
33 Verbindungselement
34 Fixierelement
35 Fixierelement
36 Fixierelement
37 Auflager
L Länge
B Breite
R Hauptspannungsrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Plattenelement (200) für ein Batteriemodul (100) zur
Aufnahme von Batteriezellen (10) des Batteriemoduls (100), mit
einem ersten Plattenelementteil (22) und
einem zweiten Plattenelementteil (23) ,
wobei das erste Plattenelementteil (22) mit dem zweiten Plattenelementteil (23) verbunden ist,
wobei das erste Plattenelementteil (22) einen ersten
Grundkörper (24) und ein an dem ersten Grundkörper (24) angeordnetes erstes Organoblech (25) aufweist und
wobei das zweite Plattenelementteil (23) einen zweiten Grundkörper (26) und ein an dem zweiten Grundkörper (26) angeordnetes zweites Organoblech (27) aufweist.
2. Plattenelement (200) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass das erste Plattenelementteil (22) und das zweite Plattenelementteil (23) derart miteinander verbunden sind, dass das erste Organoblech (25) zumindest einen Teilbereich einer ersten Außenfläche des
Plattenelements (100) und das zweite Organoblech (27) zumindest einen Teilbereich einer der ersten Außenfläche gegenüberliegenden zweiten Außenfläche des Plattenelements (100) ausbildet.
3. Plattenelement (200) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass der erste Grundkörper (24) und/oder der zweite Grundkörper (26) aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial ausgebildet ist.
4. Plattenelement (200) nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, dass das thermoplastische
Kunststoffmaterial des ersten Grundkörpers (24) und/oder das thermoplastische Kunststoffmaterial des zweiten
Grundkörpers (26) eine Faserverstärkung aufweist.
5. Plattenelement (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass der erste Grundkörper (24) und/oder der zweite Grundkörper (26) eine Rippenstruktur (29, 30) aufweist.
6. Plattenelement (200) nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, dass der erste Grundkörper (24) und der zweite Grundkörper (26) jeweils eine Rippenstruktur (29,
30) aufweisen, wobei zur Ausbildung der Verbindung des ersten Plattenelementteils (22) mit dem zweiten
Plattenelementteil (23) Rippen (31) der Rippenstruktur (29) des ersten Grundkörpers (24) mit Rippen (32) der
Rippenstruktur (30) des zweiten Grundkörpers (26) verbunden sind .
7. Plattenelement (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass das erste Plattenelementteil (22) mit dem zweiten Plattenelementteil (23) Stoffschlüssig verbunden ist.
8. Plattenelement (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass der erste Grundkörper (24) an das erste Organoblech (25) angespritzt ist und/oder dass der zweite Grundkörper (26) an das zweite Organoblech (27) angespritzt ist.
9. Plattenelement (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Organoblech (25) oder an dem zweiten Organoblech (27) mindestens eine
Spannbandführung (20) in Form einer nutförmigen Vertiefung ausgebildet ist.
10. Plattenelement (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 70 % von in dem ersten Organoblech (25) und/oder in dem zweiten Organoblech (27) enthaltenen Fasern in einer Hauptspannungsrichtung (R) des Plattenelements (200) ausgerichtet sind.
11. Plattenelement (200) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch
gekennzeichnet, dass im Bereich der Spannbandführung (20) die Anzahl die Anzahl der Rippen (31) der Rippenstruktur (29) des ersten Grundkörpers (24) und/oder die Anzahl der Rippen (32) der Rippenstruktur (30) des zweiten
Grundkörpers (26) erhöht ist.
12. Plattenelement (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch mindestens ein in das erste
Plattenelementteil (22) und/oder in das zweite
Plattenelementteil (23) integriertes Fixierelement (34, 35) zur Fixierung des Plattenelements (200).
13. Batteriemodul (100) zur Anordnung in einem Batteriegehäuse, mit
mehreren Batteriezellen (10) und
zwei sich gegenüberliegend angeordneten Plattenelementen (200) ,
wobei die mehreren Batteriezellen (10) zwischen den zwei sich gegenüberliegend angeordneten Plattenelementen (200) aufgenommen sind,
dadurch gekennzeichnet, dass die Plattenelemente (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgebildet sind.
14. Batteriemodul (100) nach Anspruch 13, dadurch
gekennzeichnet, dass mindestens ein Spannband (11)
vorgesehen ist, welches die zwei Plattenelemente (200) und die zwischen den zwei Plattenelementen (200) angeordneten Batteriezellen (10) umspannt, wobei das Spannband (11) in der Spannbandführung (20) der Plattenelemente (200) geführt ist
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