WO2020216652A1 - Batteriezellenmodul und kraftfahrzeug - Google Patents

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WO2020216652A1
WO2020216652A1 PCT/EP2020/060507 EP2020060507W WO2020216652A1 WO 2020216652 A1 WO2020216652 A1 WO 2020216652A1 EP 2020060507 W EP2020060507 W EP 2020060507W WO 2020216652 A1 WO2020216652 A1 WO 2020216652A1
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WO
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battery cell
cell module
pressure element
support structure
underside
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PCT/EP2020/060507
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Richard Eiletz
Christoph Warkotsch
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Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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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 battery cell module, in particular for an electrically drivable motor vehicle, with an underside and an upper side, which
  • Battery cell module having a support structure for battery cells and battery cells carried by the support structure.
  • the invention also relates to an electrically drivable motor vehicle, having a structure on the underside and a
  • Top-side structure wherein the bottom-side structure and the top-side structure delimit a receiving space for battery cell modules.
  • the battery cell modules are installed in an underfloor area.
  • Battery cell modules for battery electric vehicles have a structural frame, possibly also a structural module housing, in which the battery cells, possibly including cooling, are attached.
  • the modules are in turn attached to a surrounding structure via the frame,
  • a test EHB085 also known as a polishing test, must be fulfilled for this installation location.
  • the structurally weakest point in the underfloor / high-voltage storage area is checked using a circular test body with a
  • a vehicle-specific energy is applied to a diameter of 180mm.
  • the battery cell modules must not be exposed to any force during the polishing test. This means that penetration of the test body must be stopped before touching the modules. In previous practice, this has led to two measures:
  • a base plate for example made of aluminum and / or steel, arranged on an underside of the high-voltage storage system on a clearance line, is made correspondingly thick, which results in a high weight of the plate.
  • the distances are usually between 12 and 16 mm. It This is a very valuable installation space that could, for example, be converted 1: 1 into electrical range using higher battery cells.
  • the invention is based on the object of the aforementioned
  • the invention is based on the object of structurally and / or functionally improving a motor vehicle mentioned at the beginning.
  • the object is achieved with a battery cell module with the features of claim 1.
  • the object is achieved with a motor vehicle with the features of claim 10.
  • Advantageous designs and / or developments are the subject of the subclaims.
  • the battery cell module can be used for storage and / or for providing
  • the battery cell module can be used for mobile use.
  • the battery cell module can serve as a traction battery module.
  • the battery cell module can serve as a high-voltage storage device.
  • the battery cell module can have a cooling device.
  • the battery cell module can be a
  • the battery cell module can have lateral sides.
  • the information “below”, “underside”, “above”, “upper side”, “lateral side” and “height” or “vertical direction” refer to an installation position of the battery module in a motor vehicle.
  • “Bottom” then corresponds to a horizontal, geodetically lower and / or road-facing side.
  • “Top” then corresponds to a horizontal, geodetically upper and / or road-facing side.
  • “Lateral side” then corresponds to a vertical side and / or extending between the underside and the top Page.
  • "Height” or “vertical direction” then corresponds to a vertical direction and / or a direction perpendicular to a roadway.
  • the support structure can serve to support the battery cells on a
  • the support structure can have at least one
  • the at least one outer section can be arranged on the outside of the battery cells.
  • the at least one outer section can be a Form the outer wall of the battery cell module.
  • the support structure can have at least one inner section.
  • the at least one inner section can be arranged between battery cells or groups of battery cells.
  • the at least one inner section can form an inner wall of the battery cell module.
  • the support structure can be designed in the form of a frame.
  • the support structure can have at least one bottom section, at least one wall section and / or at least one cover section.
  • the support structure can have at least one
  • the support structure can be made from sheet metal.
  • the support structure can be produced in a stamping and bending process.
  • the at least one pressure element can be in an unloaded
  • the load on the underside can be a load that is directed from below upwards and / or that is directed from below in the direction of the underside of the battery module.
  • the load can be applied in a test method by a test body or in regular operation by an obstacle, for example a bump.
  • the at least one pressure element can be vertically displaceable.
  • the at least one pressure element can be displaceable.
  • the at least one pressure element can serve to transmit pressure force.
  • the at least one pressure element can serve to transmit pressure force in the vertical direction.
  • Pressure element can extend from the bottom to the top.
  • the at least one pressure element can extend through the battery cell module.
  • the at least one pressure element can extend in the vertical direction through the battery cell module.
  • the limited load input can be limited to a given specification.
  • the limited load input can be so limited that an impermissible
  • the at least one pressure element can be held non-positively and / or positively on the support structure in order to prevent displacement in the direction of the underside.
  • the at least one pressure element can be held on an inner section of the support structure.
  • the at least one pressure element can be held between two inner sections of the support structure.
  • the at least one pressure element can be held and / or guided on the support structure in a force-locking and / or form-locking manner in order to enable a kink-free displacement in the direction of the upper side.
  • the at least one pressure element can be held and / or guided on an inner section of the support structure.
  • the at least one pressure element can be held and / or guided between two inner sections of the support structure.
  • the at least one pressure element can be displaced upward beyond the top in a loaded working position with limited load input into the support structure.
  • the at least one pressure element can be loaded in one
  • End position can be supported above the top with limited load input into the supporting structure.
  • the at least one pressure element can be loaded in one
  • End position be plastically deformable with limited load input into the supporting structure while absorbing energy.
  • the at least one pressure element can be arranged on the at least one inner section of the support structure.
  • the at least one pressure element can be designed in the form of a plate.
  • the at least one pressure element can be arranged flat against the at least one inner section of the supporting structure.
  • the at least one pressure element can be arranged between two inner sections of the support structure.
  • the at least one pressure element can have at least one underside
  • the at least one load-bearing section can be formed with the aid of a lower edge of the at least one pressure element.
  • the at least one pressure element can have at least one top
  • the at least one support section can be formed with the aid of an upper edge of the at least one pressure element.
  • the at least one pressure element can have at least one holding section corresponding to the support structure in a form-fitting manner in order to prevent displacement in the direction of the underside.
  • the at least one pressure element can be undercut on the at least one holding section with respect to the support structure.
  • the motor vehicle can have an electric drive machine.
  • Battery cell module can be used with the electric drive machine to supply electrical energy.
  • the underside structure can extend horizontally.
  • the structure on the underside can have a base plate.
  • the base plate can be made from an aluminum alloy and / or from a steel alloy.
  • the top structure can extend horizontally.
  • the structure on the top can be designed like a cover and / or belong to a body.
  • the structure on the lower side and the structure on the upper side can be arranged parallel to one another and at a distance from one another.
  • the at least one pressure element can be arranged in contact with the structure on the underside or at a distance from the structure on the underside. In the unloaded starting position, the at least one pressure element can be arranged adjacent to the structure on the upper side or at a distance from the structure on the upper side. In the loaded working position, the at least one pressure element can be arranged in contact with the structure on the underside and in contact with the structure on the upper side or at a distance from the structure on the upper side. At least one can do this in the loaded end position
  • Pressure element can be arranged in contact with the structure on the lower side and in contact with the structure on the upper side. In the loaded end position, the at least one pressure element can be plastically deformed with a limited load input into the support structure while absorbing energy.
  • the invention thus results, inter alia, in a battery module-integrated load support (polishing test) in the vertical direction.
  • a module frame can be designed in such a way that a kind of movable sword is arranged inside the module, or possibly several such swords that move within the module in the direction of a vertical axis, i.e. the direction of force of a penetrating test object from a polishing test, relative to the
  • the sword can protrude over the module at least on the underside of the module. If the bollard test specimen penetrates, a base plate of a high-voltage storage unit can be deformed and first touch the sword, which can then be moved upwards relative to the module until it rests against an overlying structure, for example a high-voltage storage housing or a body, and is supported there in the form of a pressure rod.
  • an overlying structure for example a high-voltage storage housing or a body
  • loads from the polishing test can be supported and distances (“air”) between the base plate and battery cell modules, and possibly also the thickness of the base plate, can be reduced. Costs and / or weight can be saved.
  • the height gained by reducing the bollard protection measures can be used to reduce the vehicle height or, with the overall height remaining the same, high-voltage storage can be converted into cell height and thus into cell volume or electrical range.
  • the concept is independent of the cell format (prismatic, round, pouch).
  • FIG. 1 shows a battery cell module with battery cells, a support structure and a
  • FIG. 2 shows a battery cell module with battery cells, a support structure and a
  • FIG. 3 shows a battery cell module with battery cells, a support structure and a
  • FIG. 4 shows a battery cell module with battery cells, a support structure and a
  • Pressure element in a motor vehicle and a displacement of the pressure element when a test body penetrates are provided.
  • FIG. 1 shows battery cell module 100 with battery cells, such as 102, a support structure 104 and a pressure element 106.
  • FIG. 2 shows battery cell module 100 in a longitudinal section.
  • FIG. 3 shows the battery cell module 100 in FIG. 1
  • the battery cell module 100 serves as a traction battery module for mobile
  • the support structure 104 is designed in the shape of a frame with an on the outside
  • Battery cells 102 arranged outer section 120, which forms an outer wall of the battery cell module 100, and an inner section 122 arranged between groups of battery cells 102, which forms an inner wall of the battery cell module 100.
  • the pressure element 106 is arranged flat against the inner section 122 of the support structure 104 and can be displaced relative to the support structure 104 when there is a load from below in order to transfer a load from the bottom 108 to the top 110 when the load is limited in the support structure 104.
  • FIG 4 shows the battery cell module 100 in a motor vehicle and a displacement of the pressure element 106 when a bollard-shaped test body 124 penetrates.
  • the motor vehicle has a floor panel as a structure 126 on the underside and a structure 128 on the top.
  • Structure 128 delimit a receiving space 130 in which the battery cell module 100 is arranged.
  • the pressure element 106 is designed as a T-shaped plate and has a lower-side load-bearing section 132 formed with the aid of a lower edge, an upper-side support section 134 formed with the aid of an upper edge, and with the
  • Support structure 104 form-fit corresponding holding sections 136, 138.
  • Holding sections 136, 138 held on the support structure 104 against shifting in the direction of the underside 108 and extends downwards beyond the underside 108, the load-bearing section 132 being spaced apart from the structure 126 on the underside and the support section 134 being spaced apart from the structure 128 on the upper side.
  • the vehicle When performing a load test, the vehicle is dynamically lowered onto the test body 124, the test body 124 initially deforms the structure 126 on the underside and penetrates into the receiving space 130 until contact is made with the
  • Support portion 134 of the pressure element 106 is made.
  • the structure 126 on the underside rests against the load-bearing section 132 of the pressure element 106 in the area acted upon by the test body 124.
  • the pressure element 106 is displaced upward relative to the support structure 104 by the test body 124 penetrating further until the
  • Support section 134 rests against structure 128 on the top.
  • the pressure element 106 rests on the structure 126 on the underside and on the structure 128 on the top side, so that a load by the test body 124 is supported on the structure 128 on the top side via the pressure element 106 and the support structure 104 and the battery cells 102 are in front of a
  • Context can be used in combination with other features to delimit the subject matter of the claim.

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Abstract

Batteriezellenmodul (100), insbesondere für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug, mit einer Unterseite (108) und einer Oberseite (110), das Batteriezellenmodul (100) aufweisend eine Tragstruktur (104) für Batteriezellen (102) und von der Tragstruktur (104) getragene Batteriezellen (102), wobei das Batteriezellenmodul (100) wenigstens ein unterseitig belastbares und relativ zu der Tragstruktur (104) verlagerbares Druckelement (106) aufweist, um eine Last bei begrenztem Lasteintrag in die Tragstruktur (104) von der Unterseite (108) zu der Oberseite (110) zu übertragen, und ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug, aufweisend eine unterseitige Struktur (126) und eine oberseitige Struktur (128), wobei die unterseitige Struktur (126) und die oberseitige Struktur (128) einen Aufnahmeraum (130) für Batteriezellenmodule (100) begrenzen, wobei das Kraftfahrzeug wenigstens ein derartiges Batteriezellenmodul (100) aufweist, wobei das wenigstens eine Druckelement (106) an der unterseitigen Struktur (126) und an der oberseitigen Struktur (128) abstützbar ist, um eine Last bei begrenztem Lasteintrag in die Tragstruktur (104) von der Unterseite (108) zu der Oberseite (110) zu übertragen.

Description

Batteriezellenmodul und Kraftfahrzeug
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Batteriezellenmodul, insbesondere für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug, mit einer Unterseite und einer Oberseite, das
Batteriezellenmodul aufweisend eine Tragstruktur für Batteriezellen und von der Tragstruktur getragene Batteriezellen. Außerdem betrifft die Erfindung ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug, aufweisend eine unterseitige Struktur und eine
oberseitige Struktur, wobei die unterseitige Struktur und die oberseitige Struktur einen Aufnahmeraum für Batteriezellenmodule begrenzen.
Bei batterieelektrisch angetriebenen Fahrzeugen mit Hochvoltspeicherkonzepten sind die Batteriezellenmodule in einem Unterflurbereich verbaut.
Batteriezellenmodule für batterieelektrische Fahrzeuge weisen im Aufbau einen strukturellen Rahmen, gegebenenfalls auch ein strukturelles Modulgehäuse, auf, in dem die Batteriezellen, gegebenenfalls inklusive Kühlung, befestigt sind. Über den Rahmen werden wiederum die Module an einer umgebenden Struktur,
beispielsweise an einem Hochvoltspeicher-Gehäuse bei konventionellen Ansätzen oder an einer Karosserie/Bodenmitte bei karosserieintegrierten Konzepten, befestigt. Für diesen Verbauort ist eine Prüfung EHB085, auch als Poliertest bezeichnet, zu erfüllen. Bei dieser Prüfung wird die strukturell schwächste Stelle im Unterflur- /Hochvoltspeicherbereich mittels eines kreisrunden Prüfkörpers mit einem
Durchmesser von 180mm mit einer fahrzeugspezifischen Energie beaufschlagt.
Die Batteriezellenmodule dürfen im Poliertest keiner Krafteinwirkung ausgesetzt werden. Das heißt, ein Eindringen des Prüfkörpers muss vor Berühren der Module gestoppt werden. In der bisherigen Praxis führt dies zu zwei Maßnahmen:
- Eine auf einer Unterseite des Hochvoltspeichers auf einer Bodenfreiheitslinie angeordnete Bodenplatte, beispielsweise aus Alu und/oder Stahl, wird entsprechend dick ausgeführt, was in einem hohen Gewicht der Platte resultiert.
- Es werden große Abstände zwischen der Unterseite des Hochvoltspeichers bzw. der Bodenplatte und den darüber sich befindenden Batteriezellenmodulen
vorgesehen, die Abstände betragen üblicherweise zwischen 12 und 16 mm. Es handelt sich hierbei um sehr wertvollen Bauraum, der beispielsweise 1 :1 über höhere Batteriezellen in elektrische Reichweite übersetzt werden könnte.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes
Batteriezellenmodul strukturell und/oder funktionell zu verbessern. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Kraftfahrzeug strukturell und/oder funktionell zu verbessern.
Die Aufgabe wird gelöst mit einem Batteriezellenmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Außerdem wird die Aufgabe gelöst mit einem Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Vorteilhafte Ausführungen und/oder Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das Batteriezellenmodul kann zum Speichern und/oder zum Bereitstellen
elektrischer Energie dienen. Das Batteriezellenmodul kann zur mobilen Anwendung dienen. Das Batteriezellenmodul kann als Traktionsbatteriemodul dienen. Das Batteriezellenmodul kann als Hochvoltspeicher dienen. Das Batteriezellenmodul kann eine Kühleinrichtung aufweisen. Das Batteriezellenmodul kann eine
elektronische Kontrolleinrichtung aufweisen.
Das Batteriezellenmodul kann Lateralseiten aufweisen. Soweit nicht anders angegeben oder es sich aus dem Zusammenhang nicht anders ergibt, beziehen sich die Angaben„unten“,„Unterseite“,„oben“,„Oberseite“,„Lateralseite“ und„Höhe“ bzw.„Hochrichtung“, auf eine Einbaulage des Batteriemoduls in ein Kraftfahrzeug. „Unterseite“ entspricht dann einer horizontalen, geodätisch unteren und/oder fahrbahnzugewandten Seite.„Oberseite“ entspricht dann einer horizontalen, geodätisch oberen und/oder fahrbahnabgewandten Seite.„Lateralseite“ entspricht dann einer vertikalen und/oder sich zwischen der Unterseite und der Oberseite erstreckenden Seite.„Höhe“ bzw.„Hochrichtung“ entspricht dann einer vertikalen und/oder zu einer Fahrbahn senkrechten Richtung.
Die Tragstruktur kann dazu dienen, die Batteriezellen zu tragen, an einer
übergeordneten Struktur, insbesondere an einem Kraftfahrzeug, zu befestigen, zu umschließen und/oder zu schützen. Die Tragstruktur kann wenigstens einen
Außenabschnitt aufweisen. Der wenigstens eine Außenabschnitt kann außenseitig der Batteriezellen angeordnet sein. Der wenigstens eine Außenabschnitt kann eine Außenwand des Batteriezellenmoduls bilden. Die Tragstruktur kann wenigstens einen Innenabschnitt aufweisen. Der wenigstens eine Innenabschnitt kann zwischen Batteriezellen oder Gruppen von Batteriezellen angeordnet sein. Der wenigstens eine Innenabschnitt kann eine Innenwand des Batteriezellenmoduls bilden. Die Tragstruktur kann rahmenförmig ausgeführt sein. Die Tragstruktur kann wenigstens einen Bodenabschnitt, wenigstens einen Wandabschnitt und/oder wenigstens einen Deckelabschnitt aufweisen. Die Tragstruktur kann wenigstens einen
Befestigungsabschnitt aufweisen. Die Tragstruktur kann aus einem Blech hergestellt sein. Die Tragstruktur kann in einem Stanz-Biege-Verfahren hergestellt sein.
Das wenigstens eine Druckelement kann sich in einer unbelasteten
Ausgangsposition über die Unterseite hinaus nach unten erstrecken. Die unterseitige Belastung kann eine Belastung sein, die von unten nach oben und/oder die von unten in Richtung der Unterseite des Batteriemoduls gerichtet ist. Die Belastung kann in einem Prüfverfahren durch einen Prüfkörper oder in einem regulären Betrieb durch ein Hindernis, beispielsweise eine Bodenwelle, aufgebracht sein.
Das wenigstens eine Druckelement kann vertikal verlagerbar sein. Das wenigstens eine Druckelement kann verschiebbar sein. Das wenigstens eine Druckelement kann zur Druckkraftübertragung dienen. Das wenigstens eine Druckelement kann zur Druckkraftübertragung in vertikaler Richtung dienen. Das wenigstens eine
Druckelement kann sich von der Unterseite zu der Oberseite erstrecken. Das wenigstens eine Druckelement kann sich durch das Batteriezellenmodul hindurch erstrecken. Das wenigstens eine Druckelement kann sich in vertikaler Richtung durch das Batteriezellenmodul hindurch erstrecken.
Der begrenzte Lasteintrag kann auf eine vorgegebene Spezifikation begrenzt sein. Der begrenzte Lasteintrag kann derart begrenzt sein, dass eine unzulässige
Beschädigung des Batteriezellenmoduls verhindert ist.
Das wenigstens eine Druckelement kann kraft- und/oder formschlüssig an der Tragstruktur gehalten sein, um ein Verlagern in Richtung der Unterseite zu verhindern. Das wenigstens eine Druckelement kann an einem Innenabschnitt der Tragstruktur gehalten sein. Das wenigstens eine Druckelement kann zwischen zwei Innenabschnitten der Tragstruktur gehalten sein. Das wenigstens eine Druckelement kann kraft- und/oder formschlüssig an der Tragstruktur gehalten und/oder geführt sein, um ein knickfreies Verlagern in Richtung der Oberseite zu ermöglichen. Das wenigstens eine Druckelement kann an einem Innenabschnitt der Tragstruktur gehalten und/oder geführt sein. Das wenigstens eine Druckelement kann zwischen zwei Innenabschnitten der Tragstruktur gehalten und/oder geführt sein.
Das wenigstens eine Druckelement kann in einer belasteten Arbeitsposition bei begrenztem Lasteintrag in die Tragstruktur über die Oberseite hinaus nach oben verlagerbar sein. Das wenigstens eine Druckelement kann in einer belasteten
Endposition bei begrenztem Lasteintrag in die Tragstruktur oberhalb der Oberseite abstützbar sein. Das wenigstens eine Druckelement kann in einer belasteten
Endposition bei begrenztem Lasteintrag in die Tragstruktur unter Energieaufnahme plastisch verformbar sein.
Das wenigstens eine Druckelement kann an dem wenigstens einen Innenabschnitt der Tragstruktur angeordnet sein. Das wenigstens eine Druckelement kann plattenförmig ausgeführt sein. Das wenigstens eine Druckelement kann an dem wenigstens einen Innenabschnitt der Tragstruktur flächig anliegend angeordnet sein. Das wenigstens eine Druckelement kann zwischen zwei Innenabschnitten der Tragstruktur angeordnet sein.
Das wenigstens eine Druckelement kann wenigstens einen unterseitigen
Lastaufnahmeabschnitt aufweisen. Der wenigstens eine Lastaufnahmeabschnitt kann mithilfe einer Unterkante des wenigstens einen Druckelements gebildet sein. Das wenigstens eine Druckelement kann wenigstens einen oberseitigen
Abstützabschnitt aufweisen. Der wenigstens eine Abstützabschnitt kann mithilfe einer Oberkante des wenigstens einen Druckelements gebildet sein.
Das wenigstens eine Druckelement kann wenigstens einen mit der Tragstruktur formschlüssig korrespondierenden Halteabschnitt aufweisen, um ein Verlagern in Richtung der Unterseite zu verhindern. Das wenigstens eine Druckelement kann an dem wenigstens einen Halteabschnitt bezüglich der Tragstruktur hinterschnitten sein.
Das Kraftfahrzeug kann eine elektrische Antriebsmaschine aufweisen. Das
Batteriezellenmodul kann dazu dienen, die elektrische Antriebsmaschine mit elektrischer Energie zu versorgen. Die unterseitige Struktur kann sich horizontal erstrecken. Die unterseitige Struktur kann eine Bodenplatte aufweisen. Die
Bodenplatte kann aus einer Aluminiumlegierung und/oder aus einer Stahllegierung hergestellt sein. Die oberseitige Struktur kann sich horizontal erstrecken. Die oberseitige Struktur kann deckelartig ausgeführt sein und/oder zu einer Karosserie gehören. Die unterseitige Struktur und die oberseitige Struktur können zueinander parallel und voneinander beabstandet angeordnet sein.
In der unbelasteten Ausgangsposition kann das wenigstens eine Druckelement an der unterseitigen Struktur anliegend oder von der unterseitigen Struktur beabstandet angeordnet sein. In der unbelasteten Ausgangsposition kann das wenigstens eine Druckelement an der oberseitigen Struktur anliegend oder von der oberseitigen Struktur beabstandet angeordnet sein. In der belasteten Arbeitsposition kann das wenigstens eine Druckelement an der unterseitigen Struktur anliegend und an der oberseitigen Struktur anliegend oder von der oberseitigen Struktur beabstandet angeordnet sein. In der belasteten Endposition kann das wenigstens eine
Druckelement an der unterseitigen Struktur anliegend und an der oberseitigen Struktur anliegend angeordnet sein. In der belasteten Endposition kann das wenigstens eine Druckelement bei begrenztem Lasteintrag in die Tragstruktur unter Energieaufnahme plastisch verformt sein.
Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem eine batteriemodulintegrierte Lastabstützung (Poliertest) in Hochrichtung.
Ein Modulrahmen kann so gestaltet werden, dass im Inneren des Moduls eine Art bewegliches Schwert angeordnet ist, oder gegebenenfalls auch mehrere solcher Schwerter, das sich innerhalb des Moduls in Richtung einer Hochachse, also der Kraftrichtung eines eindringenden Prüflings aus einem Poliertest, relativ zum
Modulrahmen bewegen kann und bei dieser Bewegung keine schädigenden Lasten in das Modul einträgt. Das Schwert kann mindestens auf der Modulunterseite über das Modul hinausstehen. Bei Eindringen des Pollerprüflings kann eine Bodenplatte eines Hochvoltspeichers verformt werden und zuerst das Schwert berühren, das dadurch relativ zum Modul in Hochrichtung nach oben verschoben werden kann, bis es an einer darüber liegenden Struktur, beispielsweise einem Hochvoltspeicher gehäuse oder einer Karosserie, anliegt und sich dort in Form eines Druckstabes abstützt.
Mit der Erfindung können Lasten aus dem Poliertest abgestützt und Abstände („Luft“) zwischen Bodenplatte und Batteriezellenmodulen, und gegebenenfalls auch eine Dicke der Bodenplatte, reduziert werden. Es können Kosten und/oder Gewicht eingespart werden. Die durch Reduzierung der Pollerschutzmaßnahmen gewonnene Höhe kann zur Reduzierung der Fahrzeughöhe genutzt werden oder aber bei gleichbleibender Gesamthöhe Hochvoltspeicher in Zellhöhe und somit in Zellvolumen bzw. elektrische Reichweite übersetzt werden. Das Konzept ist unabhängig vom Zellformat (prismatisch, rund, Pouch).
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben, dabei zeigen schematisch und beispielhaft:
Fig. 1 ein Batteriezellenmodul mit Batteriezellen, einer Tragstruktur und einem
Druckelement,
Fig. 2 ein Batteriezellenmodul mit Batteriezellen, einer Tragstruktur und einem
Druckelement in Längsschnittdarstellung,
Fig. 3 ein Batteriezellenmodul mit Batteriezellen, einer Tragstruktur und einem
Druckelement in Querschnittdarstellung und
Fig. 4 ein Batteriezellenmodul mit Batteriezellen, einer Tragstruktur und einem
Druckelement in einem Kraftfahrzeug und ein Verschieben des Druckelements bei einem Eindringen eines Prüfkörpers.
Fig. 1 zeigt Batteriezellenmodul 100 mit Batteriezellen, wie 102, einer Tragstruktur 104 und einem Druckelement 106. Fig. 2 zeigt das Batteriezellenmodul 100 in Längsschnittdarstellung. Fig. 3 zeigt das Batteriezellenmodul 100 in
Querschnittdarstellung.
Das Batteriezellenmodul 100 dient als Traktionsbatteriemodul zur mobilen
Anwendung in einem elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeug und weist eine Unterseite 108, eine Oberseite 110 und Lateralseiten 112, 114, 116, 118 auf. Die Tragstruktur 104 ist rahmenförmig ausgeführt mit einem außenseitig der
Batteriezellen 102 angeordneten Außenabschnitt 120, der eine Außenwand des Batteriezellenmoduls 100 bildet, und einem zwischen Gruppen von Batteriezellen 102 angeordneten Innenabschnitt 122, der eine Innenwand des Batteriezellenmoduls 100 bildet.
Das Druckelement 106 ist an dem Innenabschnitt 122 der Tragstruktur 104 flächig anliegend angeordnet und bei Belastung von unten relativ zu der Tragstruktur 104 verlagerbar, um eine Last bei begrenztem Lasteintrag in die Tragstruktur 104 von der Unterseite 108 zu der Oberseite 110 zu übertragen.
Fig. 4 zeigt das Batteriezellenmodul 100 in einem Kraftfahrzeug und ein Verschieben des Druckelements 106 bei einem Eindringen eines pollerförmigen Prüfkörpers 124.
Das Kraftfahrzeug weist eine Bodenplatte als unterseitige Struktur 126 und eine oberseitige Struktur 128 auf. Die unterseitige Struktur 126 und die oberseitige
Struktur 128 begrenzen einen Aufnahmeraum 130, in dem das Batteriezellenmodul 100 angeordnet ist.
Das Druckelement 106 ist als T-förmige Platte ausgeführt und weist einen mithilfe einer Unterkante gebildeten unterseitigen Lastaufnahmeabschnitt 132, einen mithilfe einer Oberkante gebildeten oberseitigen Abstützabschnitt 134 und mit der
Tragstruktur 104 formschlüssig korrespondierende Halteabschnitte 136, 138 auf.
In einer unbelasteten Ausgangsposition ist das Druckelement 106 mit seinen
Halteabschnitten 136, 138 an der Tragstruktur 104 gegen ein Verlagern in Richtung der Unterseite 108 gehalten und erstreckt sich über die Unterseite 108 hinaus nach unten, wobei der Lastaufnahmeabschnitt 132 von der unterseitige Struktur 126 beabstandet und der Abstützabschnitt 134 von der oberseitigen Struktur 128 beabstandet ist.
Beim Durchführen eines Belastungstest wird das Fahrzeug dynamisch auf den Prüfkörper 124 abgesenkt, der Prüfkörper 124 verformt zunächst die unterseitige Struktur 126 und dringt in den Aufnahmeraum 130 ein, bis ein Kontakt zu dem
Abstützabschnitt 134 des Druckelement 106 hergestellt ist. In der sich anschließenden Arbeitsposition liegt die unterseitige Struktur 126 in dem vom Prüfkörper 124 beaufschlagten Bereich an dem Lastaufnahmeabschnitt 132 des Druckelements 106 an. Das Druckelement 106 wird durch den weiter eindringenden Prüfkörper 124 relativ zu der Tragstruktur 104 nach oben verlagert, bis der
Abstützabschnitt 134 an der oberseitige Struktur 128 anliegt.
In der belasteten Endposition liegt das Druckelement 106 an der unterseitigen Struktur 126 und an der oberseitigen Struktur 128 an, sodass eine Belastung durch den Prüfkörper 124 über das Druckelement 106 an der oberseitigen Struktur 128 abgestützt und die Tragstruktur 104 und die Batteriezellen 102 vor einer
schädigenden Belastung geschützt sind.
Mit„kann“ sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Dem zufolge gibt es auch Weiterbildungen und/oder Ausführungsbeispiele der Erfindung, die zusätzlich oder alternativ das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweisen.
Aus den vorliegend offenbarten Merkmalskombinationen können bedarfsweise auch isolierte Merkmale herausgegriffen und unter Auflösung eines zwischen den
Merkmalen gegebenenfalls bestehenden strukturellen und/oder funktionellen
Zusammenhangs in Kombination mit anderen Merkmalen zur Abgrenzung des Anspruchsgegenstands verwendet werden.
Bezugszeichen Batteriezellenmodul
Batteriezelle
Tragstruktur
Druckelement
Unterseite
Oberseite
Lateralseite
Lateralseite
Lateralseite
Lateralseite
Außenabschnitt
Innenabschnitt
Prüfkörper
unterseitige Struktur
oberseitige Struktur
Aufnahmeraum
Lastaufnahmeabschnitt
Abstützabschnitt
Halteabschnitt
Halteabschnitt

Claims

Patentansprüche
1. Batteriezellenmodul (100), insbesondere für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug, mit einer Unterseite (108) und einer Oberseite (110), das
Batteriezellenmodul (100) aufweisend eine Tragstruktur (104) für Batteriezellen (102) und von der Tragstruktur (104) getragene Batteriezellen (102), dadurch
gekennzeichnet, dass das Batteriezellenmodul (100) wenigstens ein unterseitig belastbares und relativ zu der Tragstruktur (104) verlagerbares Druckelement (106) aufweist, um eine Last bei begrenztem Lasteintrag in die Tragstruktur (104) von der Unterseite (108) zu der Oberseite (110) zu übertragen.
2. Batteriezellenmodul (100) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Druckelement (106) kraft- und/oder formschlüssig an der Tragstruktur (104) gehalten ist, um ein Verlagern in Richtung der Unterseite (108) zu verhindern.
3. Batteriezellenmodul (100) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Druckelement (106) kraft- und/oder formschlüssig an der Tragstruktur (104) gehalten und/oder geführt ist, um ein knickfreies Verlagern in Richtung der Oberseite (110) zu ermöglichen.
4. Batteriezellenmodul (100) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Druckelement (106) in einer belasteten Arbeitsposition bei begrenztem Lasteintrag in die Tragstruktur (104) über die Oberseite (110) hinaus verlagerbar ist.
5. Batteriezellenmodul (100) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Druckelement (106) in einer belasteten Endposition bei begrenztem Lasteintrag in die Tragstruktur (104) oberhalb der Oberseite (110) abstützbar ist.
6. Batteriezellenmodul (100) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur (104) wenigstens einen Außenabschnitt (120) und wenigstens einen Innenabschnitt (122) aufweist und das wenigstens eine Druckelement (106) an dem wenigstens einen Innenabschnitt (122) angeordnet ist.
7. Batteriezellenmodul (100) nach wenigstens einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Druckelement (106) plattenförmig ausgeführt ist.
8. Batteriezellenmodul (100) nach wenigstens einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Druckelement (106) wenigstens einen unterseitigen Lastaufnahmeabschnitt (132) und wenigstens einen oberseitigen Abstützabschnitt (134) aufweist.
9. Batteriezellenmodul (100) nach wenigstens einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Druckelement (106) wenigstens einen mit der Tragstruktur (104) formschlüssig korrespondierenden Halteabschnitt (136, 138) aufweist, um ein Verlagern in Richtung der Unterseite (108) zu verhindern.
10. Elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug, aufweisend eine unterseitige Struktur (126) und eine oberseitige Struktur (128), wobei die unterseitige Struktur (126) und die oberseitige Struktur (128) einen Aufnahmeraum (130) für Batteriezellenmodule (100) begrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug wenigstens ein Batteriezellenmodul (100) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist, wobei das wenigstens eine Druckelement (106) an der unterseitigen
Struktur (126) und an der oberseitigen Struktur (128) abstützbar ist, um eine Last bei begrenztem Lasteintrag in die Tragstruktur (104) von der Unterseite (108) zu der Oberseite (110) zu übertragen.
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