WO2021151576A1 - Batteriemodul für eine traktionsbatterie, traktionsbatterie sowie kraftfahrzeug - Google Patents

Batteriemodul für eine traktionsbatterie, traktionsbatterie sowie kraftfahrzeug Download PDF

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WO2021151576A1
WO2021151576A1 PCT/EP2020/086078 EP2020086078W WO2021151576A1 WO 2021151576 A1 WO2021151576 A1 WO 2021151576A1 EP 2020086078 W EP2020086078 W EP 2020086078W WO 2021151576 A1 WO2021151576 A1 WO 2021151576A1
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round cells
protection area
force
battery module
cell assembly
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PCT/EP2020/086078
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Matthias Wagner
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the invention relates to a battery module for a traction battery of an electrically drivable motor vehicle with a cell assembly of round cells.
  • the invention also relates to a traction battery and a motor vehicle.
  • traction batteries for electrically powered vehicles, i.e. hybrid or electric vehicles.
  • Such traction batteries usually have a large number of interconnected battery cells, for example round cells.
  • Round cells are usually fastened in a housing of the traction battery by means of holders.
  • measures are mostly taken on the housing side by not filling endangered installation spaces in the housing with battery cells.
  • endangered installation spaces are exposed, for example, in the event of an accident in the motor vehicle to the action of a force which can destroy the battery cells. Because these installation spaces are not filled with battery cells, the motor vehicle has a reduced electrical range.
  • Another challenge in the manufacture of battery modules is to prevent propagation to adjacent battery cells in the case of emergency degassing, in which a battery cell lets a hot gas flow out in the event of a fault.
  • the object of the present invention is to design a battery module for a traction battery of a motor vehicle to be particularly robust with regard to mechanical and thermal effects.
  • a battery module according to the invention for a traction battery of an electrically drivable motor vehicle has a cell assembly of round cells, an outside of the cell assembly being formed by cell housing areas of round cells arranged at the edge in the cell assembly.
  • the battery module has a protective device which is designed to protect at least two round cells arranged adjacent to one another in the cell assembly from an accident-related force and to prevent thermal propagation between the at least two adjacent round cells.
  • the protective device has at least one force protection area, which is arranged at least partially overlapping with the outside of the cell assembly on the at least two adjacent round cells, and at least one heat protection area mechanically connected to the force action protection area, which is used for thermal insulation of the two adjacent round cells between the two adjacent round cells is arranged.
  • the battery module can be arranged, for example, in a housing of the traction battery and connected to other battery modules.
  • the battery module has the cell assembly of round cells.
  • the cell assembly can for example be arranged in a cell module frame.
  • the rechargeable round cells have a cylindrical cell housing and are in particular arranged in several rows next to one another. The rows can be arranged offset to one another for optimal use of space or to achieve a high packing density.
  • the cell assembly can have any number of rows of round cells, the outermost rows having the round cells arranged on the edge. In the case of a cell network with only two rows, the battery module only consists of round cells arranged on the edge.
  • the outside of the cell assembly is formed by the outer cell housing areas of the round cells in the outermost rows.
  • the outside In the arranged state of the traction battery in the motor vehicle, the outside is exposed to an accident-related application of force, for example an intrusion with objects. It can also be the case that at least one round cell performs emergency degassing in the event of a fault or in the event of a thermal event, for example in the event of a short circuit within the cell. To reduce the internal pressure, it releases a hot gas from the cell housing into the environment. Since the hot gas transports an enormous amount of heat, it is possible that neighboring round cells overheat and also carry out emergency degassing. The emergency degassing can thus propagate through the cell network.
  • the protective device is provided in order to prevent, on the one hand, that the round cells are destroyed by the force applied as a result of the accident and, on the other hand, that the emergency degassing of a round cell jumps to neighboring round cells.
  • the protective device can be supported on the cell module frame, for example.
  • the protective device has the at least one force action protection area and the at least one heat protection area.
  • the at least one force protection area and the at least one heat protection area are mechanically connected to one another, in particular formed in one piece or in one piece.
  • the at least one force protection area and the at least one heat protection area form a mechanically and thermally acting bulkhead.
  • the protective device is positioned in such a way that the at least one force protection area is positioned at least partially on the outside of the cell assembly on the cell housing areas of at least two adjacent round cells, while the at least one heat protection area protrudes into a space between the at least two adjacent round cells.
  • the at least one force protection area mechanically shields the two round cells from an environment in that it can absorb the force action caused by the accident and keep it away from the round cells.
  • the at least one heat protection area thermally shields the two round cells from one another by keeping the heat of one round cell transported by the hot gas away from the neighboring other round cell.
  • the protective device is made from a mechanically stable and thermally poorly conductive or thermally insulating material.
  • the protective device therefore has a high thermal resistance.
  • the protective device has a plastic and / or glass fiber and / or an overmolded sheet steel.
  • the protective device can be produced, for example, by injection molding or extrusion.
  • Such a multifunctional protective device has the advantage that it can be manufactured inexpensively and requires little installation space.
  • the at least one force protection area and the at least one heat protection area are formed in one piece with a T-shaped profile.
  • the protective device has a plurality of T-shaped profiles, each consisting of a force action protection area and a heat protection area. These T-profiles can then each have two Protect adjacent, peripheral round cells from mechanical and thermal effects.
  • the protective device has a plurality of force action protection areas and heat protection areas which form at least one comb structure, with comb teeth of the at least one comb structure forming the heat protection areas.
  • the force action protection areas form a continuous total force action protection area, which extends along or parallel to the row and is arranged on the cell housing areas of several round cells arranged next to one another.
  • the heat protection areas protrude from the overall impact protection area in the manner of a comb teeth and protrude into the spaces between each two adjacent round cells.
  • a comb structure can be provided for each outer row.
  • Several comb structures can also form a frame within which the cell assembly is arranged.
  • the at least one force protection area and the at least one heat protection area extend along a longitudinal direction of the round cells.
  • the force action protection area and the heat protection area are thus arranged laterally on the round cells and extend parallel to a cylindrical jacket area of the round cells.
  • the force action protection area and the heat protection area extend over the entire height of the round cells, so that a force action from above in the direction of a round housing cover of the round cells or from below in the direction of a round housing bottom of the round cells can be absorbed by the at least one force action area of the protective device.
  • the at least one heat protection area and the at least one force action protection area are additionally mechanically connected via stiffening elements in order to increase the rigidity of the protective device.
  • the at least one heat protection area and the at least one force action protection area are connected to one another, in particular formed in one piece, so that the heat protection area increases the rigidity of the protective device for the force action protection area.
  • the other stiffening elements can be attached.
  • the stiffening elements can be designed, for example, as arched elements which form the at least one force-acting protection area of the T-shaped profile support against the heat protection area arranged perpendicular to it.
  • the stiffening elements, the at least one force protection area and the at least one heat protection area are preferably formed in one piece.
  • the invention also includes a traction battery for an electrically drivable motor vehicle, which has at least one battery module according to the invention.
  • the rechargeable traction battery or the traction accumulator can be designed, for example, as a high-voltage storage device.
  • the invention also relates to an electrically drivable motor vehicle with a traction battery according to the invention.
  • the motor vehicle is designed in particular as a passenger car.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a first embodiment of a
  • Fig. 2 is a schematic representation of a second embodiment of the
  • FIG. 1 shows a battery module 1 for a traction battery of a motor vehicle.
  • the battery module 1 here has two rows R1, R2 with round cells 2, which form a cell assembly 3.
  • the round cells 2 are arranged next to one another in the respective row R1, R2. Since the battery module 1 here has only two rows R1, R2 with round cells 2, all the round cells 2 shown here are round cells 2 arranged on the edge. This means that each of the round cells 2 has a cell housing area 4 which contributes to an outside 5 of the cell assembly 3 and which is exposed to an accident-related force 6.
  • a round cell 2 carries out an emergency degassing, which results in the effect of heat 7 in the direction of an adjacent round cell 2.
  • the battery module 1 has a protective device 8.
  • the protective device 8 here has two one-piece comb structures 9, which are formed from force-action protection areas 10 and heat protection areas 11.
  • the force protection areas 10 and the heat protection areas 11 extend in the longitudinal direction (into the plane of the drawing) parallel to the round cells 2.
  • the force protection areas 10 are arranged on the outside 5 of the cell assembly 3 and are designed to absorb the force 6 acting here laterally.
  • the force protection areas 10 can also absorb forces from above if, for example, a housing cover of the traction battery and / or the vehicle structure is lowered in the event of an accident. In this way, the installation space directly under the housing cover can also be filled with round cells 2 and the traction battery can provide more electrical energy to increase the range.
  • a heat protection area 11 is arranged between two neighboring round cells 2 and serves to keep the heat 7 of a round cell 2 away from the neighboring round cell 2.
  • the protective device 8 is in particular partially formed from a thermally insulating material, for example plastic.
  • a heat protection area 11 and a force protection area 10 each form a T-shaped, one-piece profile which simultaneously fulfills the function of mechanical force absorption and thermal insulation. This leads to a reduction in the cost and weight of the traction battery.
  • FIG. 2 it is shown that the heat protection area 11 and the force action protection area 10 are additionally connected via stiffening elements 12, which here are arcuate.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul (1) für eine Traktionsbatterie eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, mit - einem Zellverbund (3) aus Rundzellen (2), wobei eine Außenseite (5) des Zellverbunds (3) durch Zellgehäusebereiche (4) von randseitig in dem Zellverbund (3) angeordneten Rundzellen (2) gebildet ist, und - einer Schutzeinrichtung (8), welche dazu ausgelegt ist, zumindest zwei in dem Zellverbund (3) benachbart zueinander angeordnete Rundzellen (3) vor einer unfallbedingten Krafteinwirkung (6) zu schützen sowie eine thermische Propagation zwischen den zumindest zwei benachbarten Rundzellen (2) zu verhindern, wobei die Schutzeinrichtung (8) dazu zumindest einen Krafteinwirkungsschutzbereich (10), welcher zumindest teilweise überlappend mit der Außenseite (5) des Zellverbunds (3) an den zumindest zwei benachbarten Rundzellen (2) angeordnet ist, und zumindest einen mit dem Krafteinwirkungsschutzbereich (10) mechanisch verbundenen Hitzeschutzbereich (11) aufweist, welcher zur thermischen Isolation der zwei benachbarten Rundzellen (2) zwischen den zwei benachbarten Rundzellen (2) angeordnet ist.

Description

Batteriemodul für eine Traktionsbatterie, Traktionsbatterie sowie Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul für eine Traktionsbatterie eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs mit einem Zellverbund aus Rundzellen. Die Erfindung betrifft außerdem eine Traktionsbatterie sowie ein Kraftfahrzeug.
Vorliegend richtet sich das Interesse auf Traktionsbatterien elektrisch antreibbarer Kraftfahrzeuge, also Hybrid- oder Elektrofahrzeuge. Solche Traktionsbatterien weisen üblicherweise eine Vielzahl von miteinander verschalteten Batteriezellen, beispielsweise Rundzellen, auf. Rundzellen werden üblicherweise mittels Halter in einem Gehäuse der Traktionsbatterie befestigt. Um eine Deformation der Rundzellen zu verhindern, werden größtenteils gehäuseseitig Maßnahmen ergriffen, indem gefährdete Bauräume im Gehäuse nicht mit Batteriezellen befüllt werden. Solche gefährdeten Bauräume sind beispielsweise bei einem Unfall des Kraftfahrzeugs einer Krafteinwirkung ausgesetzt, welche die Batteriezellen zerstören kann. Dadurch, dass diese Bauräume nicht mit Batteriezellen befüllt werden, weist das Kraftfahrzeug eine reduzierte elektrische Reichweite auf. Eine weitere Herausforderung beim Herstellen von Batteriemodulen besteht darin, bei einer Notentgasung, bei welcher eine Batteriezelle im Fehlerfall ein Heißgas ausströmen lässt, eine Propagation auf benachbart angeordnete Batteriezellen zu verhindern.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Batteriemodul für eine Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs besonders robust gegenüber mechanischer und thermischer Einwirkung zu gestalten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Batteriemodul, eine Traktionsbatterie sowie ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren. Ein erfindungsgemäßes Batteriemodul für eine Traktionsbatterie eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs weist einen Zellverbund aus Rundzellen auf, wobei eine Außenseite des Zellverbunds durch Zellgehäusebereiche von randseitig in dem Zellverbund angeordneten Rundzellen gebildet ist. Außerdem weist das Batteriemodul eine Schutzeinrichtung auf, welche dazu ausgelegt ist, zumindest zwei in dem Zellverbund benachbart zueinander angeordnete Rundzellen vor einer unfallbedingten Krafteinwirkung zu schützen und eine thermische Propagation zwischen den zumindest zwei benachbarten Rundzellen zu verhindern. Dazu weist die Schutzeinrichtung zumindest einen Krafteinwirkungsschutzbereich, welcher zumindest teilweise überlappend mit der Außenseite des Zellverbunds an den zumindest zwei benachbarten Rundzellen angeordnet ist, und zumindest einen mit dem Krafteinwirkungsschutzbereich mechanisch verbundenen Hitzeschutzbereich auf, welcher zur thermischen Isolation der zwei benachbarten Rundzellen zwischen den zwei benachbarten Rundzellen angeordnet ist.
Das Batteriemodul kann beispielsweise in einem Gehäuse der Traktionsbatterie angeordnet werden und mit anderen Batteriemodulen verschaltet werden. Das Batteriemodul weist den Zellverbund aus Rundzellen auf. Der Zellverbund kann beispielsweise in einem Zellmodulrahmen angeordnet sein. Die wiederaufladbaren Rundzellen weisen ein zylinderförmiges Zellgehäuse auf und sind insbesondere in mehreren Reihen nebeneinander angeordnet. Die Reihen können dabei zur optimalen Raumnutzung bzw. zum Erreichen einer hohen Packungsdichte versetzt zueinander angeordnet sein. Der Zellverbund kann eine beliebige Anzahl an Reihen aus Rundzellen aufweisen, wobei die äußersten Reihen die randseitig angeordneten Rundzellen aufweisen. Im Falle eines Zellverbunds mit nur zwei Reihen besteht das Batteriemodul nur aus randseitig angeordneten Rundzellen. Die Außenseite des Zellverbunds wird dabei durch die außen liegenden Zellgehäusebereiche der Rundzellen in den äußersten Reihen gebildet. Die Außenseite ist im angeordneten Zustand der Traktionsbatterie im Kraftfahrzeug einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung, beispielsweise einer Intrusion mit Gegenständen, ausgesetzt. Außerdem kann es sein, dass zumindest eine Rundzelle im Fehlerfall bzw. bei einem thermischen Ereignis, beispielsweise bei einem zellinternen Kurzschluss, eine Notentgasung durchführt. Dabei lässt sie zum Innendruckabbau ein Heißgas aus dem Zellgehäuse in die Umgebung ab. Da das Heißgas eine enorme Hitze transportiert, kann es sein, dass benachbarte Rundzellen überhitzen und ebenfalls eine Notentgasung durchführen. Die Notentgasung kann also durch den Zellverbund propagieren. Um zu verhindern, dass einerseits die Rundzellen durch die unfallbedingte Kraftbeaufschlagung zerstört werden und andererseits die Notentgasung einer Rundzelle auf benachbarte Rundzellen überspringt, ist die Schutzeinrichtung vorgesehen. Die Schutzeinrichtung kann sich beispielsweise an dem Zellmodulrahmen abstützen. Die Schutzeinrichtung weist den zumindest einen Krafteinwirkungsschutzbereich und den zumindest einen Hitzeschutzbereich auf. Der zumindest eine Krafteinwirkungsschutzbereich und der zumindest eine Hitzeschutzbereich sind mechanisch miteinander verbunden, insbesondere einstückig bzw. einteilig ausgebildet. Der zumindest eine Krafteinwirkungsschutzbereich und der zumindest eine Hitzeschutzbereich bilden ein mechanisch und thermisch wirkendes Schott. Dazu wird die Schutzeinrichtung derart positioniert, dass der zumindest eine Krafteinwirkungsschutzbereich zumindest bereichsweise an der Außenseite des Zellverbunds an den Zellgehäusebereichen von zumindest zwei benachbarten Rundzelle positioniert ist, während der zumindest eine Hitzeschutzbereich in einen Zwischenraum zwischen den zumindest zwei benachbarten Rundzellen hineinragt.
Der zumindest eine Krafteinwirkungsschutzbereich schirmt die beiden Rundzellen mechanisch von einer Umgebung ab, indem er die unfallbedingte Krafteinwirkung aufnehmen kann und von den Rundzellen fernhält. Der zumindest eine Hitzeschutzbereich schirmt die beiden Rundzellen thermisch voneinander ab, indem er die durch das Heißgas transportierte Hitze einer Rundzelle von der benachbarten anderen Rundzelle fernhält. Dazu ist die Schutzeinrichtung aus einem mechanisch stabilen und thermisch schlecht leitfähigen oder thermisch isolierenden Material ausgebildet. Die Schutzeinrichtung weist also einen hohen thermischen Widerstand auf. Beispielsweise weist die Schutzeinrichtung einen Kunststoff und/oder Glasfaser und/oder ein umspritztes Stahlblech auf. Die Schutzeinrichtung kann beispielsweise durch Spritzgießen oder Strangziehen hergestellt sein.
Eine solche multifunktionale Schutzeinrichtung weist den Vorteil auf, dass sie kostengünstig herstellbar ist und einen geringen Bauraumbedarf aufweist.
Es erweist sich als vorteilhaft, wenn der zumindest eine Krafteinwirkungsschutzbereich und der zumindest eine Hitzeschutzbereich einstückig mit einem T-förmigen Profil ausgebildet sind. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass die Schutzeinrichtung mehrere T-förmige Profile jeweils bestehend aus einem Krafteinwirkungsschutzbereich und einem Hitzeschutzbereich aufweist. Diese T-Profile können dann jeweils zwei benachbarte, randseitige Rundzellen vor mechanischer und thermischer Einwirkung schützen.
Auch kann vorgesehen sein, dass die Schutzeinrichtung mehrere Krafteinwirkungsschutzbereiche und Hitzeschutzbereiche aufweist, welche zumindest eine Kammstruktur ausbilden, wobei Kammzinken der zumindest einen Kammstruktur die Hitzeschutzbereiche ausbilden. Es sind also mehrere T-förmige Profile zu einer Kammstruktur zusammengefasst. Die Krafteinwirkungsschutzbereiche bilden dabei einen durchgängigen Gesamtkrafteinwirkungsschutzbereich, welcher sich entlang bzw. parallel zu der Reihe erstreckt und an den Zellgehäusebereichen mehrerer nebeneinander angeordneter Rundzellen angeordnet ist. Die Hitzeschutzbereiche stehen kammzinkenartig von dem Gesamteinwirkungsschutzbereich ab und ragen in die Zwischenräume zwischen jeweils zwei benachbarten Rundzellen. Beispielweise kann für jede äußere Reihe eine solche Kammstruktur bereitgestellt werden. Auch können mehrere Kamm Strukturen einen Rahmen bilden, innerhalb welchem der Zellverbund angeordnet ist.
Insbesondere erstrecken sich der zumindest eine Krafteinwirkungsschutzbereich und der zumindest eine Hitzeschutzbereich entlang einer Längsrichtung der Rundzellen. Der Krafteinwirkungsschutzbereich und der Hitzeschutzbereich werden also seitlich an den Rundzellen angeordnet und erstrecken sich dabei parallel zu einem zylinderförmigen Mantelbereich der Rundzellen. Insbesondere erstrecken sich der Krafteinwirkungsschutzbereich und der Hitzeschutzbereich über eine gesamte Höhe der Rundzellen, sodass auch eine Krafteinwirkung von oben in Richtung eines runden Gehäusedeckels der Rundzellen oder von unten in Richtung eines runden Gehäusebodens der Rundzellen von dem zumindest einen Krafteinwirkungsbereich der Schutzeinrichtung aufgenommen werden kann.
In einer Weiterbildung sind der zumindest eine Hitzeschutzbereich und der zumindest eine Krafteinwirkungsschutzbereich zum Erhöhen einer Steifigkeit der Schutzeinrichtung zusätzlich über Versteifungselemente mechanisch verbunden. Der zumindest eine Hitzeschutzbereich und der zumindest eine Krafteinwirkungsschutzbereich sind miteinander verbunden, insbesondere einteilig ausgebildet, damit der Hitzeschutzbereich die Steifigkeit der Schutzeinrichtung für den Krafteinwirkungsschutzbereich erhöht. Zusätzlich können die weiteren Versteifungselemente angebracht werden. Die Versteifungselemente können beispielsweise als bogenförmige Elemente ausgebildet sein, welche den zumindest einen Krafteinwirkungsschutzbereich des T-förmigen Profils gegenüber dem senkrecht dazu angeordneten Hitzeschutzbereich abstützen. Die Versteifungselemente, der zumindest eine Krafteinwirkungsschutzbereich und der zumindest eine Hitzeschutzbereich sind vorzugsweise einstückig ausgebildet.
Zur Erfindung gehört außerdem eine Traktionsbatterie für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug, welche zumindest ein erfindungsgemäßes Batteriemodul aufweist. Die wiederaufladbare Traktionsbatterie bzw. der Traktionsakkumulator kann beispielsweise als ein Hochvoltspeicher ausgebildet sein.
Die Erfindung betrifft ferner ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Traktionsbatterie. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als ein Personenkraftwagen ausgebildet.
Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Batteriemodul vorgestellten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Traktionsbatterie sowie für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines
Batteriemoduls; und
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des
Batteriemoduls.
In den Figuren sind gleiche sowie funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Fig. 1 zeigt ein Batteriemodul 1 für eine Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs. Das Batteriemodul 1 weist hier zwei Reihen R1, R2 mit Rundzellen 2 auf, welche einen Zellverbund 3 ausbilden. Die Rundzellen 2 sind in der jeweiligen Reihe R1, R2 nebeneinander angeordnet. Da das Batteriemodul 1 hier nur zwei Reihen R1, R2 mit Rundzellen 2 aufweist, sind alle hier gezeigten Rundzellen 2 randseitig angeordnete Rundzellen 2. Dies bedeutet, dass jede der Rundzellen 2 einen Zellgehäusebereich 4 aufweist, welcher zu einer Außenseite 5 des Zellverbunds 3 beiträgt und welcher einer unfallbedingten Krafteinwirkung 6 ausgesetzt ist. Außerdem kann es sein, dass eine Rundzelle 2 eine Notentgasung durchführt, was eine Hitzeeinwirkung 7 in Richtung einer benachbarten Rundzelle 2 zur Folge hat.
Um zu verhindern, dass die mechanische Krafteinwirkung 6 die Rundzellen 2 zerstört und die Hitzeeinwirkung 7 benachbarte Rundzellen 2 überhitzt, weist das Batteriemodul 1 eine Schutzeinrichtung 8 auf. Die Schutzeinrichtung 8 weist hier zwei einstückige Kammstrukturen 9 auf, welche aus Krafteinwirkungsschutzbereichen 10 und Hitzeschutzbereichen 11 gebildet ist. Die Krafteinwirkungsschutzbereiche 10 und die Hitzeschutzbereiche 11 erstrecken sich in Längsrichtung (in die Zeichenebene hinein) parallel zu den Rundzellen 2. Die Krafteinwirkungsschutzbereiche 10 sind an der Außenseite 5 des Zellverbunds 3 angeordnet und dazu ausgelegt, die hier seitlich wirkende Krafteinwirkung 6 aufzunehmen. Auch können die Krafteinwirkungsschutzbereiche 10 Kräfte von oben aufnehmen, wenn sich beispielsweise bei einem Unfall ein Gehäusedeckel der Traktionsbatterie und/oder die Fahrzeugstruktur absenken. So kann der Bauraum direkt unter dem Gehäusedeckel auch mit Rundzellen 2 befüllt werden und es kann durch die Traktionsbatterie mehr elektrische Energie zur Reichweitenerhöhung bereitgestellt werden.
Jeweils ein Hitzeschutzbereich 11 ist zwischen zwei benachbarten Rundzellen 2 angeordnet und dient dazu, die Hitzeeinwirkung 7 einer Rundzelle 2 von der benachbarten Rundzelle 2 fernzuhalten. Die Schutzeinrichtung 8 ist dazu insbesondere teilweise aus einem thermisch isolierenden Material, beispielsweise Kunststoff, ausgebildet. Jeweils ein Hitzeschutzbereich 11 und ein Krafteinwirkungsschutzbereich 10 bilden dabei ein T-förmiges, einteiliges Profil, welches gleichzeitig die Funktion der mechanische Kraftaufnahme und der thermischen Isolation erfüllt. Dies führt zu Kosten- und Gewichtsreduktion der Traktionsbatterie. In Fig. 2 ist gezeigt, dass der Hitzeschutzbereich 11 und der Krafteinwirkungsschutzbereich 10 zusätzlich über Versteifungselemente 12, welche hier bogenförmig ausgebildet sind, verbunden sind.

Claims

Patentansprüche
1. Batteriemodul (1) für eine Traktionsbatterie eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, mit
- einem Zellverbund (3) aus Rundzellen (2), wobei eine Außenseite (5) des Zellverbunds (3) durch Zellgehäusebereiche (4) von randseitig in dem Zellverbund (3) angeordneten Rundzellen (2) gebildet ist, und
- einer Schutzeinrichtung (8), welche dazu ausgelegt ist, zumindest zwei in dem Zellverbund (3) benachbart zueinander angeordnete Rundzellen (3) vor einer unfallbedingten Krafteinwirkung (6) zu schützen sowie eine thermische Propagation zwischen den zumindest zwei benachbarten Rundzellen (2) zu verhindern, wobei die Schutzeinrichtung (8) dazu zumindest einen Krafteinwirkungsschutzbereich (10), welcher zumindest teilweise überlappend mit der Außenseite (5) des Zellverbunds (3) an den zumindest zwei benachbarten Rundzellen (2) angeordnet ist, und zumindest einen mit dem Krafteinwirkungsschutzbereich (10) mechanisch verbundenen Hitzeschutzbereich (11) aufweist, welcher zur thermischen Isolation der zwei benachbarten Rundzellen (2) zwischen den zwei benachbarten Rundzellen (2) angeordnet ist.
2. Batteriemodul (1) für nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Krafteinwirkungsschutzbereich (10) und der zumindest eine Hitzeschutzbereich (11) einstückig ausgebildet sind und ein T-förmiges Profil ausbilden.
3. Batteriemodul (1) für nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzeinrichtung (8) mehrere Krafteinwirkungsschutzbereiche (10) und Hitzeschutzbereiche (11) aufweist, welche zumindest eine Kammstruktur (9) ausbilden, wobei Kammzinken der Kammstruktur (9) die Hitzeschutzbereiche (11) ausbilden.
4. Batteriemodul (1) für nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der zumindest eine Krafteinwirkungsschutzbereich (10) und der zumindest eine Hitzeschutzbereich (11) entlang einer Längsrichtung der Rundzellen (2) erstrecken.
5. Batteriemodul (1) für nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Hitzeschutzbereich (11) und der zumindest eine Krafteinwirkungsschutzbereich (10) zum Erhöhen einer Steifigkeit der Schutzeinrichtung zusätzlich über Versteifungselemente (12) mechanisch verbunden sind.
6. Batteriemodul (1) für nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzeinrichtung einen Kunststoff und/oder Glasfaser und/oder ein umspritztes Stahlblech aufweist.
7. Traktionsbatterie für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug mit zumindest einem Batteriemodul (1) für nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
8. Kraftfahrzeug aufweisend eine Traktionsbatterie nach Anspruch 7.
PCT/EP2020/086078 2020-01-31 2020-12-15 Batteriemodul für eine traktionsbatterie, traktionsbatterie sowie kraftfahrzeug WO2021151576A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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