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Title:
BATTERY MODULE COMPRISING A MODULE HOUSING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/110635
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a battery module (2) comprising a module housing (6) made of a first electrically insulating material for receiving cylindrical single battery cells (10) with a receiving opening (9) for each one of the single battery cells (10), which receiving openings extend between a first side and a second opposite side of the module housing (6). The invention is characterised in that at least one insert (12) made of a second electrically conductive material is provided in the module housing (6) between the first and the second side (7, 8), said insert electrically connecting at least one of the single battery cells (10) in a contacting manner. The invention also relates to a battery (1) comprising such battery modules (2).

Inventors:
WITT MAXIMILIAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/085039
Publication Date:
June 22, 2023
Filing Date:
December 08, 2022
Export Citation:
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Assignee:
MERCEDES BENZ GROUP AG (DE)
International Classes:
H01M50/213; H01M50/503; H01M50/51; H01M50/545; H01M50/569
Domestic Patent References:
WO2020243765A12020-12-10
WO2022094218A12022-05-05
Foreign References:
EP2722909A12014-04-23
DE10223782B42005-08-25
US20210167467A12021-06-03
US20210344064A12021-11-04
DE102020107727A12021-09-23
EP3096372B22021-06-23
Attorney, Agent or Firm:
SCHEIDLE, Thorsten (DE)
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Claims:
Patentansprüche Batteriemodul (2) mit einem Modulgehäuse (6) aus einem ersten elektrisch isolierenden Material zur Aufnahme von zylindrischen Batterieeinzelzellen (10) mit einer Aufnahmeöffnung (9) für jeweils eine der Batterieeinzelzellen (10), welche sich zwischen einer ersten Seite und einer zweiten gegenüberliegenden Seite des Modulgehäuses (6) erstrecken, wobei in dem Modulgehäuse (6) zwischen der ersten und der zweiten Seite (7, 8) wenigstens ein Einleger (12) aus einem zweiten elektrisch leitenden Material vorgesehen ist, welcher wenigstens eine der Batterieeinzelzellen (10) kontaktierend elektrisch verbindet dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Mantelfläche der Batterieeinzelzellen (10) einen der Batteriepole ausbildet, wobei der Einleger (12) wenigstens eine in die Aufnahmeöffnungen (9) der zu kontaktierenden Batterieeinzelzelle (10) ragende Kontaktfläche (14) aufweist. Batteriemodul (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeöffnungen (9) in dem Modulgehäuse (6) in Reihen (R1 bis R6) angeordnet sind. Batteriemodul (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterieeinzelzellen (10) in einer Reihe (R1 bis R6) der Aufnahmeöffnungen (9) mit identischer Polung eingebracht sind, wobei die Polung in den jeweils benachbarten Reihen (R1 bis R6) jeweils umgekehrt ist. Batteriemodul (2) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass für jede der Reihen (R1 bis R6) ein Einleger (12) vorgesehen ist, welcher die Batterieeinzelzellen (10) der Reihe (R1 bis R6) kontaktiert. Batteriemodul (2) nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einleger (12) benachbarter Reihen (R1 bis R6) in verschiedenen Ebenen (E1 , E2) angeordnet sind. Batteriemodul (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden der Einleger (12) wenigstens ein Messabgriff (18) aus dem Modulgehäuse (6) herausgeführt ist. Batteriemodul (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils einer der Batteriepole jeder der Batterieeinzelzellen (10) mit einer Kontaktfeder (17) versehen ist, welche dazu eingerichtet ist, den jeweils anderen Batteriepol einer Batterieeinzelzelle (10) eines benachbarten Batteriemoduls (2) zu kontaktieren. Batteriemodul (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Modulgehäuse (6) interne Hohlräume (21) aufweist, welche mit Kühlmedienanschlüssen (19) verbunden sind. Batteriemodul (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Modulgehäuse (6) aus dem ersten Material im Spritzguss hergestellt ist, wobei das zweite Material als metallischer Einleger (12) umspritzt ist. Batterie (1) mit wenigstens zwei Batteriemodulen (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, welche über Zuganker (3) zwischen zwei Endplatten (4) verspannt und über Kontaktelemente in den Endplatten (4) elektrisch verschaltet sind. Batterie (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Zugankerbuchsen (11) für die Zuganker (3) in jedem Modulgehäuse (6) vorgesehen sind, welche eine größere Länge aufweisen als die Abmessung des Modulgehäuses (6) in derselben Richtung.
Description:
Batteriemodul mit einem Modulgehäuse

Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul mit einem Modulgehäuse nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Batteriemodule bzw. Batterien mit Modulgehäusen zur Aufnahme der Batterieeinzelzellen sind soweit aus dem Stand der Technik bekannt. So zeigt beispielsweise die DE 102 23 782 B4 einen Aufbau einer Batterie mit Aufnahmeöffnungen, in welche zylindrische Batterieeinzelzellen eingesteckt werden können. Das Batteriegehäuse bzw. Modulgehäuse kann dabei gekühlt sein, die einzelnen Reihen oder Spalten der Aufnahmeöffnungen für die Batterieeinzelzellen sind um einen halben Zelldurchmesser versetzt zueinander angeordnet, um so die zylindrischen Batterieeinzelzellen möglichst raumsparend anzuordnen.

Ein gattungsgemäßes Batteriemodul wird durch die US 2021/0 167 467 A1 beschrieben. Weitere Batteriemodule sind aus der US 2021/0 344 064 A1 sowie der WO 2022/094 218 A1 bekannt.

Batterien aus Batteriemodulen zeigen die DE 10 2020 107 727 A1 und die DE 10 2019 211 190 A1.

Zum weiteren Stand der Technik kann außerdem auf die EP 3 096 372 B2 hingewiesen werden, welche ein Batterie-Speichermodul zeigt, bei welchem die Batteriezellen allesamt über angeschweißte Kontaktfedern mit den Batteriezellen eines weiteren Moduls verbunden sind, wobei die Kontaktfedern gleichzeitig mit einer Zwischenplatte verschweißt sind, welche die Batterieeinzelzellen dauerhaft elektrisch parallel verschalten. Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein verbessertes Batteriemodul mit einem Modulgehäuse aus einem ersten elektrisch isolierenden Material zur Aufnahme zylindrischer Batterieeinzelzellen in Aufnahmeöffnungen anzugeben.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Batteriemodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , und hier insbesondere im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Außerdem löst eine Batterie mit wenigstens zwei derartigen Batteriemodulen gemäß Anspruch 10 die Aufgabe. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Batterie ist im Anspruch 11 angegeben.

Das erfindungsgemäße Batteriemodul weist ein Modulgehäuse auf, welches sich zwischen zwei gegenüberliegenden und insbesondere parallel zueinander angeordneten Seiten erstrecken. In diese Aufnahmeöffnung lässt sich jeweils eine zylindrische Batterieeinzelzelle einsetzen, deren Gehäuse typischerweise in einen Becher aufgeteilt ist, welcher den Minuspol ausbildet, und in einen gegenüber diesem isolierten Deckel, welcher den Pluspol ausbildet. Dabei ist es nun so, dass in dem Modulgehäuse zwischen der ersten und er zweiten Seite, also in Inneren des Modulgehäuses und hier insbesondere in einer parallel zu den Seiten stehenden Ebene, wenigstens ein Einleger aus einem elektrisch leitenden Material vorgesehen ist, welcher in dem aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellten Modulgehäuse eingelegt ist. Dieser Einleger kontaktiert dabei wenigstens einige der Batterieeinzelzellen, insbesondere im Bereich ihres Gehäuses und verbindet diese elektrisch. Der Einleger dient also zum Parallelschalten der mit ihm verbundenen Batterieeinzelzellen, insbesondere einer Gruppe von Batterieeinzelzellen innerhalb des Batteriemoduls.

Durch diese interne Parallelverschaltung der Gruppe von Batterieeinzelzellen lassen sich diese hinsichtlich ihrer Spannung nivellieren und erlauben eine höhere Leistungsabgabe. Der Einleger erlaubt es außerdem, Messdaten abzugreifen, welche beispielsweise der Steuerung der Batterieeinzelzellen innerhalb des Batteriemoduls dienen können. Dies kann beispielsweise ein Ladungsausgleich zwischen den Batterieeinzelzellen bzw. Gruppen von Batterieeinzelzellen oder dergleichen umfassen. In dem erfindungsgemäßen Batteriemoduls ist es dementsprechend vorgesehen, dass zumindest die Mantelfläche der Batterieeinzelzelle einen der Pole ausbildet, wobei der Einleger wenigstens eine in die Aufnahmeöffnung der zu kontaktierenden elektrischen Batterieeinzelzelle ragende Kontaktfläche aufweist. Vorzugsweise können hier drei Kontaktflächen des Einlegers in die jeweilige Aufnahmeöffnung ragen, welche die Mantelfläche der Batterieeinzelzelle, also insbesondere den Becher ihres Gehäuses, entsprechend kontaktieren und somit den negativen Pol der involvierten Batterieeinzelzellen miteinander verbinden. Die Kontaktfläche selbst kann dabei über Anpressung die elektrische Kontaktierung mit der Batterieeinzelzelle bzw. ihrem Gehäuse realisieren, insbesondere kann der konstruktive Aufbau der Kontaktfläche so ausgestaltet sein, dass diese im Rahmen der Elastizität ihres Materials federnd ausgebildet ist, um eine sichere und zuverlässige Kontaktierung unabhängig von den Bauteiltoleranzen der jeweiligen Batterieeinzelzelle sicher zu gewährleisten. Die Batterieeinzelzellen lassen sich somit ohne ein Verschweißen oder dergleichen einfach kontaktieren. Sie können somit im Falle einer Reparatur auch einfach ausgetauscht werden.

Innerhalb des erfindungsgemäßen Batteriemoduls können nun die Aufnahmeöffnungen in dem Modulgehäuse in einzelnen Reihen angeordnet sein. Ähnlich wie beim eingangs genannten Stand der Technik können diese Reihen in ihrer Aufreihungsrichtung jeweils um die Hälfte des Durchmessers der Aufnahmeöffnung versetzt zu der nächsten benachbarten Reihe angeordnet sein, um so einen möglichst dichte Anordnung der Aufnahmeöffnungen und damit letztlich der Batterieeinzelzellen in dem Batteriemodul zu erreichen.

Eine außerordentlich günstige Weiterbildung dieser Ausgestaltung sieht es dabei vor, dass die Batterieeinzelzellen in einer Reihe der Aufnahmeöffnungen mit identischer Polung eingebracht sind, wobei die Polung in der benachbarten Reihe jeweils umgekehrt ist. Jede Reihe hat also eine unterschiedliche Anordnung der Batterieeinzelzellen, so dass beispielsweise in einer ersten Reihe alle Deckel mit den Pluspolen nach links weisen, in der daneben angeordneten Reihe nach rechts und so weiter.

Gemäß einer außerordentlich günstigen Ausgestaltung kann es nun vorgesehen sein, dass für jede dieser Reihen ein Einleger vorgesehen ist, welcher die Batterieeinzelzellen der Reihe kontaktiert. Damit werden alle Batterieeinzelzellen der jeweiligen Reihe parallel miteinander verschaltet, die einzelnen Reihen können dann im weiteren, insbesondere außerhalb des jeweiligen Batteriemoduls, in der gewünschten Art und Weise weiterverschaltet werden, beispielsweise mit einer elektrischen Reihenschaltung.

Gemäß einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriemoduls kann es dann ferner vorgesehen sein, dass die Einleger benachbarter Reihen in verschiedenen Ebenen angeordnet sind. Damit ist es möglich, die einzelnen Aufnahmeöffnungen und damit letztlich die Batterieeinzelzellen, welche in diese eingesteckt werden, sehr dicht beieinander zu positionieren. Ein mit ausreichendem Querschnitt ausgebildeter Einleger könnten dann die Batterien der einen Reihe mit der anderen Reihe kontaktieren, was jedoch unerwünscht ist, um die Flexibilität der Verschaltung außerhalb des Batteriemoduls zu erhalten. Deshalb können verschiedene Ebenen für die Einleger der benachbarten Reihen vorgesehen sein, dass beispielsweise in einer ersten Ebene die Einleger für alle Reihen mit ungerader Nummer und in einer zweiten Ebene alle Einleger für die Reihen mit gerader Nummer vorgesehen sind. Dies ermöglicht mit vertretbarem Aufwand ausreichend große Einleger einerseits, welche sich untereinander nicht berühren und erlaubt andererseits eine sehr dichte Packung der Aufnahmeöffnungen und damit letztlich der Batterieeinzelzellen des Batteriemoduls.

Gemäß einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriemoduls kann für jeden der Einleger wenigstens ein Messabgriff aus dem Modulgehäuse herausgeführt sein. Damit wird es möglich, beispielsweise die Spannung im Bereich des Einlegers und den Spannungsmitteltwert der von ihm parallel geschalteten Batterieeinzelzellen entsprechend abzufragen, um so eine effiziente Steuerung auf Basis der jeweiligen Spannungen der einzelnen Reihen der Batterieeinzelzellen zu erreichen. Je nach Größe der Einleger und Anzahl der Batterieeinzelzellen je Reihe lässt sich so ein Messabgriff realisieren, welcher einer Einzelzellspannungsüberwachung nahe kommt, beispielsweise wenn eine der Reihen lediglich 3 bis 8 Batterieeinzelzellen aufweist.

Eine weitere sehr günstige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriemoduls kann es vergleichbar wie in der eingangs genannten EP 3 096 372 B2 vorsehen, dass jeweils einer der Pole, beispielsweise der Pluspol, jeder der Batterieeinzelzellen mit einer Kontaktfeder versehen ist, welche dazu eingerichtet ist, den jeweils anderen Pol einer Batterieeinzelzelle eines benachbarten Batteriemoduls zu kontaktieren. Damit wird quasi für jede Reihe einmal diese Kontaktfedern den Abschluss des Moduls in Längsrichtung der jeweiligen Batterieeinzelzellen ausbilden, für die benachbarte Reihe, die vorzugsweise über das Modul überstehenden Unterseiten der Becher. Werden die einzelnen Module dann aneinander gesteckt, kommt es zu einer elektrischen Kontaktierung der einzelnen Reihen der Batteriezellen in der Art einer Reihenschaltung, wobei innerhalb des jeweiligen Moduls die Parallelschaltung der in einer Reihe angeordneten Batterieeinzelzellen realisiert wird.

Eine weitere sehr günstige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriemoduls kann es ferner vorsehen, dass das Modulgehäuse interne Hohlräume aufweist, welche mit Kühlmedienanschlüssen verbunden sind. Solche Hohlräume können dann genutzt werden, um Kühlmedium durch das jeweilige Modulgehäuse zu führen und die in ihm befindlichen Batterieeinzelzellen effizient zu temperieren.

Das Modulgehäuse selbst kann dabei gemäß einer außerordentlich günstigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriemoduls aus dem ersten Material, einem Kunststoff, im Spritzguss hergestellt sind, wobei das zweite Material, welches die Einleger ausbildet, als metallischer Einleger in die Spritzgussform eingelegt wird und damit beim Spritzguss in das Modulgehäuse integriert und in diesem fixiert wird. Mit minimalem Fertigungsaufwand lässt sich so ein Aufbau erreichen, welcher durch das reine Einstecken der zylindrischen Batterieeinzelzellen deren Parallelverschaltung über die jeweiligen Einleger erzielt und darüber hinaus Messabgriffe für die jeweilige Gruppe bzw. Reihe von Batterieeinzelzellen bereits umfasst. Bei der Ausgestaltung mit der Kontaktfeder an dem einen der Pole lassen sich solche Module dann außerordentlich effizient und zu jeder Zeit auch einfach demontierbar zu einer Batterie zusammenstecken.

Eine erfindungsgemäße Batterie sieht es dementsprechend vor, dass wenigstens zwei derartige Batteriemodule nach einer oder mehreren vorgehenden Ausgestaltungen vorhanden sind, welche über Zuganker zwischen zwei Endplatten verspannt und über Kontaktierungselemente in den Endplatten elektrisch verschaltet sind. Die Batteriemodule lassen sich insbesondere beim Aufstapeln untereinander elektrisch verschalten und können dann benachbart zu dem jeweils letzten Modul an beiden Enden dieses Stapels mit Endplatten versehen werden, welche wiederum die elektrische Verschaltung der einzelnen Reihen von Batterieeinzelzellen in den Modulen vorsehen. Über Zuganker wird der gesamte Aufbau stabilisiert, die Zufuhr und Abfuhr von Kühlmedien kann über eine zentrale Zu- und Abfuhrleitung für die so aufgebaute Batterie für alle vorgesehenen Batteriemodule parallel erfolgen.

Gemäß einer außerordentlich günstigen Weiterbildung dieser Batterie ist dabei vorgesehen, dass Aufnahmebuchsen für die Zuganker in jedem Modulgehäuse eingebracht sind, beispielsweise bei einer Herstellung des Batteriegehäuses durch Spritzguss in die Spritzgussform eingelegt wurden, welche eine größere Länge aufweisen, als das Modulgehäuse in derselben Richtung. Beim Verspannen über die Zuganker wird die Kraft dabei über diese Buchsen übertragen, so dass jedes Modulgehäuse und damit die in ihm befindlichen Batterieeinzelzellen im Wesentlichen schwimmend zwischen den Endplatten aufgenommen sind.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Batteriemoduls sowie der Batterie aus einem solchen Batteriemodul ergeben sich auch aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben ist.

Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Batterie in einer möglichen Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein Modulgehäuse eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls in einer möglichen Ausführungsform; und

Fig. 3 einen Ausschnitt durch das Batteriemodul gemäß der Linie lll-lll in Fig. 2.

In der Darstellung der Figur 1 ist eine in ihrer Gesamtheit mit 1 bezeichnete Batterie zu erkennen, welche aus mehreren Batteriemodulen 2, von welchen hier nur einige mit einem Bezugszeichen versehen sind, aufgebaut ist. Diese Batteriemodule 2 sind über Zuganker 3 zwischen zwei Endplatten 4 verspannt und werden über diese Endplatten 4 bzw. in ihnen eingebrachte Kontaktierungselemente auch elektrisch in der gewünschten Art und Weise verschaltet. Anschlüsse zur Zufuhr und Abfuhr von Leistungen zu der Batterie 1 können im Bereich dieser Endplatten 4 angeordnet sein. In der schematischen Darstellung der Figur 1 ist außerdem ein Kühlmedienkanal 5 zur Zufuhr und Abfuhr eines flüssigen Kühlmediums, welches durch jedes der Batteriemodule 2 geleitet werden kann, angedeutet.

In der Darstellung der Figur 2 ist nun ein Modulgehäuse 6 eines Batteriemoduls 2 gezeigt. Der Aufbau dieses Modulgehäuses 6 ist dabei im Wesentlichen prismatisch ausgestaltet. Zwischen einer ersten in der Zeichnungsebene liegenden Seite 7 und einer parallel hierzu angeordneten dieser gegenüberliegenden Seite 8 verlaufen Aufnahmeöffnungen 9, in welche zylindrische Batterieeinzelzellen 10, welche in der Darstellung der Figur 3 zu erkennen sind, eingeschoben werden können. Die Aufnahmeöffnungen 9, von welchen in der Darstellung der Figur 2 nur einige mit einem Bezugszeichen versehen sind, sind dabei im Beispiel der Figur 2 in sechs horizontalen Reihen R1 bis R6 angeordnet. In jede der Reihen R1 bis R6 ist dabei gegenüber der jeweils benachbarten Reihe in der Richtung der Aufreihung um den halben Durchmesser einer der Aufnahmeöffnungen 9 verschoben, so dass ein sehr dichte Packung der Aufnahmeöffnungen 9 innerhalb der im Wesentlichen rechteckigen Fläche der Seiten 7, 8 möglich ist. Zur Aufnahme der Zuganker 3 sind in dem Modulgehäuse 6 Buchsen 11 vorgesehen. Diese Buchsen 11 zur Aufnahme der Zuganker 3 können beispielsweise als Einleger in eine Spritzgussform ausgebildet sein, so dass diese als metallische Buchsen

11 in dem ansonsten aus Kunststoff gespritzten Modulgehäuse 6 eingespritzt sind. Auf die genaue Funktionalität dieser Zugankerbuchsenn 11 wird nachfolgend in der Schnittdarstellung der Figur 3 nochmals eingegangen.

Für zumindest einige der später in die Aufnahmeöffnungen 9 eingebrachten Batterieeinzelzellen 10 ist es nun vorgesehen, dass diese innerhalb des Modulgehäuses 6 aus dem elektrisch nicht leitenden ersten Material, insbesondere einem Kunststoff, einem faserverstärkten Kunststoff oder dergleichen über einen Einleger 12 aus einem metallischen, elektrisch leitenden Material miteinander verbunden werden. Der Einleger

12 kann insbesondere aus einer Kupferlegierung, einer Aluminiumlegierung oder dergleichen hergestellt sein. Auch er wird analog zu den Zugankerbuchsen 11 bei einer Herstellung durch Spritzgiessen in die Spritzgussform für das Modulgehäuse 6 eingelegt. Vorzugsweise kann es so sein, dass für jede der Reihen R1 bis R6 jeweils ein Einleger 12 vorhanden ist. In der Darstellung der Figur 2 ist durch eine teilweise Schnittdarstellung im Bereich der Reihe R4 dieser Einleger 12 gezeigt. Er ist innerhalb des Materials des Modulgehäuses 6 angeordnet und weist mit den Aufnahmeöffnungen 9 korrespondierende innere Öffnungen 13 auf, welche beispielsweise ausgestanzt sind. In jeder dieser Öffnungen 13 sind dabei Kontaktelemente 14 angeordnet, beispielsweise drei Kontaktflächen je Öffnung 13. Die Batterieeinzelzellen 10 sind typischerweise so ausgebildet, dass sie ein becherförmiges Gehäuse 15 aufweisen, welches den Minuspol der Batterieeinzelzelle 10 ausbildet. Ein in der Darstellung der Figur 3 erkennbarer und mit 16 bezeichneter Deckel ist gegenüber dem becherförmigen Gehäuse 15 isoliert und bildet den Pluspol aus. Er ist hier mit einer Kontaktfeder 17 verschweißt ausgebildet, wie es sich aus der Darstellung in Figur 3 ergibt.

Über die Kontaktelemente 14 werden nun also alle becherförmigen Gehäuse 15 und damit alle Minuspole der in einer Reihe R1 bis R6 angeordneten Batterieeinzelzellen 10 untereinander kontaktiert und durch den Einleger 12 damit innerhalb des Modulgehäuses 6 parallel verschaltet. Außerdem ist für jede der Einleger 12 ein Messabgriff 18 aus dem Modulgehäuse 6 herausgeführt und kann dort direkt oder mittelbar über Kabel elektrisch mit einer Messsensorik verbunden werden, beispielsweise zur Erfassung der mittleren Spannung der in der jeweiligen Reihe R1 bis R6 verbauten Batterieeinzelzellen 10.

Wie eingangs bereits erwähnt, kann in dem Modulgehäuse 6 außerdem ein flüssiges Kühlmedium geführt werden. Es kann durch die hier beispielhaft angedeuteten Zufuhrstutzen 19 zugeführt und durch den Abfuhrstutzen 20 wieder abgeführt werden. Das Kühlmedium kann dann durch innere Hohlräume innerhalb des Modulgehäuses 6 strömen und die Batterieeinzelzellen kühlen. In der schematischen Schnittdarstellung der Figur 3 sind derartige Hohlräume angedeutet und teilweise mit dem Bezugszeichen 21 versehen.

Die Schnittdarstellung der Figur 3, die nun schon bereits mehrfach angesprochen ist, zeigt einen Schnitt gemäß der Linie Ill-Ill in Figur 2. Dabei ist ein Ausschnitt aus dem Modulgehäuse 6 mit eingesetzten Batterieeinzelzellen 10 zu erkennen, so dass hier also ein Ausschnitt des Batteriemoduls 2 vorliegt. Das Batteriemodul 2 selbst ist dabei so ausgestaltet, dass es im Wesentlichen prismatisch realisiert ist. Im Inneren befinden sich die bereits angesprochenen Hohlräume 21 für das Kühlmedium. Im Bereich der Batterieeinzelzellen 10 ist die jeweilige Seite 7, 8 leicht zurückversetzt, so dass die Batterieeinzelzellen 10 mit dem einen Ende ihres Bechers auf der einen Seite und mit ihrer Kontaktfeder 17 auf der anderen Seite etwas überstehen. Dadurch kann beim Zusammensetzen mehrerer der Batteriemodule 2 zu der Batterie 1 eine elektrische Kontaktierung erfolgen, in dem die Kontaktfeder 17 den Boden des Gehäusebechers 15 einer Batterieeinzelzelle 10 im benachbarten Modul 2 umfasst und damit die an der jeweilig selben Position innerhalb des Modulgehäuses 6 angeordneten Batterieeinzelzellen 10 zwischen allen benachbarten Modulen 2 in Reihe verschaltet. Dabei ist es so, dass die Batterieeinzelzellen 10 innerhalb der Reihen R1 bis R6 jeweils in der selben Polung in das Modulgehäuse 6 eingesetzt werden, als beispielsweise in der Darstellung der Figur 3 in der Reihe R3 alle so, dass der Pluspol rechts und der Minuspol links zu liegen kommen. In der benachbarten Reihe sind die Batterieeinzelzellen 10 dann vorzugsweise umgekehrt eingesetzt, so dass, wie es hier beispielsweise in der Reihe R4 angedeutet ist, der Minuspol rechts und der Pluspol links zu liegen kommen. In der fünften Reihe R5 entspricht der Aufbau dann wieder dem in der Reihe R3 usw. Hierdurch ist es möglich, die einzelnen Reihe, welchen von Batteriemodul 2 zu Batteriemodul 2 jeweils in Reihe verschaltet sind, untereinander über den Einleger 12 innerhalb des Modulgehäuses 6 parallel zu verschalten.

In der Darstellung der Figur 3 ist nun zu erkennen, dass die Batterieeinzelzellen 10 der Reihen R3 über den oben dargestellten Einleger 12 elektrisch kontaktiert werden, wie es durch die Kontaktelemente 14 des Einlegers 12 angedeutet ist. Vergleichbares gilt für den in der unteren Reihe R5 angedeuteten Einleger 12.

Damit die Batterieeinzelzellen 10 bzw. die Aufnahmeöffnungen 9 für die Batterieeinzelzellen 10 dicht beieinander positioniert werden können, ohne dass die Einleger 12 benachbarter Reihen R1 bis R6 sich untereinander berühren, sind die Einleger 12 der Reihen mit ungerader Nummerierung, in der Darstellung der Figur 3 also die Einleger 12 der Reihen R3 und R5 in einer ersten mit E1 bezeichneten Ebene zwischen den beiden Seiten 7, 8 angeordnet und die Einleger 12 bzw. in der Darstellung der Figur 3 der einzige hier dargestellte Einleger der Reihen mit gerader Nummerierung, hier der Reihe R4, ist in einer parallel dazu beabstandeten zweiten Ebene E2 angeordnet. Hierdurch wird eine elektrische Kontaktierung der Einleger untereinander zuverlässig verhindert und diese können dennoch einen relativ großen Materialquerschnitt bereitstellen, um die Batterieeinzelzellen 10 der jeweiligen Reihe R1 bis R6 untereinander parallel zu verschalten.

Abschließend soll nur noch auf die Zugankerbuchse 11 eingegangen werden. Diese ist in einem Bereich des Modulgehäuses 6 angeordnet, welcher die äußeren aneinander anliegenden Seiten 7, 8 ausbildet, so dass beim Zusammensetzen und Verspannen der einzelnen Batteriemodulen 2 der in Figur 1 angedeutete Aufbau der Batterie 1 entsteht. Um zu verhindern, dass die Batterieeinzelzellen 10 mit zu viel Druck beaufschlagt werden, sind die Zugankerbuchsen 11 in ihrer Länge minimal größer ausgeführt als der Abstand der Seiten 7, 8 des Modulgehäuses 6 im Bereich der Zugankerbuchsen 11. Beim Verspannen der einzelnen Batteriemodule 2 liegen damit die Zugankerbuchsen 11 der Batteriemodule 2 aneinander an, so dass die Kräfte ausschließlich hier und nicht über den Kunststoff des Modulgehäuses 6 übertragen werden. Der zwischen den einzelnen Modulgehäusen 6 der Batteriemodulen 2 auftretende Abstand innerhalb der Batterie 1 ist dabei sehr klein und kann bei Bedarf über eine elastische Dichtung abgedichtet werden, ohne die schwimmende Lagerung der Batterieeinzelzellen 10 zu stören.




 
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