DE102022108757B3 - accumulator arrangement - Google Patents

Abstract

Eine Akkumulatoranordnung weist ein Gehäuse auf, in welchem zwei oder mehr Zellenstapel gelagert und elektrisch verschaltet sind. Jeder der Zellenstapel umfasst mehrere Batteriezellen. Eine Brandschutzvorrichtung trennt in dem Gehäuse benachbarte oder gegenüberliegende Zellenstapel brandschutztechnisch voneinander. Die Brandschutzvorrichtung weist eine erste brandhemmende Schicht auf, welche zwischen einer Kontaktierungsseite eines Zellenstapels und einem in dem Gehäuse vorgesehenen Kontaktierungsraum angeordnet ist. Zwischen zwei mit ihren Kontaktierungsseiten zueinander weisenden Zellenstapeln ist mindestens eine zweite brandhemmende Schicht angeordnet. Zwischen einer jeweiligen ersten brandhemmenden Schicht und der dieser zugewandten Seite der mindestens einen zweiten brandhemmenden Schicht ist ein Kanal gebildet, welcher einen in einem Schadensfall aus dem entsprechenden Zellenstapel austretenden Gas- oder Brandstrahl durch eine Entgasungsöffnung bzw. ein Berstelement aus dem Gehäuse führt. Die mindestens eine zweite brandhemmende Schicht reicht bis zu der Entgasungsöffnung bzw. dem Berstelement.An accumulator arrangement has a housing in which two or more cell stacks are mounted and electrically connected. Each of the cell stacks includes multiple battery cells. A fire protection device separates adjacent or opposite cell stacks from one another in terms of fire protection in the housing. The fire protection device has a first fire-retardant layer, which is arranged between a contacting side of a cell stack and a contacting space provided in the housing. At least one second fire-retardant layer is arranged between two cell stacks with their contacting sides facing each other. A channel is formed between a respective first fire-retardant layer and the side of the at least one second fire-retardant layer facing it, which guides a gas or fire jet escaping from the corresponding cell stack in the event of damage through a degassing opening or a bursting element out of the housing. The at least one second fire-retardant layer extends to the degassing opening or the bursting element.

Description

FELD DER ERFINDUNGFIELD OF INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Akkumulatoranordnung mit mehreren jeweils einen Zellenstapel umfassenden Zellenstapeln, die, von Brandschutzmitteln getrennt, in einem Gehäuse angeordnet sind.The present invention relates to an accumulator arrangement with a plurality of cell stacks, each comprising a cell stack, which are arranged in a housing, separated from fire protection means.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Akkumulatoranordnungen, insbesondere solche von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, speichern große Mengen Energie. In der Regel basieren die Zellen der Akkumulatoranordnungen auf einer elektrochemischen Energiespeicherung, bei der durch den Ladestrom Elektronen mittels einer chemischen Reaktion gespeichert werden, und durch eine umgekehrte chemische Reaktion Elektronen beim Entladen abgegeben werden. Die Reaktionspartner sind in der Regel durch eine nur für Elektronen bzw. Ionen durchlässige Schicht voneinander getrennt, so dass sie nicht in unmittelbarem Kontakt miteinander stehen.Accumulator arrangements, in particular those of electrically powered vehicles, store large amounts of energy. As a rule, the cells of the accumulator arrangements are based on electrochemical energy storage, in which electrons are stored by means of a chemical reaction as a result of the charging current, and electrons are released during discharging as a result of a reverse chemical reaction. The reaction partners are usually separated from one another by a layer that is only permeable to electrons or ions, so that they are not in direct contact with one another.

Die Reaktionspartner der Batteriezellen können bei direktem Kontakt miteinander, mit dem Luftsauerstoff der Umgebung, mit Wasser oder anderen Stoffen in einer starken exothermischen Reaktion eine so große Wärme erzeugen, dass die Batteriezelle oder deren Bestandteile Feuer fängt.In direct contact with one another, with the ambient air, with water or other substances, the reaction partners of the battery cells can generate such great heat in a strong exothermic reaction that the battery cell or its components catch fire.

Abhängig von einer jeweiligen Zellchemie kann ein Gas- und/oder Brandstrahl auftreten, der auch Partikel transportieren kann. Solche Partikel weisen in der Regel einen Durchmesser kleiner von weniger als 1 Millimeter auf. Ein mit solchen Partikeln beladener Gas- und/ oder Brandstrahl kann wie ein Sandstrahl wirken und verfügt dementsprechend über ein großes mechanisches Zerstörungspotential. Die Partikel können auch elektrisch leitend sein, bspw. wenn elektrisch leitendes Material durch den Gas- oder Brandstrahl schmilzt und mitgerissen wird. Diese elektrisch leitenden Partikel können sich auf benachbarten Zellen ablagern und dort zu Kurzschlüssen führen, so dass der Brand sich ausbreitet. Außerdem kann bei sehr großer Wärmeentwicklung in einer Batteriezelle eine dazu benachbart angeordnete Batteriezelle ebenfalls beschädigt werden und dadurch selbst Feuer fangen, so dass es im schlimmsten Fall zu einer Kettenreaktion kommt, bei der die gesamte Akkumulatoranordnung zerstört wird und ggf. auch eine Vorrichtung, in der die Akkumulatoranordnung angeordnet ist.Depending on the respective cell chemistry, a gas and/or fire jet can occur, which can also transport particles. Such particles usually have a diameter of less than 1 millimeter. A gas and/or fire jet loaded with such particles can have the same effect as sandblasting and therefore has a high potential for mechanical destruction. The particles can also be electrically conductive, for example if electrically conductive material melts and is entrained by the gas or fire jet. These electrically conductive particles can be deposited on neighboring cells and lead to short circuits there, so that the fire spreads. In addition, if a battery cell develops a lot of heat, a battery cell arranged adjacent to it can also be damaged and thus catch fire itself, so that in the worst case there is a chain reaction in which the entire battery arrangement is destroyed and possibly also a device in which the accumulator arrangement is arranged.

Mehrere Batteriezellen umfassende Zellenstapel, auch als Zellstacks bezeichnet, sind meist in zusammen mit elektrischen Kontaktierungen und ggf. Elektronikkomponenten einem Batteriemodulgehäuse angeordnet. Batteriesysteme, insbesondere in Elektro- und Hybridfahrzeugen weisen in der Regel ein Batteriesystemgehäuse auf, in welchem üblicherweise mehrere Batteriemodulgehäuse angeordnet und miteinander verschaltet sind. Elektrische Kontaktierungen und notwendige Öffnungen in Gehäusen stellen im Brandfall Schwachstellen dar, über welche sich ein Brand ausbreiten kann.Cell stacks comprising several battery cells, also referred to as cell stacks, are usually arranged in a battery module housing together with electrical contacts and possibly electronic components. Battery systems, in particular in electric and hybrid vehicles, generally have a battery system housing in which several battery module housings are usually arranged and connected to one another. In the event of a fire, electrical contacts and necessary openings in housings represent weak points through which a fire can spread.

US 2022 / 0 123 423 A1 und US 2020 / 0 212 398 A1 offenbaren jeweils den Gegenstand des Oberbegriffs von Anspruch 1. U.S. 2022/0 123 423 A1 and U.S. 2020/0 212 398 A1 each disclose the subject-matter of the preamble of claim 1.

DE 10 2020 117 546 A1 offenbart eine alle nebeneinander benachbarten Einzelzellen eines Akkumulators überdeckende thermisch robuste und elektrisch isolierende Schutzmatte. DE 10 2020 117 546 A1 discloses a thermally robust and electrically insulating protective mat covering all adjacent individual cells of an accumulator.

US 2022 / 0 302 549 A1 lehrt in einschlägigem Zusammenhang das Verlegen und Anschließen von Signalleitungen von Vorrichtungen zur Zellüberwachung. U.S. 2022/0 302 549 A1 teaches in the relevant context the routing and connection of signal lines from devices for cell monitoring.

US 2021 / 0 119 298 A1 offenbart eine Schutzplatte, wobei die Schutzplatte mit einer Führungsnut versehen ist, die Schutzplatte ausgebildet ist, ein explosionssicheres Ventil einer Batteriezelle abzuschirmen, die Führungsnut ausgebildet ist, korrespondierend zu dem explosionssicheren Ventil vorzuliegen, die Führungsnut ausgebildet ist, eine Strömungsrichtung einer Flamme zu leiten, die aus dem explosionssicheren Ventil ausgestoßen wird, die Schutzplatte einen Körper und ein feuersicheres Teil umfasst, der Körper mit einer Öffnung versehen ist, eine Form der Öffnung die gleiche ist wie eine äußere Konturform des feuersicheren Teils, das feuersichere Teil in die Öffnung eingebettet ist und die Führungsnut an dem feuersicheren Teil vorliegt. U.S. 2021/0 119 298 A1 discloses a protective plate, wherein the protective plate is provided with a guide groove, the protective plate is formed to shield an explosion-proof valve of a battery cell, the guide groove is formed to correspond to the explosion-proof valve, the guide groove is formed to guide a flow direction of a flame that is ejected from the explosion-proof valve, the protective plate comprises a body and a fireproof part, the body is provided with an opening, a shape of the opening is the same as an outer contour shape of the fireproof part, the fireproof part is embedded in the opening and the There is a guide groove on the fireproof part.

Die Batterieeinheit für eine Traktionsbatterie gemäß DE 10 2016 225 057 A1 umfasst wenigstens zwei benachbart zueinander angeordnete Batteriezellen, die jeweils wenigstens eine Entlüftungseinheit zum Entlüften ihres Zellgehäuses aufweisen, wobei die Entlüftungseinheiten an einander zugewandten Seiten der Batteriezellen angeordnet sind, und wenigstens zwei zwischen den einander zugewandten Seiten der Batteriezellen und beabstandet voneinander angeordnete Abschirmeinheiten. Jede Abschirmeinheit umfasst eine Abschirmwand mit wenigstens einer Durchbrechung und wenigstens einem Schließelement. Die Durchbrechung der jeweiligen Abschirmwand ist fluchtend zu der Entlüftungseinheit der jeweilig nächstliegend zu dieser Abschirmwand angeordneten Batteriezelle angeordnet. Das Schließelement der jeweiligen Abschirmwand ist in einer Schließstellung, in der das Schließelement die Durchbrechung dieser Abschirmwand verschließt, vollständig an dieser Abschirmwand angeordnet und in einer Freigabestellung, in der das Schließelement diese Durchbrechung zumindest teilweise freigibt, zumindest teilweise von dieser Abschirmwand gelöst. Das Schließelement der jeweiligen Abschirmwand ist durch eine Beaufschlagung mit einer in Richtung der jeweils anderen Abschirmeinheit gerichteten Kraft von der Schließstellung in die Freigabestellung überführbar.The battery unit for a traction battery according to DE 10 2016 225 057 A1 comprises at least two battery cells arranged adjacent to one another, which each have at least one ventilation unit for venting their cell housing, the ventilation units being arranged on sides of the battery cells facing one another, and at least two shielding units arranged between the sides of the battery cells facing one another and spaced apart from one another. Each shielding unit includes a shielding wall with at least one opening and at least one closing element. The opening in the respective shielding wall is arranged in alignment with the venting unit of the battery cell arranged closest to this shielding wall. The closing element of the respective shielding wall is in a closed position, in which the closing element closes the opening in this shielding wall, completely arranged on this shielding wall and in a release position in which the closing element releases this opening at least partially, at least partially detached from this shielding wall. The closing element of the respective shielding wall can be transferred from the closed position into the release position by being acted upon by a force directed in the direction of the respective other shielding unit.

Heutige und zukünftige Gesetzesvorschriften zum Schutz von Insassen von Elektro- und Hybridfahrzeugen sehen vor, dass die Ausbreitung von Bränden in einem Batteriemodulgehäuse oder Batteriesystemgehäuse lokal begrenzt und der Übergang auf benachbarte Zellenstapel verhindert oder zumindest verzögert werden muss, damit zumindest ein Personenschaden durch einen sich schnell ausbreitenden Brand verhindert wird.Current and future legal regulations for the protection of occupants of electric and hybrid vehicles stipulate that the spread of fires in a battery module housing or battery system housing must be locally limited and the spread to neighboring cell stacks must be prevented or at least delayed so that at least personal injury is prevented by a rapidly spreading fire is prevented.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Akkumulatoranordnung mit mehreren in einem Gehäuse angeordneten Zellenstapeln zu schaffen, bei der ein Brand in einem Zellenstapel auf diesen Zellenstapel begrenzt bleibt und so die Menge kombustiblen Materials und damit die freisetzbare Energie klein gehalten wird. Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Brandschutz bereitzustellen, bei dem auch bei einem schadensfallbedingten Gas- und/oder Brandstrahlaustritt eine effektive thermische Isolierung der schadhaften Batteriezelle(n) gewährleistet ist und so eine Integrität eines Batteriegehäuses zumindest für ein vorbestimmtes Zeitintervall nach Auftreten eines Schadensfalls erhalten bleibt.It is therefore an object of the invention to create an accumulator arrangement with several cell stacks arranged in a housing, in which a fire in a cell stack is limited to this cell stack and the amount of combustible material and thus the energy that can be released is kept small. In particular, the invention is based on the object of providing fire protection in which effective thermal insulation of the defective battery cell(s) is guaranteed even in the event of a damage-related gas and/or fire jet escape and thus the integrity of a battery housing is guaranteed at least for a predetermined time interval after the occurrence of a damage is preserved.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 beschriebene Akkumulatoranordnung gelöst. Ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung ist in Anspruch 7 beschrieben. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen beschrieben.This object is achieved by the accumulator arrangement described in claim 1. A method for producing an accumulator arrangement according to the invention is described in claim 7 . Advantageous refinements and further developments are described in the respective dependent claims.

Eine Akkumulatoranordnung gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung weist ein Gehäuse auf, in welchem zwei oder mehr Zellenstapel gelagert und elektrisch verschaltet sind. Die elektrische Verschaltung kann bspw. über Stromschienen erfolgen, welche elektrische Anschlüsse der Zellen und/oder die Pole der Zellenstapel seriell oder parallel verbinden. Die Batteriezellen eines Zellenstapels können seriell oder parallel verschaltet sein. Außerdem können jedem Zellenstapel elektronische Komponenten zugeordnet sein, bspw. zur Erfassung von Strömen, Spannungen, Temperaturen und dergleichen an einzelnen oder allen Batteriezellen. In dem Gehäuse ist außerdem eine Brandschutzvorrichtung vorgesehen, welche in dem Gehäuse benachbart oder gegenüberliegend angeordnete Zellenstapel brandschutztechnisch voneinander trennt. Die brandschutztechnische Trennung kann zumindest an einer Seite des jeweiligen Zellenstapels vorgesehen sein, bspw. einer Seite des Zellenstapels, an welcher elektrische Kontakte herausgeführt sind. Der Begriff brandschutztechnisch getrennt oder geschlossen ist im Kontext dieser Beschreibung so zu verstehen, dass heiße Gase, Funken oder Brandstrahlen die Trennung nicht einfach überwinden können. Wenn bspw. ein Gehäuse an fünf Seiten geschlossene Wände aus einem nicht brennbaren oder zumindest schwer entzündlichen Material aufweist, bspw. einem nicht leicht entzündlichen Metall mit einem hohem Schmelzpunkt, und an einer sechsten Seite Durchbrüche für Leitungen aufweist, und zwischen den Leitungen und der sechsten Seitenwand eine elektrische Isolierung aus einem Material mit einem niedrigeren Schmelzpunkt angeordnet ist, dann bilden die fünf Seiten jeweils eine brandschutztechnische Trennung. Abhängig von dem Material der elektrischen Isolierung, in der Regel Kunststoff, und der Stabilität dessen Verbindung mit der sechsten Seitenwand stellt die sechste Seite keine brandschutztechnische Trennung dar.A storage battery arrangement according to a first aspect of the invention has a housing in which two or more cell stacks are mounted and electrically connected. The electrical connection can be made, for example, via busbars, which connect the electrical connections of the cells and/or the poles of the cell stack in series or in parallel. The battery cells of a cell stack can be connected in series or in parallel. In addition, electronic components can be assigned to each cell stack, for example for detecting currents, voltages, temperatures and the like on individual or all battery cells. In addition, a fire protection device is provided in the housing, which separates cell stacks arranged adjacent or opposite one another in terms of fire protection from one another in the housing. The fire protection separation can be provided at least on one side of the respective cell stack, for example a side of the cell stack on which electrical contacts are brought out. In the context of this description, the term separated or closed in terms of fire protection is to be understood in such a way that hot gases, sparks or incendiary rays cannot easily overcome the separation. For example, if a housing has closed walls on five sides made of a non-combustible or at least hardly flammable material, e.g. a non-flammable metal with a high melting point, and has openings for cables on a sixth side, and between the cables and the sixth Electrical insulation made of a material with a lower melting point is arranged on the side wall, then the five sides each form a fire protection separation. Depending on the material of the electrical insulation, usually plastic, and the stability of its connection with the sixth side wall, the sixth side does not represent a fire protection separation.

Erfindungsgemäß weist die Brandschutzvorrichtung eine erste und eine zweite brandhemmende Schicht auf. Die erste brandhemmende Schicht ist zwischen einer Kontaktierungsseite eines Zellenstapels und einem in dem Gehäuse vorgesehenen Kontaktierungsraum angeordnet. Die Kontaktierungsseite ist üblicherweise die Seite des Zellenstapels, an der elektrische Kontakte des Zellenstapels von außen zugänglich sind. Der Kontaktierungsraum kann u.a. dazu dienen, Zellenstapel elektrisch miteinander zu verbinden und ggf. eine elektrische Verbindung aus dem Gehäuse herauszuführen. Zwischen zwei mit ihren Kontaktierungsseiten zueinander weisenden Zellenstapeln ist mindestens eine zweite brandhemmende Schicht angeordnet. Zwischen einer jeweiligen ersten brandhemmenden Schicht und der dieser zugewandten Seite der mindestens einen zweiten brandhemmenden Schicht ist ein Kanal gebildet, welcher einen in einem Schadensfall aus dem entsprechenden Zellenstapel austretenden Gas- oder Brandstrahl durch eine Entgasungsöffnung oder ein Berstelement aus dem Gehäuse führt. Um einen Gas- oder Brandstrahl nicht in den zwischen der mindestens einen zweiten brandhemmenden Schicht und der ersten brandhemmenden Schicht des benachbarten bzw. gegenüberliegenden Zellenstapels gebildeten Kanal gelangen zu lassen, reicht die mindestens eine zweite brandhemmende Schicht bis zu der Entgasungsöffnung bzw. dem Berstelement. Die Entgasungsöffnung oder das Berstelement liegen bspw. an einer von einem Raum abgewandten Seite des Gehäuses, der vor Hitzeeinwirkung oder einem Ausbreiten eines Brandes besonders geschützt werden soll, bspw. dem Fahrgastraum eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs. Zusätzlich kann ein Auffangbehälter außerhalb des Gehäuses vorgesehen sein, welcher in dem Gas- und/oder Brandstrahl transportierte Partikel aufnimmt. Der durch die brandhemmenden Schichten gebildete Kanal kann dazu eingerichtet sein, den Gas- und/oder Brandstrahl entlang eines vorbestimmten Pfades zu lenken. Das Lenken kann beispielsweise durch entlang der Oberfläche ausgebildete Rippen und/oder Kanäle erfolgen.According to the invention, the fire protection device has a first and a second fire-retardant layer. The first fire-retardant layer is arranged between a contacting side of a cell stack and a contacting space provided in the housing. The contacting side is usually the side of the cell stack on which the electrical contacts of the cell stack are accessible from the outside. The contacting space can be used, among other things, to electrically connect cell stacks to one another and, if necessary, to lead an electrical connection out of the housing. At least one second fire-retardant layer is arranged between two cell stacks with their contacting sides facing each other. A channel is formed between a respective first fire-retardant layer and the side of the at least one second fire-retardant layer facing it, which guides a gas or fire jet escaping from the corresponding cell stack through a degassing opening or a bursting element out of the housing. To prevent a jet of gas or fire from entering the channel formed between the at least one second fire-retardant layer and the first fire-retardant layer of the adjacent or opposite cell stack, the at least one second fire-retardant layer extends to the degassing opening or the bursting element. The degassing opening or the bursting element are located, for example, on a side of the housing facing away from a room that is to be particularly protected from the effects of heat or the spread of a fire, for example the passenger compartment of an electric or hybrid vehicle stuff. In addition, a collecting container can be provided outside the housing, which collects particles transported in the gas and/or fire jet. The channel formed by the fire-retardant layers can be set up to guide the gas and/or fire jet along a predetermined path. Guiding can be done, for example, by ribs and/or channels formed along the surface.

Die brandhemmenden Schichten sind vorzugsweise flächig ausgebildet und weisen vorzugsweise außerdem eine schlechte Wärmeleitfähigkeit zumindest in einer Normalenrichtung zur Fläche der Schicht auf, so dass eine Wärmeübertragung durch die brandhemmende Schicht auf benachbarte Zellenstapel oder andere Komponenten erschwert wird.The fire-retardant layers are preferably flat and preferably also have poor thermal conductivity, at least in a direction normal to the surface of the layer, so that heat transfer through the fire-retardant layer to adjacent cell stacks or other components is made more difficult.

Erfindungsgemäß weist jeder der Zellenstapel eine zweite brandhemmende Schicht auf. Zwischen den zweiten brandhemmenden Schichten zweier benachbarter oder gegenüberliegender Zellenstapel ist ein brandhemmender, hitzebeständiger Schaum oder ein Aerogel angeordnet, wodurch eine thermische und/oder elektrische Isolierung erreicht werden kann und die freie Luftmenge zwischen den Zellenstapeln reduziert wird.According to the invention, each of the cell stacks has a second fire-retardant layer. A fire-retardant, heat-resistant foam or an airgel is arranged between the second fire-retardant layers of two adjacent or opposite cell stacks, whereby thermal and/or electrical insulation can be achieved and the amount of free air between the cell stacks is reduced.

Bei einer oder mehreren Ausgestaltungen sind zwischen der jeweiligen ersten brandhemmenden Schicht und der mindestens einen zweiten brandhemmenden Schicht elektrische Verbinder angeordnet, über welche elektrische Kontakte von Batteriezellen der Zellenstapel in dem Kontaktierungsraum zugänglich und mit anderen in dem Gehäuse der Akkumulatoranordnung angeordneten Zellenstapeln und/oder mit einem von außerhalb des Gehäuses der Akkumulatoranordnung zugänglichen elektrischen Anschluss verbindbar sind. Durch die Anordnung der elektrischen Verbinder, die bspw. Stromschienen umfassen können, zwischen den brandhemmenden Schichten, kann im Brandfall u.a. ein Schmelzen der elektrischen Verbinder verhindert oder zumindest verzögert werden.In one or more configurations, electrical connectors are arranged between the respective first fire-retardant layer and the at least one second fire-retardant layer, via which electrical contacts of battery cells the cell stack in the contacting space is accessible and with other cell stacks arranged in the housing of the accumulator arrangement and/or with a can be connected from outside the housing of the accumulator arrangement accessible electrical connection. By arranging the electrical connectors, which can include power rails, for example, between the fire-retardant layers, melting of the electrical connectors can be prevented or at least delayed in the event of a fire.

Bei einer oder mehreren Ausgestaltungen bestehen die brandhemmenden Schichten aus Stahl, einem glasfaserverstärktem Kunststoff, einem Verbundwerkstoff, einem Brandschutzvlies, einer Keramik oder einem Aerogel, oder aus einer Kombination einer oder mehrerer der vorstehend genannten Stoffe.In one or more configurations, the fire-retardant layers consist of steel, a glass fiber-reinforced plastic, a composite material, a fire protection fleece, a ceramic or an aerogel, or a combination of one or more of the substances mentioned above.

Bei einer oder mehreren Ausgestaltungen sind in der ersten und/oder der zweiten brandhemmenden Schicht elektrische Verbinder oder Mittel für deren Befestigung bzw. deren elektrisches Verbinden untereinander vorgesehen. Insbesondere kann die erste brandhemmende Schicht Mittel zur Befestigung von elektrische Kontakte der Batteriezellen verbindenden Stromschienen aufweisen, und die zweite brandhemmende Schicht kann Hülsen oder andere Mittel zur Verbindung mehrerer Stromschienen aufweisen.In one or more configurations, electrical connectors or means for fastening them or for electrically connecting them to one another are provided in the first and/or the second fire-retardant layer. In particular, the first fire-retardant layer can have means for fastening electrical contacts of the battery cells connecting busbars, and the second fire-retardant layer can have sleeves or other means for connecting a plurality of busbars.

Bei einer oder mehreren Ausgestaltungen umfasst das Gehäuse einen Gehäusehauptkörper und mindestens einen Deckel. Bspw. kann der Gehäusehauptkörper als Strangpressprofil ausgeführt sein, welches an gegenüberliegenden Enden mit jeweils einem Deckel verschlossen ist.In one or more configurations, the case includes a case main body and at least one lid. For example, the main body of the housing can be designed as an extruded profile, which is closed at opposite ends with a cover in each case.

Bei einer oder mehreren Ausgestaltungen ist eine gerade Anzahl gleicher Zellenstapel in dem Gehäuse angeordnet. Dabei können jeweils zwei Zellenstapel in einer in dem Gehäuse vorgesehenen Kammer gelagert sein. Vorzugsweise weist jeder der in einer Kammer eines Gehäuses gemeinsam gelagerten Zellenstapel an der dem jeweils anderen Zellenstapel zugewandten Seite jeweils zumindest eine erste brandhemmende Schicht auf. Zusätzlich kann eine zweite brandhemmende Schicht zwischen den ersten brandhemmenden Schichten angeordnet sein.In one or more configurations, an even number of like cell stacks are arranged in the housing. Two cell stacks can be stored in a chamber provided in the housing. Each of the cell stacks stored together in a chamber of a housing preferably has at least one first fire-retardant layer on the side facing the respective other cell stack. In addition, a second fire-retardant layer can be arranged between the first fire-retardant layers.

Die vorstehend beschriebene Akkumulatoranordnung bzw. deren Brandschutz leiten einen Gas- und/oder Brandstrahl so aus dem Gehäuse, dass ein anderer in dem Gehäuse angeordneter Zellenstapel nicht einer direkten thermischen Belastung durch einen benachbarten Zellenstapel ausgesetzt ist. Eine ggf. zwischen zwei Zellenstapeln vorgesehene thermische Isolierschicht wird dabei ebenfalls vor einer Beschädigung geschützt.The accumulator arrangement described above and its fire protection direct a jet of gas and/or fire out of the housing in such a way that another cell stack arranged in the housing is not exposed to direct thermal stress from an adjacent cell stack. A thermal insulating layer that may be provided between two cell stacks is also protected from damage.

Die Zellen eines Zellenstapels können bspw. sog. Pouchzellen oder prismatische Zellen umfassen. In einem Elektro- oder Hybridfahrzeug können diese vorzugsweise so in dem Gehäuse angeordnet sein, dass Zellschichten im Wesentlichen orthogonal zur Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet sind, und dass die elektrischen Anschlüsse der Batteriezellen in einer oder mehreren zur Fahrzeugquerrichtung orthogonalen Zellseiten angeordnet sind.The cells of a cell stack can include, for example, so-called pouch cells or prismatic cells. In an electric or hybrid vehicle, these can preferably be arranged in the housing such that cell layers are aligned essentially orthogonally to the longitudinal direction of the vehicle, and that the electrical connections of the battery cells are arranged in one or more cell sides orthogonal to the transverse direction of the vehicle.

Ein Verfahren zur Herstellung einer vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung umfasst das Bereitstellen mindestens zweier Zellenstapel, wobei jeder der Zellenstapel mehrere Batteriezellen umfasst, sowie eines Gehäuses der Akkumulatoranordnung. Das Verfahren umfasst außerdem das Anbringen einer ersten brandhemmenden Schicht an einer Kontaktierungsseite jedes der Zellenstapel, und das Anbringen, an mindestens jedem zweiten der Zellenstapel, einer zweiten brandhemmenden Schicht vor einer der Kontaktierungsseite des Zellenstapels abgewandten Seite der ersten brandhemmenden Schicht, so dass zwischen der ersten und der zweiten brandhemmenden Schicht ein Kanal gebildet wird. Anschließend werden die Zellenstapel so in dem Gehäuse der Akkumulatoranordnung angeordnet, dass sich die Kontaktierungsseiten jeweils zweier der Zellenstapel gegenüberliegen, nämlich zumindest jedem Zellenstapel mit lediglich einer ersten brandhemmenden Schicht stets ein Zellenstapel mit einer zweiten brandhemmenden Schicht.A method for producing a rechargeable battery arrangement according to the invention as described above comprises the provision of at least two cell stacks, each of the cell stacks comprising a plurality of battery cells, and a housing of the rechargeable battery arrangement. The method also includes attaching a first fire-retardant layer to a contact side of each of the cell stacks, and attaching, to at least every second cell stack, a second fire-retardant layer in front of a side of the first fire-retardant layer that faces away from the contact side of the cell stack, so that between the first and a channel is formed in the second fire retardant layer. Afterward the cell stacks are arranged in the housing of the accumulator arrangement in such a way that the contacting sides of two of the cell stacks are opposite one another, namely at least each cell stack with only a first fire-retardant layer always has a cell stack with a second fire-retardant layer.

Bei einer oder mehreren Ausgestaltungen des Verfahrens werden vor dem Anbringen der ersten brandhemmenden Schicht elektrische Anschlüsse von Batteriezellen des jeweiligen Zellenstapels elektrisch miteinander verbunden. Außerdem können zusätzlich Signalleitungen von Vorrichtungen zur Zellüberwachung vor dem Anbringen der ersten brandhemmenden Schicht verlegt und angeschlossen werden.In one or more configurations of the method, before the first fire-retardant layer is applied, electrical connections of battery cells of the respective cell stack are electrically connected to one another. In addition, signal lines from cell monitoring devices can be routed and connected before the first fire-retardant layer is applied.

Die erfindungsgemäße Akkumulatoranordnung führt durch die Begrenzung eines Brandes innerhalb eines Gehäuses der Akkumulatoranordnung auf eine begrenzte Anzahl von Batteriezellen zu einer verbesserten Sicherheit, insbesondere bei Elektro- oder Hybridfahrzeugen. Die durch die Brandschutzvorrichtung der erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung geschaffene Möglichkeit, ohne Reduzierung der Sicherheit mehrere Zellenstapel gemeinsam in einer Kammer zu lagern, verringert bei reduzierten Kosten außerdem das Gewicht und den Raumbedarf der Akkumulatoranordnung im Vergleich zu einer konventionellen Akkumulatoranordnung gleichen Energieinhalts.By limiting a fire within a housing of the accumulator arrangement to a limited number of battery cells, the accumulator arrangement according to the invention leads to improved safety, in particular in electric or hybrid vehicles. The possibility created by the fire protection device of the accumulator arrangement according to the invention of storing several cell stacks together in one chamber without reducing safety also reduces the weight and the space requirement of the accumulator arrangement compared to a conventional accumulator arrangement with the same energy content at reduced costs.

Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezugnahme auf die in den Figuren der Zeichnung gezeigte beispielhafte Ausführung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

• 1 eine Schnittdarstellung eines Gehäuses einer erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung mit darin angeordneten Zellenstapeln,
• 2 eine Detailansicht des Kontaktierungsbereichs zwischen zwei Zellenstapeln,
• 3 die Detailansicht von 2 mit darin eingezeichnetem Entgasungsweg,
• 4 eine Ansicht eines Zellenstapels während einer ersten Phase der Herstellung,
• 5 eine Ansicht eines Zellenstapels während einer zweiten Phase der Herstellung,
• 6 eine Ansicht eines Zellenstapels während einer dritten Phase der Herstellung,
• 7 eine Ansicht eines Zellenstapels während einer vierten Phase der Herstellung,
• 8 eine Ansicht eines Zellenstapels während einer fünften Phase der Herstellung,
• 9 eine Ansicht eines Zellenstapels während einer sechsten Phase der Herstellung, und
• 10 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung der erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung.

The invention is described below with reference to the exemplary embodiment shown in the figures of the drawing. In the drawing shows

• 1 a sectional view of a housing of an accumulator arrangement according to the invention with cell stacks arranged therein,
• 2 a detailed view of the contact area between two cell stacks,
• 3 the detail view of 2 with the degassing path marked therein,
• 4 a view of a cell stack during a first phase of manufacture,
• 5 a view of a cell stack during a second phase of manufacture,
• 6 a view of a cell stack during a third phase of manufacture,
• 7 a view of a cell stack during a fourth phase of manufacture,
• 8th a view of a cell stack during a fifth phase of manufacture,
• 9 a view of a cell stack during a sixth phase of manufacture, and
• 10 a flow chart of a method for producing the accumulator arrangement according to the invention.

In den Figuren können gleiche oder ähnliche Elemente mit denselben Bezugszeichen referenziert sein.In the figures, the same or similar elements can be referenced with the same reference symbols.

1 zeigt eine Schnittdarstellung eines Gehäuses 102 einer erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung 100 mit darin angeordneten Zellenstapeln 200. In dem Gehäuse 102 liegt jeweils zwischen zwei gegenüberliegenden Zellenstapeln 200 ein Kontaktierungsraum 104, welchem die Brandschutzvorrichtung der Zellenstapel 200 zugewandt ist. Die Brandschutzvorrichtung wird mit Bezug auf 2 näher erläutert. 1 shows a sectional view of a housing 102 of an accumulator arrangement 100 according to the invention with cell stacks 200 arranged therein. The fire protection device is with reference to 2 explained in more detail.

2 zeigt eine Detailansicht des Kontaktierungsbereichs 104 zwischen zwei Zellenstapeln 200, in welchem die Brandschutzvorrichtung angeordnet ist. Jeder der Zellenstapel 200 weist eine dem Kontaktierungsraum 104 zugewandte Trägerplatte 202 auf, welche u.a. dazu dient, die Batteriezellen 204 mechanisch zu verbinden und elektrische Kontakte 208 der Batteriezellen 204 elektrisch miteinander zu verbinden. Die Trägerplatte weist an dem oberen und an dem unteren Ende Auskragungen auf. Die Auskragungen liegen bei in dem Gehäuse 102 der Akkumulatoranordnung 100 positionierten Zellenstapeln 200 aneinander an, so dass ein definierter Kontaktierungsraum 104 gebildet ist. An der dem Kontaktierungsraum 104 zugewandten Seite der Trägerplatte 202 ist eine erste brandhemmende Schicht 302 angeordnet, welche sich flächig über einen Teil der dem Kontaktierungsraum 104 zugewandten Seite der Trägerplatte 202 erstreckt. Die erste brandhemmende Schicht 302 kann die elektrischen Anschlüsse 208 der Batteriezellen 204 zumindest teilweise bedecken. Auf der dem Zellenstapel 200 abgewandten Seite der ersten brandhemmenden Schicht 302 ist ein elektrischer Verbinder 400 angeordnet, welcher mit einem Batteriepol des Zellenstapels 200 verbunden ist und diesen in dem Kontaktierungsraum 104 kontaktierbar macht. Signalleitungen 402 für Sensoren zur Überwachung von Eigenschaften und Zuständen der Batteriezellen 204 sind ebenfalls auf der dem Zellenstapel 200 abgewandten Seite der ersten brandhemmenden Schicht 302 angeordnet. Eine zweite brandhemmende Schicht 304 ist auf der dem Zellenstapel 200 abgewandten Seite der ersten brandhemmenden Schicht 302, des elektrischen Verbinders 400 sowie der Signalleitungen 402 so angeordnet, dass zwischen der ersten brandhemmenden Schicht 302 und der zweiten brandhemmenden Schicht 304 ein Kanal 306 gebildet ist. Die zweite brandhemmende Schicht 304 reicht bis an die untere Auskragung der Trägerplatte 202 heran, in welcher Öffnungen 210 angeordnet sind, die den Kanal 306 zu der Innenseite des Gehäuses 102 der Akkumulatoranordnung 100 hin öffnen. Das Gehäuse 102 der Akkumulatoranordnung 100 weist an dieser Stelle eine bei Überschreiten einer bestimmten Druckdifferenz zwischen dem Innenraum des Gehäuses 102 der Akkumulatoranordnung 100 und einem Außenraum öffnende Sicherheitsvorrichtung 110 auf, bspw. eine Berstscheibe. Da die erste brandhemmende Schicht 302 die Trägerplatte 202 nicht vollständig abdeckt, können aus den Batteriezellen 204 austretende Gas- und Brandstrahlen in den Kanal 306 gelangen, wo die durch sie hervorgerufene Drucksteigerung im Innenraum des Gehäuses 102 der Akkumulatoranordnung 100 das Öffnen der Berstscheibe 110 bewirkt, so dass die Gas- und Brandstrahlen aus dem Gehäuse 102 der Akkumulatoranordnung 100 herausgeführt werden. Zwischen den zweiten brandhemmenden Schichten 304 der gegenüberliegenden Zellenstapel 200 ist ein Raum gebildet, der mit einem brandhemmenden Schaum 308 oder einem Aerogel ausgefüllt ist. 2 shows a detailed view of the contact area 104 between two cell stacks 200, in which the fire protection device is arranged. Each of the cell stacks 200 has a carrier plate 202 facing the contacting space 104, which serves, among other things, to mechanically connect the battery cells 204 and to electrically connect electrical contacts 208 of the battery cells 204 to one another. The carrier plate has overhangs at the upper and at the lower end. When the cell stacks 200 are positioned in the housing 102 of the accumulator arrangement 100, the projections rest against one another, so that a defined contacting space 104 is formed. A first fire-retardant layer 302 is arranged on the side of the carrier plate 202 facing the contacting space 104 , which layer extends flat over part of the side of the carrier plate 202 facing the contacting space 104 . The first fire-retardant layer 302 can at least partially cover the electrical connections 208 of the battery cells 204 . An electrical connector 400 is arranged on the side of the first fire-retardant layer 302 facing away from the cell stack 200 and is connected to a battery pole of the cell stack 200 and makes contact with it possible in the contacting space 104 . Signal lines 402 for sensors for monitoring properties and states of the battery cells 204 are also arranged on the side of the first fire-retardant layer 302 facing away from the cell stack 200 . A second fire-retardant layer 304 is arranged on the side of the first fire-retardant layer 302, the electrical connector 400 and the signal lines 402 facing away from the cell stack 200 such that a channel 306 is formed between the first fire-retardant layer 302 and the second fire-retardant layer 304. The second fire-retardant layer 304 extends to the lower projection of the support plate 202, in which openings 210 are arranged, the channel 306 to the inside open side of the housing 102 of the battery assembly 100 out. At this point, the housing 102 of the accumulator arrangement 100 has a safety device 110, for example a bursting disk, which opens when a specific pressure difference between the interior of the housing 102 of the accumulator arrangement 100 and an exterior space is exceeded. Since the first fire-retardant layer 302 does not completely cover the carrier plate 202, gas and fire jets escaping from the battery cells 204 can get into the channel 306, where the pressure increase they cause in the interior of the housing 102 of the accumulator arrangement 100 causes the bursting disk 110 to open. so that the gas and fire jets are led out of the housing 102 of the accumulator arrangement 100 . A space is formed between the second fire-retardant layers 304 of the opposing cell stacks 200 and is filled with a fire-retardant foam 308 or an airgel.

3 zeigt die Detailansicht von 2 mit darin eingezeichneten Entgasungswegen 312. In der Figur ist leicht zu erkennen, dass aus einem Zellenstapel 200 austretende Gas- und Brandstrahlen erst im Bereich der Berstscheibe 110 in den jeweils gegenüberliegenden Kanal 306 gelangen könnten. Da über die geöffnete Berstscheibe 110 aber ein Weg mit einem kleineren Strömungswiderstand zur Verfügung steht, wird der einem in Brand geratenen Zellenstapel jeweils gegenüberliegende Kanal 306 kaum mit heißen Gasen beaufschlagt werden. 3 shows the detailed view of 2 with degassing paths 312 drawn therein. It is easy to see in the figure that gas and fire jets escaping from a cell stack 200 could only reach the respectively opposite channel 306 in the region of the bursting disk 110 . However, since a path with a lower flow resistance is available via the opened bursting disc 110, the channel 306 opposite a cell stack that has caught fire will hardly be exposed to hot gases.

In der Figur ist außerdem erkennbar, dass in dem zwischen den beiden zweiten brandhemmenden Schichten gebildeten Raum eine Verbindung 404 der elektrischen Verbinder 400 zweier gegenüberliegender Zellenstapel 200 erfolgt, bspw. eine Schraubverbindung. Diese kann auch von der Außenseite des Gehäuses 102 der Akkumulatoranordnung 100 zugänglich sein, bspw. zur Vereinfachung der Fertigung, oder um elektrische Anschlüsse der Akkumulatoranordnung bereitzustellen.The figure also shows that a connection 404 of the electrical connectors 400 of two opposite cell stacks 200 takes place in the space formed between the two second fire-retardant layers, for example a screw connection. This can also be accessible from the outside of the housing 102 of the accumulator arrangement 100, for example to simplify production, or to provide electrical connections for the accumulator arrangement.

4 zeigt eine Ansicht eines Zellenstapels 200 während einer ersten Phase der Herstellung. In der Figur ist die Trägerplatte 202 mit einem Teil der Batteriezellen 204 erkennbar. Deutlich zu erkennen sind die Öffnungen 210 in der unteren Auskragung der Trägerplatte 202, sowie die elektrische Verbindung der Batteriezellen 204 untereinander, hier über sogenannte Zellfahnen, die die Batteriezellen 204 in einer Serienschaltung verbinden. 4 12 shows a view of a cell stack 200 during a first phase of manufacture. The carrier plate 202 with a part of the battery cells 204 can be seen in the figure. The openings 210 in the lower projection of the support plate 202 can be clearly seen, as can the electrical connection between the battery cells 204, here via so-called cell lugs, which connect the battery cells 204 in a series circuit.

5 zeigt eine Ansicht eines Zellenstapels 200 während einer zweiten Phase der Herstellung. In dieser Darstellung ist die erste brandhemmende Schicht 302 flächig auf einen Teil der Trägerplatte 202 und der miteinander verbundenen Zellfahnen der Batteriezellen 204 aufgebracht. 5 FIG. 2 shows a view of a cell stack 200 during a second phase of manufacture. In this illustration, the first fire-retardant layer 302 is applied over a large area to part of the carrier plate 202 and the cell lugs of the battery cells 204 that are connected to one another.

6 zeigt eine Ansicht eines Zellenstapels 200 während einer dritten Phase der Herstellung. In dieser Darstellung ist mit Zellfahnen der außen liegenden Batteriezellen 204 jeweils ein elektrischer Verbinder 400 elektrisch verbunden, zwischen welchen die Spannung der seriell miteinander verbundenen Batteriezellen 204 anliegt. Die elektrischen Verbinder weisen einen abgebogenen Teil auf, an welchem elektrische Verbinder weiterer Zellenstapel angeschlossen werden können. 6 FIG. 2 shows a view of a cell stack 200 during a third phase of manufacture. In this illustration, an electrical connector 400 is electrically connected to the cell lugs of the battery cells 204 on the outside, between which the voltage of the battery cells 204 connected in series is present. The electrical connectors have a bent portion to which electrical connectors of other cell stacks can be connected.

7 zeigt eine Ansicht eines Zellenstapels 200 während einer vierten Phase der Herstellung. In dieser Darstellung sind auf den elektrischen Verbindern 400 Signalleitungen 402 von Sensoren zur Überwachung von Eigenschaften und Zuständen der Batteriezellen 204 angeordnet, welche außerdem im unteren Bereich mit den Kontaktstellen benachbarter Batteriezellen 204 in elektrischer Verbindung stehen. Ein Verbinder 406 stellt einen Anschluss für die Signalleitungen 402 bereit. 7 12 shows a view of a cell stack 200 during a fourth phase of manufacture. In this illustration, signal lines 402 from sensors for monitoring properties and states of the battery cells 204 are arranged on the electrical connectors 400 and are also electrically connected to the contact points of adjacent battery cells 204 in the lower region. A connector 406 provides a connection for the signal lines 402 .

8 zeigt eine Ansicht eines Zellenstapels 200 während einer fünften Phase der Herstellung. In dieser Darstellung ist die zweite brandhemmende Schicht 304 flächig auf bzw. vor den Komponenten auf der ersten brandhemmenden Schicht 302 angeordnet, wobei die beiden brandhemmenden Schichten im unteren Bereich voneinander beabstandet sind, so dass zwischen ihnen ein Kanal gebildet ist. Ebenfalls erkennbar sind Aufnahmen 212 für Mittel zur mechanischen und elektrischen Verbindung der elektrischen Verbinder 400, bspw. Schraubenmuttern oder dergleichen. Die Aufnahmen 212 können Teil der zweiten brandhemmenden Schicht 304 sein. 8th 12 shows a view of a cell stack 200 during a fifth phase of manufacture. In this representation, the second fire-retardant layer 304 is arranged flat on or in front of the components on the first fire-retardant layer 302, with the two fire-retardant layers being spaced apart from one another in the lower region, so that a channel is formed between them. Also recognizable are receptacles 212 for means for mechanically and electrically connecting the electrical connectors 400, for example nuts or the like. The recordings 212 can be part of the second fire-retardant layer 304 .

9 zeigt eine Ansicht eines Zellenstapels 200 während einer sechsten Phase der Herstellung In dieser Darstellung ist eine thermisch isolierende und/oder feuerhemmende Schicht 308 aufgebracht, welche bis an die Vorderkante der Auskragung der Trägerplatte 202 reicht. Wenn nun zwei solcher Zellenstapel 200 mit ihren Stirnseiten aneinandergefügt werden, können die elektrischen Verbinder 400 miteinander verbunden werden, und die thermisch isolierenden und/oder feuerhemmenden Schichten 308 liegen flächig aneinander. 9 shows a view of a cell stack 200 during a sixth phase of manufacture. If two such cell stacks 200 are joined together with their end faces, the electrical connectors 400 can be connected to one another, and the thermally insulating and/or fire-retardant layers 308 lie flat against one another.

10 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 500 zur Herstellung der erfindungsgemäßen Akkumulatoranordnung 100. In Schritt 502 werden mindestens zwei Zellenstapel 200 bereitgestellt. Sofern die Batteriezellen 204 noch nicht miteinander elektrisch verschaltet sind, kann dies in Schritt 504 erfolgen. Anschließend wird, in Schritt 506, jeweils eine erste brandhemmende Schicht 302 an einer Stirn- oder Kontaktierungsseite eines jeden der Zellenstapel 200 angebracht. Sofern Signalleitungen 402 zu verlegen sind, kann dies in Schritt 508 erfolgen. In Schritt 510 wird jeweils eine zweite brandhemmende Schicht 304 über der jeweiligen ersten brandhemmenden Schicht 302 eines jeden der Zellenstapel 200 angebracht. 10 shows a flowchart of a method 500 for producing the accumulator arrangement 100 according to the invention. In step 502, at least two cell stacks 200 are provided. If the battery cells 204 are not yet electrically connected to one another, this can be done in step 504 . Subsequently, in step 506, a first fire-retardant layer 302 is applied to a front or contacting side of each of the cells lens stack 200 attached. If signal lines 402 are to be laid, this can be done in step 508 . In step 510, a second fire-retardant layer 304 is applied over the respective first fire-retardant layer 302 of each of the cell stacks 200. FIG.

Wo zwischen zweiten brandhemmenden Schichten 304 aneinander angeordneter Zellenstapel ein Freiraum verbleibt, wird dieser, in Schritt 512, mit einer thermisch isolierenden und/oder feuerhemmenden Schicht 308 ausgefüllt. Schließlich werden in Schritt 514 die Zellenstapel 200 in einem Gehäuse 102 der Akkumulatoranordnung 100 angeordnet.Wherever a free space remains between second fire-retardant layers 304 of cell stacks arranged next to one another, this space is filled with a thermally insulating and/or fire-retardant layer 308 in step 512 . Finally, in step 514 the cell stacks 200 are arranged in a housing 102 of the accumulator arrangement 100 .

BezugszeichenlisteReference List

100100

Akkumulatoranordnungaccumulator arrangement

102102

GehäuseHousing

104104

Kontaktierungsraumcontacting space

106106

Entgasungsöffnung/Berstelementvent hole/bursting element

108108

DeckelLid

110110

Berstscheiberupture disc

200200

Zellenstapelcell stack

202202

Trägerplattebacking plate

204204

Batteriezellebattery cell

208208

elektrischer Anschlusselectrical connection

210210

Öffnungopening

212212

AufnahmeRecording

302302

erste brandhemmende Schichtfirst fire-retardant layer

304304

zweite brandhemmende Schichtsecond fire retardant layer

306306

Kanal channel

308308

brandhemmender Schaum/Aerogelflame retardant foam/airgel

310310

Entgasungsöffnungvent hole

312312

Entgasungswegdegassing path

400400

elektrischer Verbinderelectrical connector

402402

Signalleitungensignal lines

404404

VerbindungConnection

406406

VerbinderInterconnects

500500

VerfahrenProceedings

502502

BereitstellenProvide

504504

elektrisches Verbindenelectrical connection

506506

Anbringenattaching

508508

Verlegen/AnschließenLaying/connecting

510510

Anbringenattaching

512512

AusfüllenFill out

514514

Anordnenarrange

Claims (8)

Akkumulatoranordnung (100) mit einem Gehäuse (102), in welchem zwei oder mehr Zellenstapel (200) gelagert und elektrisch verschaltet sind, wobei eine Brandschutzvorrichtung vorgesehen ist, welche in dem Gehäuse (102) benachbarte oder gegenüberliegende Zellenstapel (200) brandschutztechnisch voneinander trennt und eine erste brandhemmende Schicht (302) aufweist, welche zwischen einer Kontaktierungsseite eines Zellenstapels (200) und einem in dem Gehäuse (102) vorgesehenen Kontaktierungsraum (104) angeordnet ist, wobei zwischen zwei mit ihren Kontaktierungsseiten zueinander weisenden Zellenstapeln (200) mindestens eine zweite brandhemmende Schicht (304) angeordnet ist, wobei zwischen einer jeweiligen ersten brandhemmenden Schicht (302) und der dieser zugewandten Seite der mindestens einen zweiten brandhemmenden Schicht (304) ein Kanal (306) gebildet ist, welcher einen in einem Schadensfall aus dem entsprechenden Zellenstapel (200) austretenden Gas- oder Brandstrahl durch eine Entgasungsöffnung oder ein Berstelement (106) aus dem Gehäuse (102) führt, und wobei die mindestens eine zweite brandhemmende Schicht (304) bis zu der Entgasungsöffnung bzw. dem Berstelement (106) reicht, so dass ein Gas- oder Brandstrahl nicht in den zwischen der mindestens einen zweiten brandhemmenden Schicht (304) und der ersten brandhemmenden Schicht (302) des benachbarten bzw. gegenüberliegenden Zellenstapels (200) gebildeten Kanal (306) gelangt, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Zellenstapel (200) eine zweite brandhemmende Schicht (304) aufweist, wobei zwischen den zweiten brandhemmenden Schichten (304) zweier benachbarter oder gegenüberliegender Zellenstapel (200) ein brandhemmender Schaum oder ein Aerogel (308) angeordnet ist. Accumulator arrangement (100) with a housing (102) in which two or more cell stacks (200) are mounted and electrically connected, a fire protection device being provided which separates adjacent or opposite cell stacks (200) from one another in terms of fire protection in the housing (102) and has a first fire-retardant layer (302), which is arranged between a contacting side of a cell stack (200) and a contacting space (104) provided in the housing (102), wherein between two cell stacks (200) with their contacting sides facing each other, at least a second fire-retardant Layer (304) is arranged, with a channel (306) being formed between a respective first fire-retardant layer (302) and the side of the at least one second fire-retardant layer (304) facing this, which channel, in the event of damage, from the corresponding cell stack (200 ) leading the escaping jet of gas or fire through a degassing opening or a bursting element (106) out of the housing (102), and wherein the at least one second fire-retardant layer (304) extends to the degassing opening or the bursting element (106), so that a Gas or fire jet does not get into the channel (306) formed between the at least one second fire-retardant layer (304) and the first fire-retardant layer (302) of the adjacent or opposite cell stack (200), characterized in that each of the cell stacks (200 ) has a second fire-retardant layer (304), a fire-retardant foam or an airgel (308) being arranged between the second fire-retardant layers (304) of two adjacent or opposite cell stacks (200). Akkumulatoranordnung (100) nach Anspruch 1, wobei zwischen der jeweiligen ersten brandhemmenden Schicht (302) und der mindestens einen zweiten brandhemmenden Schicht (304) elektrische Verbinder (400) angeordnet sind, über welche elektrische Kontakte (208) von Batteriezellen (204) der Zellenstapel (200) in dem Kontaktierungsraum (104) zugänglich und anderen in dem Gehäuse (102) der Akkumulatoranordnung (100) angeordneten Zellenstapeln (200) und/oder mit einem von außerhalb des Gehäuses (102) der Akkumulatoranordnung (100) zugänglichen elektrischen Anschluss verbindbar sind.Accumulator arrangement (100) after claim 1 , wherein electrical connectors (400) are arranged between the respective first fire-retardant layer (302) and the at least one second fire-retardant layer (304), via which electrical contacts (208) of battery cells (204) of the cell stack (200) in the contacting space ( 104) accessible and can be connected to other cell stacks (200) arranged in the housing (102) of the accumulator arrangement (100) and/or to an electrical connection accessible from outside the housing (102) of the accumulator arrangement (100). Akkumulatoranordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die brandhemmenden Schichten (302, 304) aus Stahl, einem glasfaserverstärktem Kunststoff, einem Verbundwerkstoff, einem Brandschutzvlies, einer Keramik oder einem Aerogel bestehen, oder aus einer Kombination einer oder mehrerer der vorstehend genannten Stoffe.Accumulator arrangement (100) according to any one of the preceding claims, wherein the fire-retardant layers (302, 304) made of steel, a glass fiber-reinforced plastic, a composite material, a fire protection fleece, a ceramic or an aerogel, or a combination of one or more of the above substances. Akkumulatoranordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der ersten oder der zweiten brandhemmenden Schicht (302, 304) elektrische Verbinder (400) oder Mittel für deren Befestigung bzw. deren elektrisches Verbinden vorgesehen sind.Accumulator arrangement (100) according to one of the preceding claims, wherein electrical connectors (400) or means for their fastening or their electrical connection are provided in the first or the second fire-retardant layer (302, 304). Verfahren (500) zur Herstellung einer Akkumulatoranordnung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend: - Bereitstellen (502) mindestens zweier Zellenstapel (200), wobei jeder der Zellenstapel (200) mehrere Batteriezellen (204) umfasst, sowie eines Gehäuses (102) der Akkumulatoranordnung (100), - Anbringen (506) einer ersten brandhemmenden Schicht (302) an einer Kontaktierungsseite jedes der Zellenstapel (200), - Anbringen (510), an mindestens einem der Zellenstapel (200), einer zweiten brandhemmenden Schicht (304) vor einer der Kontaktierungsseite des Zellenstapels (200) abgewandten Seite der ersten brandhemmenden Schicht (302), so dass zwischen der ersten (302) und der zweiten (304) brandhemmenden Schicht ein Kanal (306) gebildet wird, - Anordnen (514) der Zellenstapel (200) in dem Gehäuse (102) der Akkumulatoranordnung (100) derart, dass sich die Kontaktierungsseiten jeweils zweier der Zellenstapel (200) gegenüberliegen.Method (500) for producing a battery arrangement (100) according to one of Claims 1 until 4 , comprising: - providing (502) at least two cell stacks (200), each of the cell stacks (200) comprising a plurality of battery cells (204), and a housing (102) of the accumulator arrangement (100), - applying (506) a first fire-retardant layer (302) on a contacting side of each of the cell stacks (200), - attaching (510), to at least one of the cell stacks (200), a second fire-retardant layer (304) in front of a side of the first fire-retardant layer facing away from the contacting side of the cell stack (200). (302) so that a channel (306) is formed between the first (302) and the second (304) fire-retardant layer, - arranging (514) the cell stack (200) in the housing (102) of the accumulator arrangement (100) in such a way that the contacting sides of two of the cell stacks (200) face each other. Verfahren (500) nach Anspruch 5, außerdem umfassend: - elektrisches Verbinden (504) elektrischer Kontakte (208) von Batteriezellen (204) eines jeweiligen Zellenstapels (200) vor dem Anbringen (506) der ersten brandhemmenden Schicht (302).Method (500) according to claim 5 , also comprising: - electrically connecting (504) electrical contacts (208) of battery cells (204) of a respective cell stack (200) before applying (506) the first fire-retardant layer (302). Verfahren (500) nach Anspruch 5 oder 6, außerdem umfassend: - Verlegen und Anschließen (508) von Signalleitungen (402) von Vorrichtungen zur Zellüberwachung vor dem Anbringen (506) der ersten brandhemmenden Schicht (302).Method (500) according to claim 5 or 6 , also comprising: - laying and connecting (508) signal lines (402) from devices for cell monitoring before applying (506) the first fire-retardant layer (302). Elektro- oder Hybridfahrzeug mit einer Akkumulatoranordnung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4.Electric or hybrid vehicle with an accumulator arrangement (100) according to one of Claims 1 until 4 .

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