WO2019025214A1 - Batteriemodul und batteriemodulstapel für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Batteriemodul und batteriemodulstapel für ein kraftfahrzeug Download PDF

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WO2019025214A1
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battery
battery module
battery cells
contacting plate
battery cell
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PCT/EP2018/069865
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Dominik GRUBER
Thomas Herrmann
Matthias Frahm
Ramil BIKMUKHAMETOV
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane

Definitions

  • the present invention relates to a battery module for a motor vehicle with improved properties in terms of construction arrangement and cooling therein contained battery cells. Furthermore, the invention relates to a battery module stack for a
  • a battery commonly used in today's applications for driving a motor vehicle typically consists of single battery cells.
  • Several such individual cells are each electrically connected to each other and summarized to the battery.
  • inefficiencies may occur in terms of the use of available space and cooling of the individual cells, which in a
  • a battery storage module with a plurality of cylindrical cells is known.
  • the cells are arranged in a nested module configuration, so that adjacent ones
  • Cell centers form equilateral triangles. Within each module and between the modules tabs are provided for coupling cells and modules with each other.
  • the object is achieved by a battery module, preferably for a motor vehicle.
  • the battery module includes:
  • Contacting plates comprising a first and a second contacting plate
  • a plurality of battery cells which are arranged side by side and between the two contacting plates.
  • a battery cell has a longitudinal axis and two axially opposite ends.
  • the battery cell may have a cell housing and be tubular or approximately tubular, in particular longitudinal axes of
  • Battery cells can be parallel to each other or approximately parallel.
  • the longitudinal axes of the battery cells can form axes of rotation or axes of symmetry of the battery cells.
  • each of a battery cell has a positive pole at the first end and a negative pole at second end and wherein preferably the positive pole may be formed as a protrusion of an end face of the battery cell at the first end.
  • the positive pole can be connected to the first contacting plate and the negative pole to the second contacting plate in each case.
  • the battery cells are arranged such that
  • the designation of a battery cell as completely surrounded by neighboring battery cells means that the battery cell is surrounded by
  • Neighboring cells is embedded, with neighboring cells in a 360 ° environment around the battery cell. The completely surrounded by neighboring cells
  • Battery cell is not located in an edge region of the battery cell compartment.
  • the designation of a battery cell as incompletely surrounded (by neighboring cells) means that the battery cell is located in an edge region of the battery cell space, wherein neighboring cells are arranged only in an environment of less than 360 ° around the battery cell.
  • Battery cell fewer neighboring cells and thus fewer contacts to neighboring cells.
  • the object is achieved by a
  • Battery module stack preferably for a motor vehicle.
  • the battery module stack comprises a plurality of battery modules according to the invention stacked axially one on top of the other.
  • stacked battery modules of a battery pack can be electrically connected in series or become.
  • the terms “up,””down,””over,” or “below” are to be understood from the perspective of a viewer looking sideways at a device (battery cell, battery module, or battery module stack) so that “up” on top of the device North pole and “bottom” refers to the south pole of the respective device.
  • a device battery cell, battery module, or battery module stack
  • Battery module is to be understood that the second battery module is arranged at or above the north pole of the first battery module.
  • the object is achieved by a motor vehicle, preferably an electric vehicle or hybrid vehicle, with a battery module stack according to the invention.
  • the features i), ii) of the battery module cause the effects, on the one hand
  • Battery cells are space-saving next to each other or arranged together and that on the other hand, a mutual heat balance between contacting battery cells is achieved, in particular because the cell housing one each
  • An advantage of these effects is that the space available for the battery cells can be utilized with high efficiency and high packing density, without redundant gaps; In other words, the battery cells can be set up in a space-optimized manner.
  • Another advantage is that a balanced temperature of the battery cells can be achieved without a separate cooling channel is needed or used. The direct contact between the coolant and the battery cells, without a separate cooling channel, enables or ensures improved cooling efficiency of the battery cells.
  • an externa ßere peripheral surface each one of adjacent battery cells (neighboring cells) completely surrounded, battery cell externa ßere
  • Peripheral surface each one, incomplete from adjacent battery cells
  • the cell housing can be connected to the negative pole and be electrically conductive, wherein it must be electrically isolated from the positive pole in a not mounted in the battery module state of the battery cells to the basic
  • the positive pole can be connected directly to the first contacting plate and the negative pole to the second contacting plate.
  • a direct connection is to be understood as an immediate, unmediated connection without an intermediate element.
  • a connection between the positive terminal and the first contacting plate via an interposed intermediate element, for example a spring, is not to be regarded as a direct connection.
  • This feature has the technical effect that an electric current can flow on a current path between the positive pole and the first contacting plate lossless or with only low line losses.
  • the current path has a high electrical conductivity or a low electrical resistance.
  • the said effect has the advantage of improved battery performance and a higher electrical range of the vehicle in which the battery is installed. Batteries in which positive pole and first contacting plate not directly but indirectly, for example via a contact spring, are connected
  • the cell housing is electrically insulated from the first contacting plate, and thus is preferably electrically insulated from the positive pole, whereby positive pole and Negative pole of a battery cell in a battery module mounted in the state of the battery cell are electrically insulated from each other.
  • This feature brings about the effect of a simple structure of the battery module, since no measures or at least no complicated or costly measures for isolating the cell housing from the first contacting plate are necessary.
  • the mentioned effect has the advantage of reducing the complexity, the construction costs and the assembly costs for the battery module.
  • An inseparable connection can be produced, for example by means of laser welding, ie one
  • Laser welding connection or by means of bonding, or by means of a press connection, or a butt joint.
  • the inseparable (non-detachable) connection has the effect that the losses of the electric current on the current path between positive pole and the first
  • Contacting plate are further reduced, since preferably the contact surface is increased and the contact resistance between, via an inseparable connection contacting elements, is less than in loosely abutting elements.
  • the said effect has the advantage of further improving the
  • a detachable electrical connection may also be used, for example a positive and / or non-positive connection, provided that sufficiently high mechanical forces act on the elements to be connected and / or the contact surface is high. Then, advantageously, the contact resistance or contact resistance can also be reduced.
  • a plug connection can be used for this purpose.
  • the first contacting plate can have openings, preferably at intersections of Longitudinal axes of respective battery cells with the first contacting plate.
  • the positive pole of each battery cell can protrude away from the housing in each case in an opening of the first contacting plate in the axial direction, as a result of which the positive pole is positively and directly connected to the first contacting plate.
  • a positive and / or non-positive connection may be formed as a plug connection with a female connector and a male plug which can be plugged into the female connector, wherein the positive pole of a respective battery cell form the male connector and the opening of the first contacting plate the female connector.
  • the socket connector designed as an opening can in the simplest case have a smooth edge (ordinary embodiment or normal case of an opening or a hole).
  • the female connector one
  • Inner diameter which is slightly smaller than a Au truncated cone, or the lateral edges of the positive pole can be slightly inclined in the axial direction, so that the positive pole forms an upwardly tapering truncated cone.
  • the pin connector exerts radial forces on the socket connector in a contact region with the socket connector, and / or ii) the contact region has a large contact surface, whereby the electrical contact of the connector is improved or the corresponding contact resistance is reduced is.
  • a female connector (opening of the first contacting plate) have an opening edge formed of flexible, elastic lamellae, so that when inserting the pin connector into the female connector, the lamellae are elastically spread, exert a radial force on the pin connector due to their elasticity and thus the pin connector in the Lock or fix socket connector mechanically in axial direction.
  • the locking ensures the elasticity of the slats a certain axial movement for the pen plug or the positive pole of the battery cells.
  • the force exerted by lamellae on the pin plug and the large contact surface effect a reduction of the electrical contact resistance of
  • Connector i. the contact resistance between the negative pole and the second contacting plate, which is accompanied by the advantage of improving the battery performance or an increase in the electric range of the vehicle.
  • a battery module may comprise an electrically non-conductive, preferably elastic, insulating element, which is arranged between the cell housing in each case a battery cell and the first contacting plate.
  • the insulation element causes the cell housing to be electrically insulated from the first contacting plate. This effect has the advantage that on the one hand
  • Contacting plate and the cell housing of a respective battery cell can be significantly reduced by the insulation element. This can advantageously the cost of manufacturing and assembly of the battery module and / or
  • Battery module stack can be reduced.
  • an insulating element plate-shaped in particular as a
  • the insulating element can also be annular, for example in the form of an insulating ring or a plurality of insulating rings, and can be arranged at the first end of a respective battery cell around the positive pole.
  • Contact plate against the battery cells can be pressed until a secure and stable structure is achieved, without accidental contact of the To fear cell housing of a respective battery cell through the first contacting plate.
  • an insulation element may have openings, in particular at intersections of the longitudinal axes of respective battery cells with the insulation element, so that in each case an opening of the insulation element is located above the positive pole of each battery cell, whereby the positive pole can be passed through the opening.
  • a positive pole each protrude a battery cell through each opening of the insulating member in the axial direction facing away from the housing. This causes the effect that the cell case through the
  • Isolation element is separated from the first contacting plate and thus electrically isolated.
  • the isolation element may be exactly or approximately the same as the shape and extent
  • Contacting plate so that the mounting of a battery module and / or battery module stack may comprise the following steps: a) providing a second contacting plate, or placing the second contacting plate on the first contacting plate of an underlying battery module, for mounting a first battery module; b) setting up a plurality of battery cells approximately perpendicular to the contacting plate and approximately axially parallel to the second contacting plate, so that the negative terminal of each of a battery cell electrically contacts the second contacting plate;
  • Insulation element wherein the positive poles of the battery cells can penetrate into the openings of the first contacting plate or penetrate;
  • step f) of the structure obtained in steps a) to e) makes it possible for the positive pole of each battery cell to be electrically conductively and directly and / or inseparably or only severably separably connected to the second contacting plate.
  • step c) the
  • connection between the negative terminal of a respective battery cell and the second contacting plate are designed as a plug connection, as an alternative to a connection by means of welding, in particular laser welding.
  • the second contacting plate may have openings and the negative pole of the battery cell may be formed as a survey of the end face of the battery cell at its second end, analogous to the positive pole.
  • the positive pole in each case a battery cell via the first end, preferably also via the insulating element, in an axial direction
  • a first and / or second contacting plate may be respectively partially or continuously electrically conductive. This causes the effect that battery cells are switchable or connected in regions or continuously parallel.
  • the effect has the advantage that battery cells corresponding areas in different and separate groups or chambers can be set up or summarized in order to switch corresponding groups or chambers independently electrically, for example
  • first and the second contacting plate are each continuously electrically conductive, then all intermediate battery cells are connected in parallel throughout.
  • a first and / or second contacting plate may be elastic and preferably consist of a conductive and elastic material, in particular a metal or plastic, the material having returned to its original position after deformation and after withdrawal of the deformation force.
  • the first and / or second contacting plate may comprise, in a contact area with the battery cell, an elastic membrane which is optionally curved in a direction away from the battery cell and possibly has an opening.
  • the first and / or second contacting plate in the contact region with a, the electrical conductivity improving be lubricated contact paste comprising, for example, copper, aluminum or graphite pigments.
  • the development effects the effect of a possible compensation of thermal or tolerance-related fluctuations of an axial length of a respective battery cell, preferably with a simultaneous reduction of the contact resistance in the
  • the outer circumferential surface of a battery cell can touch the peripheral surface of an adjacent battery cell in a linear or strip-shaped contact region.
  • the linear contact region ideally occurs and the strip-shaped contact region occurs in practice.
  • the contact region can have interruptions along its course and therefore consist of successive, linear or strip-shaped contact regions, due to possible unevenness of the peripheral surface of a battery cell. With increasing width of the contact region, the effectiveness of the heat balance between contacting battery cells increases.
  • a heat dissipation be formed between each other facing, from linear or
  • strip-shaped contact areas limited areas externa peripheral surfaces of adjacent, touching battery cells.
  • the respective contact areas may each define and preferably seal a heat dissipation channel.
  • a contact area may be leaking, so one in one
  • Heat removal channel circulating cooling medium in an adjacent
  • the cooling medium may in particular comprise or be a cooling liquid or possibly air.
  • the training causes the effect of an immediate contact between
  • Cooling medium and battery cells, and between adjacent, directly mutually heat exchanging battery cells, without a separate cooling channel is needed or used.
  • An advantage of this effect is efficient, uniform cooling of the battery cells.
  • Another advantage is a simplification of the cooling structure (a separate cooling channel is eliminated) and associated material and cost savings.
  • the respective heat removal channel can be flowed through by the cooling medium, for cooling adjacent battery cells. This can be the
  • Cooling medium pumped into the heat dissipation or pressed and executed at the end of the padsablubkanals from there.
  • the circulation of the cooling medium promotes the cooling of the battery cells.
  • a battery module In a preferred embodiment of the invention, a battery module
  • circulation system by means of which the cooling medium can be supplied in each case a heat removal channel and can be discharged therefrom.
  • the circulation system allows autonomous or autonomous operation of the battery module and / or battery module stack.
  • a battery module can comprise at least two chambers arranged next to one another and between the two contacting plates, at least one first chamber and at least one second chamber being provided.
  • the chambers may each comprise a plurality of battery cells and at least one heat removal channel.
  • one chamber can cover one area of the first and one area of the second
  • Be assigned contact plate wherein the respective area is continuously electrically conductive and optionally electrically insulated from adjacent areas of the same contacting plate.
  • the separate chambers and the associated, region-wise conductivity of the contacting plates allow flexible electrical interconnection (in series or in parallel) of battery modules associated chambers with each other.
  • one chamber each may comprise a wall enclosing laterally surrounding and enclosing battery cells arranged in the chamber.
  • the wall may preferably be made of a thermally conductive and in particular electrically insulating material, preferably of plastic.
  • the properties of the wall cause the effect of heat exchange between adjacent chambers, wherein grouped in one chamber or
  • a circulation system may be designed to move or circulate the cooling medium such that the cooling medium is supplied to the first chamber, removed therefrom and supplied to the second chamber, and discharged therefrom. If several banksabGermankanäle are provided in each case a chamber, so moves or flows through the cooling medium through the cherriesabGermankanäle the relevant chamber uniformly in one direction. This causes the effect of a closed
  • Cooling circuit wherein the cooling medium circulates through the chambers and between the chambers.
  • the effect has the advantage that thus a compact design of the battery module or battery module stack and / or a uniform
  • a first and / or second contacting plate having openings through which each of the cooling medium by means of the circulation system the respective cherriesab nowadayskanälen can be supplied or discharged therefrom. This causes the beneficial effect of doing so
  • Circulation system or the cooling circuit is functional and ready for use.
  • connections can be provided by means of which the cooling medium can be supplied to a chamber and / or can be discharged therefrom.
  • the connections can be arranged above the first or below the second contacting plate.
  • the ports may comprise one or more, for example, at least two, five, or ten feeds, for feeding the cooling fluid into each chamber.
  • the connections comprise one or more, preferably at least two, five or ten, outlets for discharging the cooling medium from one chamber each.
  • a high number of connections causes the effect of a strong or fine branching of the cooling circuit. The advantage of this effect is a good and even distribution of heat dissipation from the
  • Heat removal a filler material can be introduced or introduced.
  • Coolant in the heat dissipation is accompanied, and / or
  • the effect i) has the advantage of improved cooling efficiency for the battery cells, and the effect ii) has the advantage of material and cost savings.
  • the filler material may comprise an axial rod, or hollow spheres of glass or plastic. This has the advantage of a structurally simple and inexpensive way to increase the cooling efficiency and material savings.
  • a circulation system may comprise a heat exchanger or a cooling device, for cooling the
  • the heat exchanger can be arranged in an inner region of the battery module or battery module stack, for example in a lateral region of the inner region.
  • the cooling medium can be introduced into the first battery module and from the axial
  • the circulation system will work even if the battery module stack includes a single battery module or if each battery module includes a single chamber.
  • an opening of the second contacting plate or of the insulating element can each rest directly or directly on the respective heat dissipation channel. This causes the advantageous effect that leakage of cooling medium can be prevented at the transition into the heat dissipation.
  • the insulating element performs a sealing task, similar to a seal between components of a system of fluid lines.
  • the battery module or the battery module stack may comprise a battery housing (overall housing), preferably made of aluminum, for accommodating the battery module or battery module stack.
  • a battery housing overall housing
  • This has the advantage of improved and easier handling of the battery module and / or battery module stack.
  • a battery module or battery module stack may comprise electrically non-conductive and possibly mechanically shock-absorbing insulation rings which enclose the battery module stack, electrically insulate the contacting plates from the battery housing and reduce or prevent movement of battery components relative to the battery housing.
  • electrically non-conductive and possibly mechanically shock-absorbing insulation rings which enclose the battery module stack, electrically insulate the contacting plates from the battery housing and reduce or prevent movement of battery components relative to the battery housing.
  • the vehicle has the same advantages as described above with regard to the battery module and battery module stack according to the invention.
  • An inventive battery module will be explained in more detail with reference to drawings. Each show schematically:
  • FIG. 1 is a perspective view of a preferred embodiment of a battery module according to the invention
  • FIG. 2a is a perspective view of a plurality of battery cells of a battery module arranged side by side
  • FIG. 2b shows a side view of a single battery cell
  • FIG. 3 shows a perspective view of a first contacting plate.
  • Fig. 1 shows a preferred embodiment of an inventive
  • the battery module 10 in a perspective view.
  • the battery module 10 includes:
  • Contact plates 12, 13 comprising a first and a second
  • a battery module 10 comprises at least two chambers 20 arranged next to one another and between the two contacting plates 12, 13, wherein at least one first chamber and at least one second chamber are provided.
  • the chambers 20 each comprise a plurality of battery cells 14 and at least one heat dissipation channel 18. Respectively one chamber 14 is assigned to a region of the first and a region of the second contacting plate 12, 13, the respective region being continuously electrically conductive and possibly opposite adjacent regions of the same contacting plate is electrically isolated.
  • the separate chambers 20 and the associated region-wise conductivity of the contacting plates allow a flexible electrical Interconnection (in series or in parallel) of battery modules associated chambers 20 with each other.
  • Fig. 2b shows a single battery cell 14, in a side view.
  • a battery cell 14 has a cell housing 14.1 and a longitudinal axis and two axially opposite ends.
  • the battery cell 14 is tubular, wherein longitudinal axes of battery cells 14 are parallel to each other.
  • the longitudinal axes of the battery cells 14 form axes of rotation or axes of symmetry of the battery cells 14.
  • a battery cell 14 has a positive pole 14.2 at the first end and a negative pole 14.3 at the second end.
  • the positive pole 14.2 is formed as a protrusion of an end face of the battery cell 14 at the first end.
  • the positive pole 14.2 is connected to the first contacting plate 12 and the negative pole 14.3 is connected directly to the second contacting plate 13 (see FIG. 1).
  • the cell housing 14.1 is connected to the negative pole 14.3 and is electrically conductive, wherein it is electrically insulated in a not mounted in the battery module 10 state of the battery cells 14 relative to the positive pole 14.2; This ensures the basic functionality of the battery.
  • the cell case 14. 1 is opposite to the first contacting plate 12 and thus
  • FIG. 2 a shows a perspective representation of a plurality of adjacently arranged battery cells 14 of a battery module 10.
  • the battery cells 14 are arranged such that i) an outer peripheral surface of a respective, of adjacent battery cells 14 completely surrounded, battery cell 14.5 externa ßere peripheral surfaces of at least four adjacent battery cells 14 touches, and
  • An incompletely surrounded by adjacent battery cells 14 (neighboring cells) battery cell 14.6 is located in an edge region of the battery cell space, wherein only in an environment of less than 360 ° to the battery cell 14.6 around neighboring cells are arranged.
  • each heat removal channel 18 is formed.
  • the respective contact areas limit and seal a respective heat removal channel 18.
  • Fig. 3 shows a first contacting plate 12 in a perspective view.
  • the first contacting plate 12 openings 12.1, at intersections of longitudinal axes of respective battery cells 14 with the first contacting plate 12th
  • the positive terminal 14.2 of a respective battery cell 14 projects into an opening 12.1 of the first contacting plate 12 in the axial direction housing facing away, whereby the positive pole 14.2 is frictionally and directly connected to the first contacting plate 12.
  • the positive pole 14.2 of a respective battery cell 14 is connected to the first contacting plate 12 via an inseparable connection, preferably by means of laser welding.
  • the first contacting plate openings 12.2 through which each of the cooling medium by means of a (not shown) circulation system to the respective heat removal channel 18 can be supplied or discharged from these.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriemodul (10) für ein Kraftfahrzeug umfassend: - zwei, zueinander parallel oder annähernd parallel angeordnete, Kontaktierungsplatten umfassend eine erste und eine zweite Kontaktierungsplatte (12, 13), und - eine Mehrzahl von Batteriezellen (14), die nebeneinander und zwischen den beiden Kontaktierungsplatten angeordnet sind, wobei - jeweils eine Batteriezelle (14) eine Längsachse und zwei axial gegenüberliegende Enden aufweist, - die Enden jeweils einer Batteriezelle (14) mit den Kontaktierungsplatten (12, 13) verbunden sind, und - die Batteriezellen (14) derart angeordnet sind, dass i) eine äu ßere Umfangsfläche jeweils einer, von benachbarten Batteriezellen (14) vollständig umgebenen, Batteriezelle (14) äu ßere Umfangsflächen von mindestens drei benachbarten Batteriezellen (14) berührt, und ii) eine äußere Umfangsfläche jeweils einer, von benachbarten Batteriezellen (14) unvollständig umgebenen, Batteriezelle (14) äußere Umfangsflächen von mindestens zwei benachbarten Batteriezellen (14) berührt.

Description

Batteriemodul und Batteriemodulstapel
für ein Kraftfahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriemodul für ein Kraftfahrzeug mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich Bauanordnung und Kühlung darin enthaltener Batteriezellen. Ferner betrifft die Erfindung einen Batteriemodulstapel für ein
Kraftfahrzeug und ein Kraftfahrzeug mit einem Batteriemodulstapel.
Eine Batterie wie sie in heutigen Anwendungen zum Antrieb eines Kraftahrzeugs, beispielsweise eines Elektrofahrzeugs oder Hybridfahrzeugs, häufig eingesetzt wird, besteht typischerweise aus Batterie-Einzelzellen. Mehrere solcher Einzelzellen sind jeweils elektrisch untereinander verbunden und zu der Batterie zusammengefasst. Beim Anordnen der Einzelzellen können jedoch Ineffizienzen hinsichtlich Nutzung des verfügbaren Raums und Kühlung der Einzelzellen auftreten, die bei einer
vorgegebenen Größe der Batterie deren Performance schmälern und die elektrische Reichweite des Fahrzeugs reduzieren können.
Aus der US 2009/0297892 A1 ist ein Batterie-Speichermodul mit einer Mehrzahl zylinderförmiger Zellen bekannt. Um die Zellpaketdichte zu erhöhen sind die Zellen in einer verschachtelten Modul-Konfiguration angeordnet, sodass benachbarte
Zellzentren gleichseitige Dreiecke bilden. Innerhalb jeweils eines Moduls und zwischen den Modulen sind Laschen zum Koppeln von Zellen und Modulen untereinander vorgesehen.
Die Verwendung von Laschen nimmt jedoch einen gewissen Raum in Anspruch, welcher den Zellen nicht mehr zur Verfügung steht, und erfordert zur Kühlung der Zellen den Einsatz separater Kühlmittelkanäle. Die Effizienz von Raumnutzung und Zellkühlung ist dadurch vermindert. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einer Batterie für ein Kraftfahrzeug zu beheben oder zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Konzept für ein Batteriemodul mit einer Mehrzahl von Batteriezellen und für einen
Batteriemodulstapel bereitzustellen, wobei die Effizienz der Raumnutzung durch die Batteriezellen und der Kühlung der Batteriezellen verbessert wird.
Voranstehende Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Demnach wird die Aufgabe durch ein Batteriemodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , durch einen Batteriemodulstapel mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem Batteriemodul beschrieben sind, auch im Zusammenhang mit dem Batteriemodulstapel oder dem Fahrzeug und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Gemäß einem Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein Batteriemodul, vorzugsweise für ein Kraftfahrzeug. Das Batteriemodul umfasst:
- zwei, zueinander parallel oder annähernd parallel angeordnete,
Kontaktierungsplatten umfassend eine erste und eine zweite Kontaktierungsplatte, und
- eine Mehrzahl von Batteriezellen, die nebeneinander und zwischen den beiden Kontaktierungsplatten angeordnet sind.
Jeweils eine Batteriezelle weist eine Längsachse und zwei axial gegenüberliegende Enden auf. Vorzugsweise kann die Batteriezelle ein Zellgehäuse aufweisen und rohrförmig oder etwa rohrförmig sein, wobei insbesondere Längsachsen von
Batteriezellen zueinander parallel oder näherungsweise parallel sein können. Die Längsachsen der Batteriezellen können Drehachsen oder Symmetrieachsen der Batteriezellen bilden.
Die Enden jeweils einer Batteriezelle sind mit den Kontaktierungsplatten verbunden, wobei jeweils eine Batteriezelle einen Pluspol am ersten Ende und einen Minuspol am zweiten Ende aufweisen kann und wobei vorzugsweise der Pluspol als eine Erhebung einer Stirnfläche der Batteriezelle an dem ersten Ende ausgebildet sein kann. Der Pluspol kann mit der ersten Kontaktierungsplatte und der Minuspol mit der zweiten Kontaktierungsplatte jeweils verbunden sein.
Die Batteriezellen sind derart angeordnet, dass
i) eine äußere Umfangsfläche jeweils einer, von benachbarten Batteriezellen vollständig umgebenen, Batteriezelle äußere Umfangsflächen von mindestens drei benachbarten Batteriezellen berührt, und
ii) eine äußere Umfangsfläche jeweils einer, von benachbarten Batteriezellen unvollständig umgebenen, Batteriezelle äußere Umfangsflächen von mindestens zwei benachbarten Batteriezellen berührt.
Die Bezeichnung einer Batteriezelle als vollständig umgeben von benachbarten Batteriezellen (Nachbarzellen) bedeutet, dass die Batteriezelle inmitten von
Nachbarzellen eingebettet ist, wobei sich in einem 360° Umfeld um die Batteriezelle herum Nachbarzellen befinden. Die von Nachbarzellen vollständig umgebene
Batteriezelle befindet sich nicht in einem Randbereich des Batteriezellenraums.
Demgegenüber bedeutet die Bezeichnung einer Batteriezelle als unvollständig umgeben (von Nachbarzellen), dass die Batteriezelle sich in einem Randbereich des Batteriezellenraums befindet, wobei lediglich in einem Umfeld von weniger als 360° um die Batteriezelle herum Nachbarzellen angeordnet sind. Dadurch hat diese
Batteriezelle weniger Nachbarzellen und damit weniger Kontakte zu Nachbarzellen.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch einen
Batteriemodulstapel, vorzugsweise für ein Kraftfahrzeug. Der Batteriemodulstapel umfasst mehrere axial aufeinander gestapelte, erfindungsgemäße Batteriemodule. Hierbei kann die erste Kontaktierungsplatte eines jeweiligen Batteriemoduls mit der zweiten Kontaktierungsplatte eines darüber liegenden Batteriemoduls
- übereinstimmen oder
- elektrisch verbunden sein.
Dadurch können aufeinander gestapelten Batteriemodule eines Batteriestapels elektrisch in Serie geschaltet sein oder werden. In dem vorliegenden Dokument sind die Bezeichnungen„oben",„unten",„darüber" oder „darunter" aus der Perspektive eines Betrachters aufzufassen, der seitlich auf eine Vorrichtung (Batteriezelle, Batteriemodul oder Batteriemodulstapel) blickt, sodass sich „oben" auf den Nordpol und„unten" auf den Südpol der jeweiligen Vorrichtung bezieht. Damit befinden sich einerseits das erste Ende und der Pluspol am Nordpol der Batteriezelle und andererseits das zweite Ende und der Minuspol am Südpol der Batteriezelle. Die Anordnung eines zweiten Batteriemoduls über einem ersten
Batteriemodul ist so zu verstehen, dass das zweite Batteriemodul an dem oder über dem Nordpol des ersten Batteriemoduls angeordnet ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise ein Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug, mit einem erfindungsgemäßen Batteriemodulstapel.
Die Merkmale i), ii) des Batteriemoduls bewirken die Effekte, dass einerseits
Batteriezellen raumsparend nebeneinander bzw. aneinander angeordnet sind und, dass andererseits ein gegenseitiger Wärmeausgleich zwischen sich berührenden Batteriezellen erzielt wird, insbesondere weil das Zellgehäuse jeweils einer
Batteriezelle aus einem thermisch leitenden Material hergestellt oder herstellbar ist, beispielsweise aus einem Metall oder Kunststoff. Ein Vorteil dieser Effekte besteht darin, dass der für die Batteriezellen verfügbare Raum mit hoher Effektivität und hoher Packungsdichte nutzbar ist, ohne redundante Zwischenräume; mit anderen Worten, die Batteriezellen sind raumoptimiert aufstellbar. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass eine ausgeglichene Temperierung der Batteriezellen erzielbar ist, ohne dass ein separater Kühlkanal benötigt oder verwendet wird. Durch den direkten Kontakt zwischen Kühlmittel und Batteriezellen, ohne separaten Kühlkanal, ist eine verbesserte Kühlungseffizienz der Batteriezellen ermöglicht oder gewährleistet.
Vorzugsweise kann eine äu ßere Umfangsfläche jeweils einer, von benachbarten Batteriezellen (Nachbarzellen) vollständig umgebenen, Batteriezelle äu ßere
Umfangsflächen von mindestens fünf, vorzugsweise von sechs, benachbarten
Batteriezellen (Nachbarzellen) berühren. Insbesondere kann die äußere
Umfangsfläche jeweils einer, von benachbarten Batteriezellen unvollständig
umgebenen, Batteriezelle äußere Umfangsflächen von mindestens drei oder vier benachbarten Batteriezellen berühren. Vorteilhafterweise nehmen mit zunehmender Zahl berührter Nachbarzellen
Raumersparnis und Packungsdichte der Batteriezellen zu. Die maximale Zahl von Nachbarzellen, die von einer Batteriezelle berührt werden können, ist sechs (bei gleichem Durchmesser involvierter Batteriezellen). Folglich ist die maximale
Packungsdichte bzw. Raumersparnis erreicht, wenn eine Batteriezelle sechs
Nachbarzellen berührt.
Das Zellgehäuse kann mit dem Minuspol verbunden und elektrisch leitend sein, wobei es in einem nicht in dem Batteriemodul montierten Zustand der Batteriezellen gegenüber der Pluspol elektrisch isoliert sein muss, um die grundsätzliche
Funktionsfähigkeit der Batterie zu gewährleisten.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung können der Pluspol mit der ersten Kontaktierungsplatte und der Minuspol mit der zweiten Kontaktierungsplatte jeweils direkt verbunden sein. Hierbei ist eine direkte Verbindung als eine unmittelbare, unvermittelte Verbindung ohne Zwischenelement aufzufassen. Eine Verbindung zwischen Pluspol und erster Kontaktierungsplatte über ein dazwischen angeordnetes Zwischenelement, beispielsweise eine Feder, ist nicht als eine direkte Verbindung aufzufassen.
Dieses Merkmal bewirkt den technischen Effekt, dass ein elektrischer Strom auf einem Strompfad zwischen Pluspol und der ersten Kontaktierungsplatte verlustfrei oder mit nur geringen Leitungsverlusten fließen kann. Mit anderen Worten, der Strompfad weist eine hohe elektrische Leitfähigkeit bzw. einen niedrigen elektrischen Widerstand auf. Der genannte Effekt hat den Vorteil einer verbesserten Batterieperformance und einer höheren elektrischen Reichweite des Fahrzeugs in welchem die Batterie verbaut ist. Batterien, bei denen Pluspol und erste Kontaktierungsplatte nicht direkt sondern mittelbar, beispielsweise über eine Kontaktfeder, verbunden sind weisen
demgegenüber höhere Leitungsverluste auf.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann gewährleistet sein dass, insbesondere in einem in dem Batteriemodul montierten Zustand der Batteriezelle, das Zellgehäuse gegenüber der ersten Kontaktierungsplatte elektrisch isoliert ist, und damit vorzugsweise gegenüber dem Pluspol elektrisch isoliert ist, wodurch Pluspol und Minuspol einer Batteriezelle in einem in dem Batteriemodul montierten Zustand der Batteriezelle voneinander elektrisch isoliert sind. Durch die Isolation der ersten
Kontaktierungsplatte gegenüber dem Zellgehäuse ist auch der Minuspol der
Batteriezelle gegenüber der ersten Kontaktierungsplatte elektrisch isoliert.
Dieses Merkmal bewirkt den Effekt einer einfachen Struktur des Batteriemoduls, da keine Maßnahmen oder zumindest keine aufwändigen oder kostspieligen Maßnahmen zur Isolation des Zellgehäuses gegenüber der ersten Kontaktierungsplatte nötig sind. Der genannte Effekt hat den Vorteil einer Reduktion der Komplexität, der Baukosten und des Montageaufwands für das Batteriemodul.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann bei einem Batteriemodul vorgesehen sein, dass der Pluspol jeweils einer Batteriezelle mit der ersten
Kontaktierungsplatte untrennbar verbunden ist. Eine untrennbare Verbindung ist herstellbar beispielsweise mittels Laserschweißen, also einer
Laserschweißverbindung, oder mittels Bonden, oder mittels einer Pressverbindung, oder einer Stoßverbindung.
Die untrennbare (nicht lösbare) Verbindung hat den Effekt, dass die Verluste des elektrischen Stroms auf dem Strompfad zwischen Pluspol und der ersten
Kontaktierungsplatte weiter reduziert sind, da vorzugsweise die Kontaktfläche erhöht ist und der Übergangswiderstand zwischen, über eine untrennbare Verbindung sich kontaktierenden, Elementen geringer als bei locker aneinander anliegenden Elementen ist. Der genannte Effekt hat den Vorteil einer weiteren Verbesserung der
Batterieperformance und Erhöhung der elektrischen Reichweite des Fahrzeugs.
Alternativ zur untrennbaren Verbindung kann auch eine lösbare elektrische Verbindung zum Einsatz kommen, beispielsweise eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung, sofern ausreichend hohe mechanische Kräfte auf die zu verbindenden Elemente wirken und/oder die Kontaktfläche hoch ist. Dann kann vorteilhafterweise der Kontaktwiderstand oder Übergangswiderstand ebenfalls reduziert werden.
Vorzugsweise kann hierzu eine Steckverbindung verwendet werden.
Zur Realisierung einer formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung kann die erste Kontaktierungsplatte Öffnungen aufweisen, vorzugsweise an Schnittpunkten von Längsachsen jeweiliger Batteriezellen mit der ersten Kontaktierungsplatte. Ergänzend dazu kann der Pluspol jeweils einer Batteriezelle in jeweils eine Öffnung der ersten Kontaktierungsplatte in die axiale Richtung gehäuseabgewandt hineinragen, wodurch der Pluspol mit der ersten Kontaktierungsplatte kraftschlüssig und direkt verbunden ist.
Vorzugsweise kann eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung als eine Steckverbindung mit einem Buchsenstecker und einem in den Buchsenstecker steckbaren Stiftstecker ausgebildet sein, wobei der Pluspol jeweils einer Batteriezelle den Stiftstecker und die Öffnung der ersten Kontaktierungsplatte den Buchsenstecker bilden. Der als Öffnung ausgebildete Buchsenstecker kann im einfachsten Fall einen glatten Rand haben (gewöhnliche Ausführungsform oder Normalfall einer Öffnung bzw. eines Lochs).
Alternativ kann, bei einem glatten Öffnungsrand, der Buchsenstecker einen
Innendurchmesser haben, der geringfügig kleiner als ein Au ßendurchmesser des Stiftssteckers ist, oder die lateralen Flanken des Pluspol können in axialer Richtung leicht schräg sein, sodass der Pluspol einen sich nach oben verjüngenden Kegelstumpf bildet.
Gemäß beiden Ausführungsformen der Steckverbindung ist gewährleistet, dass i) der Stiftsstecker in einem Kontaktbereich mit dem Buchsenstecker Radialkräfte auf den Buchsenstecker ausübt, und/oder ii) der Kontaktbereich eine große Kontaktfläche aufweist, wodurch der elektrische Kontakt der Steckverbindung verbessert bzw. der entsprechende Übergangswiderstand reduziert ist.
Alternativ kann ein Buchsenstecker (Öffnung der ersten Kontaktierungsplatte) einen aus flexiblen, elastischen Lamellen gebildeten Öffnungsrand aufweisen, sodass beim Einführen des Stiftssteckers in den Buchsenstecker die Lamellen elastisch gespreizt werden, aufgrund ihrer Elastizität eine radiale Kraft auf den Stiftsstecker ausüben und damit den Stiftsstecker in dem Buchsenstecker mechanisch in axialer Richtung arretieren oder fixieren. Trotz Arretierung gewährleistet die Elastizität der Lamellen einen gewissen axialen Bewegungsspielraum für den Stiftsstecker bzw. den Pluspol der Batteriezellen. Die von Lamellen auf den Stiftsstecker ausgeübte Kraft und die große Kontaktfläche bewirken eine Reduktion des elektrischen Übergangswiderstands der
Steckverbindung, d.h. des Übergangswiderstandes zwischen Minuspol und der zweiten Kontaktierungsplatte, womit der Vorteil einer Verbesserung der Batterieperformance bzw. einer Erhöhung der elektrischen Reichweite des Fahrzeugs einher geht.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann ein Batteriemodul ein elektrisch nicht leitendes, vorzugsweise elastisches, Isolationselement umfassen, das zwischen dem Zellgehäuse jeweils einer Batteriezelle und der ersten Kontaktierungsplatte angeordnet ist.
Das Isolationselement bewirkt, aufgrund seiner elektrisch isolierenden Eigenschaft und seiner Lage, dass das Zellgehäuse gegenüber der ersten Kontaktierungsplatte elektrisch isoliert ist. Diese Wirkung hat den Vorteil, dass einerseits
Herstellungstoleranzen für die Batteriezellen und Kontaktierungsplatten, und andererseits Montagetoleranzen hinsichtlich Anordnung bzw. Positionierung der Bauteile des Batteriemoduls zugelassen werden können. Das hängt damit zusammen, dass die Wahrscheinlichkeit für einen versehentlichen, durch Herstellungs- oder Montagetoleranzen bedingten, elektrischen Kontakt zwischen der ersten
Kontaktierungsplatte und dem Zellgehäuse einer jeweiligen Batteriezelle, durch das Isolationselement erheblich reduziert werden kann. Dadurch können vorteilhafterweise die Kosten für Herstellung und Montage des Batteriemoduls und/oder
Batteriemodulstapels reduziert werden.
Vorzugsweise kann ein Isolationselement plattenförmig, insbesondere als ein
Elastomer oder ein elastisches Membran, ausgebildet sein. Alternativ kann das Isolationselement auch ringförmig ausgebildet sein, beispielsweise in Gestalt eines Isolationsrings bzw. einer Mehrzahl von Isolationsringen, und kann an dem ersten Ende einer jeweiligen Batteriezelle um den Pluspol herum angeordnet sein.
Die Elastizität eines plattenförmigen oder ringförmigen Isolationselements bewirkt vorteilhafterweise, dass bei der Montage des Batteriemoduls die erste
Kontaktierungsplatte gegen die Batteriezellen eingedrückt werden kann, bis eine sichere und stabile Struktur erzielt ist, ohne eine versehentliche Kontaktierung des Zellgehäuses einer jeweiligen Batteriezelle durch die erste Kontaktierungsplatte befürchten zu müssen.
Vorzugsweise können laterale Ausdehnungen eines, insbesondere plattenförmigen, Isolationselements lateralen Ausdehnungen der ersten oder zweiten
Kontaktierungsplatte gleichen oder näherungsweise gleichen. Das bewirkt den Effekt, dass das Isolationselement den gesamten Zwischenraum zwischen den Batteriezellen unter ersten Kontaktierungsplatte abdeckt. Dieser Effekt kann vorteilhafterweise eine Erleichterung und Vereinfachung der Montage des Batteriemoduls bewirken, sowie eine Erhöhung der elektrischen Sicherheit aufgrund einer Reduktion der
Wahrscheinlichkeit unerwünschter elektrischer Kontakte bzw. Kurzschlüsse.
Vorzugsweise kann ein Isolationselement Öffnungen aufweisen, insbesondere an Schnittpunkten der Längsachsen jeweiliger Batteriezellen mit dem Isolationselement, sodass jeweils eine Öffnung des Isolationselements sich über dem Pluspol jeweils einer Batteriezelle befindet, wodurch der Pluspol durch die Öffnung hindurchgeführt werden kann. Dies bewirkt vorteilhafterweise eine Erleichterung und Vereinfachung der Montage des Batteriemoduls sowie eine Erhöhung der elektrischen Sicherheit.
Vorteilhafterweise kann ein Pluspol jeweils einer Batteriezelle durch jeweils eine Öffnung des Isolationselements hindurch in die axiale Richtung gehäuseabgewandt hinausragen. Dass bewirkt den Effekt, dass das Zellgehäuse durch das
Isolationselement von der ersten Kontaktierungsplatte getrennt und damit elektrisch isoliert ist.
Bei der Montage eines Batteriemodulstapels kann dieser axial zusammen gepresst werden. Dadurch kann die formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung mittels der geschilderten Steckverbindungen hergestellt werden. Das Isolationselement kann hinsichtlich Form und Ausdehnung exakt oder näherungsweise mit der ersten
Kontaktierungsplatte übereinstimmen, sodass die Montage eines Batteriemoduls und/oder Batteriemodulstapels folgende Schritte umfassen kann: a) Bereitstellen einer zweiten Kontaktierungsplatte, oder Auflegen der zweiten Kontaktierungsplatte auf die erste Kontaktierungsplatte eines darunter liegenden Batteriemoduls, für die Montage eines ersten Batteriemoduls; b) Aufstellen mehrerer Batteriezellen etwa senkrecht auf die Kontaktierungsplatte und etwa achsparallel auf die zweite Kontaktierungsplatte, sodass der Minuspol jeweils einer Batteriezellen die zweite Kontaktierungsplatte elektrisch kontaktiert;
c) direktes Verbinden der Minuspole der Batteriezellen mit der zweiten
Kontaktierungsplatte, insbesondere mittels einer nicht lösbaren Verbindung, vorzugsweise mittels Laserschweißen;
d) Auflegen des plattenförmigen Isolationselements lose auf die Batteriezellen, sodass die Pluspole der Batteriezellen in die Öffnungen des Isolationselements eindringen können und/oder eindringen;
e) Auflegen der ersten Kontaktierungsplatte lose auf das plattenförmige
Isolationselement, wobei die Pluspole der Batteriezellen in die Öffnungen der ersten Kontaktierungsplatte eindringen können oder eindringen;
f) Anpressen der ersten Kontaktierungsplatte axial an die zweite
Kontaktierungsplatte;
g) Wiederholen der vorhergehenden Schritte für das zweite sowie für jedes
weitere Batteriemodul, das hinzugefügt werden soll.
Das axiale Zusammenpressen im Schritt f) des in den Schritten a) bis e) erhaltenen Gebildes ermöglicht, dass der Pluspol jeweils einer Batteriezelle mit der zweiten Kontaktierungsplatte elektrisch leitend und direkt und/oder untrennbar bzw. nur schwer trennbar verbunden wird.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann in dem Schritt c) die
Verbindung zwischen dem Minuspol jeweils einer Batteriezelle und der zweiten Kontaktierungsplatte als eine Steckverbindung ausgeführt werden, als Alternative zu einer Verbindung mittels Schweißen, insbesondere Laserschweißen. Hierzu kann die zweite Kontaktierungsplatte Öffnungen aufweisen und der Minuspol der Batteriezelle kann als eine Erhebung der Stirnfläche der Batteriezelle an ihrem zweiten Ende ausgebildet sein, analog zum Pluspol. Ferner gilt für diese Steckverbindung das zuvor Gesagte für die Steckverbindung zwischen dem Pluspol und der ersten
Kontaktierungsplatte. Vorteilhafterweise können bei einer derartigen Realisierung die Montage des Batteriemoduls und/oder Batteriemodulstapels erheblich vereinfacht und damit verbundene Kosten erheblich reduziert werden. In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann bei einem Batteriemodul vorgesehen sein, dass der Pluspol jeweils einer Batteriezelle über das erste Ende, vorzugsweise auch über das Isolationselement, in eine axiale Richtung
gehäuseabgewandt hinausragt. Das bewirkt den Effekt, dass die, den Pluspol darstellende, Erhebung der Stirnfläche einer jeweiligen Batteriezelle an ihrem ersten Ende die erste Kontaktierungsplatte in axialer Richtung mechanisch stützt und zugleich einen Abstandhalter zwischen der ersten Kontaktierungsplatte und dem Zellgehäuse bildet. Das Zellgehäuse ist damit gegenüber der ersten Kontaktierungsplatte beabstandet und folglich auch elektrisch isoliert. Der genannte Effekt hat den Vorteil einer, einfach und preisgünstig erzielbaren, Reduktion der Komplexität und des Montageaufwands sowie der damit verbundenen Kosten für die Montage des
Batteriemoduls.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann eine erste und/oder zweite Kontaktierungsplatte jeweils bereichsweise oder durchgehend elektrisch leitend sein. Das bewirkt den Effekt, dass Batteriezellen bereichsweise oder durchgehend parallel schaltbar oder geschaltet sind. Der Effekt hat den Vorteil, dass Batteriezellen entsprechender Bereiche in unterschiedlichen und separaten Gruppen oder Kammern aufstellbar oder zusammenfassbar sind, um entsprechende Gruppen oder Kammern unabhängig voneinander elektrisch schalten zu können, beispielsweise
bedarfsabhängig elektrisch parallel oder in Serie.
Falls die erste und die zweite Kontaktierungsplatte jeweils durchgehend elektrisch leitend sind, dann sind alle dazwischenliegenden Batteriezellen durchgehend parallel geschaltet.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann eine erste und/oder zweite Kontaktierungsplatte elastisch sein und vorzugsweise aus einem leitfähigen und elastischen Material bestehen, insbesondere einem Metall oder Kunststoff, wobei das Material nach einer Verformung und nach Rücknahme der Verformungskraft in seine ursprüngliche Lage zurückgekehrt. Die erste und/oder zweite Kontaktierungsplatte kann in einem Kontaktbereich mit der Batteriezelle eine elastische Membran umfassen, das gegebenenfalls in einer der Batteriezelle abgewandten Richtung gewölbt ist und möglicherweise eine Öffnung aufweist. Zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit kann die erste und/oder zweite Kontaktierungsplatte in dem Kontaktbereich mit einer, die elektrische Leitfähigkeit verbessernde, Kontaktpaste eingeschmiert sein, die beispielsweise Kupfer-, Aluminium- oder Graphit- Pigmente umfasst.
Die Weiterbildung bewirkt den Effekt eines möglichen Ausgleichs thermischer oder toleranzbedingter Schwankungen einer axialen Länge jeweils einer Batteriezelle, vorzugsweise bei gleichzeitiger Reduktion des Übergangswiderstands im
Kontaktbereich. Diese Wirkung hat den Vorteil, dass
a) Herstellungstoleranzen für Batteriezellen und Kontaktierungsplatten, und/oder Montagetoleranzen, hinsichtlich Anordnung bzw. Positionierung der Bauteile des Batteriemoduls zugelassen werden können, und/oder
b) eine verbesserte Batterieperformance und eine höhere elektrische Reichweite des Fahrzeugs erzielbar sind, ohne aufwändige Schweißung zwischen einer Batteriezelle und einer Kontaktierungsplatte.
Dadurch können vorteilhafterweise die Kosten für Herstellung und Montage des Batteriemoduls und/oder Batteriemodulstapels erheblich reduziert werden.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann die äußere Umfangsfläche einer Batteriezelle die Umfangsfläche einer benachbarten Batteriezelle in einem linienförmigen oder streifenförmigen Kontaktbereich berühren. Insbesondere treten der linienförmigen Kontaktbereich im Idealfall und der streifenförmige Kontaktbereich in der Praxis auf. Der Kontaktbereich kann entlang seines Verlaufs Unterbrechungen aufweisen und daher aus aufeinanderfolgenden, linienförmigen oder streifenförmigen Kontaktbereichen bestehen, aufgrund möglicher Unebenheiten der Umfangsfläche einer Batteriezelle. Mit zunehmender Breite des Kontaktbereichs nimmt die Effektivität des Wärmeausgleichs zwischen sich kontaktierenden Batteriezellen zu.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann jeweils ein Wärmeabführkanal gebildet sein zwischen einander zugewandten, von linienförmigen oder
streifenförmigen Kontaktbereichen begrenzten Bereichen äu ßerer Umfangsflächen benachbarter, sich berührender Batteriezellen. Die entsprechenden Kontaktbereiche können jeweils einen Wärmeabführkanal begrenzen und vorzugsweise abdichten. Möglicherweise kann ein Kontaktbereich undicht sein, sodass ein in einem
Wärmeabführkanal zirkulierendes Kühlmedium in einen benachbarten
Wärmeabführkanal einfließt. Das Kühlmedium kann insbesondere eine Kühlflüssigkeit oder möglicherweise Luft umfassen oder sein. Die Weiterbildung bewirkt den Effekt eines unmittelbaren Kontakts zwischen
Kühlmedium und Batteriezellen, sowie zwischen benachbarten, unmittelbar untereinander Wärme austauschenden Batteriezellen, ohne dass ein separater Kühlkanal benötigt oder verwendet wird. Ein Vorteil dieses Effekts ist eine effiziente, gleichmäßige Kühlung der Batteriezellen. Ein weiterer Vorteil ist eine Vereinfachung der Kühlkonstruktion (ein separater Kühlkanal entfällt) und eine damit verbundene Material- und Kostenersparnis.
Vorzugsweise kann der jeweilige Wärmeabführkanal von dem Kühlmedium durchströmbar sein, zum Kühlen anliegender Batteriezellen. Hierzu kann das
Kühlmedium in den Wärmeabführkanal hineingepumpt oder eingepresst und am Ende des Wärmeabführkanals von dort ausgeführt werden. Vorteilhafterweise fördert die Zirkulation des Kühlmediums die Kühlung der Batteriezellen.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann ein Batteriemodul ein
Zirkulationssystem umfassen, mittels welchem das Kühlmedium jeweils einem Wärmeabführkanal zuführbar ist und aus diesem abführbar ist. Vorteilhafterweise ermöglicht das Zirkulationssystem einen autonomen oder autarken Betrieb des Batteriemoduls und/oder Batteriemodulstapels.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann ein Batteriemodul mindestens zwei, nebeneinander und zwischen den beiden Kontaktierungsplatten angeordnete, Kammern umfassen, wobei mindestens eine erste Kammer und mindestens eine zweite Kammer vorgesehen sind. Die Kammern können jeweils eine Mehrzahl von Batteriezellen und mindestens einen Wärmeabführkanal umfassen. Jeweils eine Kammer kann einem Bereich der ersten und einem Bereich der zweiten
Kontaktierungsplatte zugeordnet sein, wobei der jeweilige Bereich durchgehend elektrisch leitend und gegebenenfalls gegenüber benachbarten Bereichen derselben Kontaktierungsplatte elektrisch isoliert ist.
Vorteilhafterweise ermöglichen die separaten Kammern und die damit verbundene, bereichsweise Leitfähigkeit der Kontaktierungsplatten eine flexible elektrische Verschaltung (in Serie oder parallel) von Batteriemodulen dazugehörender Kammern untereinander. Vorzugsweise kann jeweils eine Kammer eine Wand umfassen, die in der Kammer angeordnete Batteriezellen lateral umlaufend und einschließend umschließt. Die Wand kann vorzugsweise hergestellt sein aus einem thermisch leitenden und insbesondere elektrisch isolierenden Material, vorzugsweise aus Kunststoff.
Die Eigenschaften der Wand bewirken den Effekt eines Wärmeaustauschs zwischen benachbarten Kammern, wobei in jeweils einer Kammer gruppierte oder
zusammengefasste Batteriezellen unabhängig voneinander elektrisch geschaltet werden können. Der Vorteil dieses Effekts ist eine gleichmäßigere Kühlung oder Temperierung der Kammern und darin eingeschlossener Batteriezellen unter
Beibehaltung der Flexibilität hinsichtlich einer elektrischen Verschaltung der Kammern, beispielsweise bedarfsabhängig parallel oder in Serie.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann ein Zirkulationssystem dazu ausgebildet sein das Kühlmedium derart zu bewegen oder zu zirkulieren, dass das Kühlmedium der ersten Kammer zugeführt wird, aus dieser abgeführt und der zweiten Kammer zugeführt wird, und aus dieser wieder abgeführt wird. Sofern mehrere Wärmeabführkanäle in jeweils einer Kammer vorgesehen sind, so bewegt sich bzw. fließt das Kühlmedium durch die Wärmeabführkanäle der betreffenden Kammer einheitlich in eine Richtung. Das bewirkt den Effekt eines geschlossenen
Kühlkreislaufs, wobei das Kühlmedium durch die Kammern hindurch und zwischen den Kammern zirkuliert. Der Effekt hat den Vorteil, dass damit eine kompakte Bauweise des Batteriemoduls oder Batteriemodulstapels und/oder eine gleichmäßige
Temperierung der Batteriezellen ermöglicht werden.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann eine erste und/oder zweite Kontaktierungsplatte Öffnungen aufweisen, durch welche jeweils das Kühlmedium mittels des Zirkulationssystems den jeweiligen Wärmeabführkanälen zuführbar oder aus diesen abführbar ist. Das bewirkt den vorteilhaften Effekt, dass damit das
Zirkulationssystem oder der Kühlkreislauf funktionsfähig und betriebsbereit ist.
Vorzugsweise können Anschlüsse vorgesehen sein mittels welchen das Kühlmedium einer Kammer zuführbar und/oder aus dieser abführbar ist. Die Anschlüsse können oberhalb der ersten oder unterhalb der zweiten Kontaktierungsplatte angeordnet sein. Das bewirkt den vorteilhaften Effekt einer kompakten Bauweise des Batteriemoduls oder Batteriemodulstapels, weil das Zirkulationssystem bzw. der Kühlkreislauf und das Batteriemodul gemeinsam eine abgeschlossene, autonome oder autarke Einheit bilden, die in ein Batteriegehäuse bzw. Gesamtgehäuse unterbringbar ist.
Vorzugsweise können die Anschlüsse einen Zulauf oder mehrere, beispielsweise mindestens zwei, fünf oder zehn, Zuläufe umfassen, zum Zuführen der Kühlflüssigkeit in jeweils eine Kammer. Zudem die Anschlüsse einen Ablauf oder mehrere, vorzugsweise mindestens zwei, fünf oder zehn, Abläufe umfasst, zum Abführen des Kühlmediums von jeweils einer Kammer. Eine hohe Zahl von Anschlüssen bewirkt den Effekt einer starken bzw. feinen Verzweigung des Kühlkreislaufs. Der Vorteil dieses Effekts ist eine gute und gleichmäßige Verteilung der Wärmeabfuhr von den
Batteriezellen und eine gleichmäßige Temperierung der Batteriezellen.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann in jeweils einem
Wärmeabführkanal ein Füllmaterial einbringbar oder eingebracht sein. Das
eingebrachte Füllmaterial bewirkt den Effekt
i) einer Reduktion des Strömungsquerschnitts in dem Wärmeabführkanal, was vorzugsweise mit einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des
Kühlmediums in dem Wärmeabführkanal einhergeht, und/oder
ii) einer Reduktion der Menge des benötigten, zirkulierenden Kühlmediums.
Der Effekt i) hat den Vorteil einer verbesserten Kühleffizienz für die Batteriezellen, und der Effekt ii) hat den Vorteil einer Material- und Kostenersparnis.
Vorzugsweise kann das Füllmaterial eine axiale Stange, oder Hohlkugeln aus Glas oder Kunststoff umfassen. Das hat den Vorteil einer konstruktiv einfachen und preiswerten Möglichkeit zur Erhöhung der Kühleffizienz und zur Materialersparnis.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann ein Zirkulationssystem einen Wärmetauscher oder eine Kühlvorrichtung umfassen, zum Abkühlen des
Kühlmediums. Der Wärmetauscher kann in einem Innenbereich des Batteriemoduls oder Batteriemodulstapels angeordnet sein, beispielsweise in einem lateralen Bereich des Innenbereichs. Bei einem Batteriemodulstapel mit mehreren Batteriemodulen kann das Kühlmedium in das erste Batteriemodul eingeführt und aus dem axial
gegenüberliegenden Batteriemodul abgeführt werden, wobei die abgeführte Flüssigkeit durch den Wärmetauscher zirkuliert und dort abgekühlt wird. Das so gebildete
Zirkulationssystem einschließlich Wärmetauscher bewirkt den Vorteil eines erhöhten Kühleffekts und einer kompakten Bauweise des Batteriemoduls oder
Batteriemodulstapels.
Das Zirkulationssystem funktioniert auch dann, wenn der Batteriemodulstapel ein einziges Batteriemodul oder wenn jeweils ein Batteriemodul eine einzige Kammer umfasst.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann eine Öffnung der zweiten Kontaktierungsplatte oder des Isolationselements jeweils direkt oder unmittelbar an dem jeweiligen Wärmeabführkanal anliegen. Das bewirkt den vorteilhaften Effekt, dass ein Ausströmen von Kühlmedium beim Übergang in den Wärmeabführkanal verhindert werden kann. Insbesondere das Isolationselement erfüllt eine abdichtende Aufgabe, ähnlich einer Dichtung zwischen Komponenten eines Systems von Fluidleitungen.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann das Batteriemodul oder der Batteriemodulstapel ein Batteriegehäuse (Gesamtgehäuse) umfassen, vorzugsweise aus Aluminium, zum Unterbringen des Batteriemoduls oder Batteriemodulstapels. Das hat den Vorteil einer verbesserten und erleichterten Handhabung des Batteriemoduls und/oder Batteriemodulstapels.
Vorzugsweise kann ein Batteriemodul oder Batteriemodulstapel elektrisch nichtleitende und gegebenenfalls mechanisch schockdämpfende Isolationsringe umfassen, welche den Batteriemodulstapel umfassend einschließen, die Kontaktierungsplatten gegenüber dem Batteriegehäuse elektrisch isolieren und einen Bewegungsspielraum für Batteriekomponenten gegenüber dem Batteriegehäuse reduzieren oder verhindern. Das hat den Vorteil, dass dadurch ein elektrisch sicherer Betrieb und eine verbesserte mechanische Stabilität und Erschütterungsfestigkeit ermöglicht oder gewährleistet werden.
Das Fahrzeug weist dieselben Vorteile auf, die bereits voranstehend bezüglich des erfindungsgemäßen Batteriemoduls und Batteriemodulstapels beschrieben sind. Ein erfindungsgemäßes Batteriemodul wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
Figur 1 in einer perspektivischen Darstellung eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls,
Figur 2a in einer perspektivischen Darstellung eine Mehrzahl nebeneinander angeordneter Batteriezellen eines Batteriemoduls,
Figur 2b in einer Seitenansicht eine einzelne Batteriezelle,
Figur 3 in einer perspektivischen Darstellung eine erste Kontaktierungsplatte.
Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den gezeigten Figuren jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Batteriemoduls 10, in einer perspektivischen Darstellung. Das Batteriemodul 10 umfasst:
- zwei, zueinander parallel oder annähernd parallel angeordnete,
Kontaktierungsplatten 12, 13 umfassend eine erste und eine zweite
Kontaktierungsplatte, und
- eine Mehrzahl von Batteriezellen 14, die nebeneinander und zwischen den beiden Kontaktierungsplatten 12, 13 angeordnet sind.
Ein Batteriemodul 10 umfasst mindestens zwei, nebeneinander und zwischen den beiden Kontaktierungsplatten 12, 13 angeordnete, Kammern 20, wobei mindestens eine erste Kammer und mindestens eine zweite Kammer vorgesehen sind. Die Kammern 20 umfassen jeweils eine Mehrzahl von Batteriezellen 14 und mindestens einen Wärmeabführkanal 18. Jeweils eine Kammer 14 ist einem Bereich der ersten und einem Bereich der zweiten Kontaktierungsplatte 12, 13 zugeordnet, wobei der jeweilige Bereich durchgehend elektrisch leitend und gegebenenfalls gegenüber benachbarten Bereichen derselben Kontaktierungsplatte elektrisch isoliert ist.
Vorzugsweise ermöglichen die separaten Kammern 20 und die damit verbundene, bereichsweise Leitfähigkeit der Kontaktierungsplatten eine flexible elektrische Verschaltung (in Serie oder parallel) von Batteriemodulen dazugehörender Kammern 20 untereinander.
Fig. 2b zeigt eine einzelne Batteriezelle 14, in einer Seitenansicht. Jeweils eine Batteriezelle 14 weist ein Zellgehäuse 14.1 sowie eine Längsachse und zwei axial gegenüberliegende Enden auf. Die Batteriezelle 14 ist rohrförmig, wobei Längsachsen von Batteriezellen 14 zueinander parallel sind. Die Längsachsen der Batteriezellen 14 bilden Drehachsen oder Symmetrieachsen der Batteriezellen 14.
Jeweils eine Batteriezelle 14 weist einen Pluspol 14.2 am ersten Ende und einen Minuspol 14.3 am zweiten Ende auf. Der Pluspol 14.2 ist als eine Erhebung einer Stirnfläche der Batteriezelle 14 an dem ersten Ende ausgebildet.
Der Pluspol 14.2 ist mit der ersten Kontaktierungsplatte 12 und der Minuspol 14.3 ist mit der zweiten Kontaktierungsplatte 13 jeweils direkt verbunden (siehe Fig. 1 ).
Das Zellgehäuse 14.1 ist mit dem Minuspol 14.3 verbunden und ist elektrisch leitend, wobei es in einem nicht in dem Batteriemodul 10 montierten Zustand der Batteriezellen 14 gegenüber der Pluspol 14.2 elektrisch isoliert ist; dadurch ist die grundsätzliche Funktionsfähigkeit der Batterie gewährleistet.
In dem in dem Batteriemodul 10 montierten Zustand der Batteriezelle 14 ist das Zellgehäuse 14.1 gegenüber der ersten Kontaktierungsplatte 12 und damit
vorteilhafterweise auch gegenüber dem Pluspol 14.2 elektrisch isoliert, wodurch Pluspol 14.2 und Minuspol 14.3 einer jeweiligen Batteriezelle 14 in einem in dem Batteriemodul 10 montierten Zustand der Batteriezelle 14 voneinander elektrisch isoliert sind. Durch die Isolation der ersten Kontaktierungsplatte 12 gegenüber dem Zellgehäuse 14.1 ist auch der Minuspol 14.3 der Batteriezelle 14 gegenüber der ersten Kontaktierungsplatte 12 elektrisch isoliert.
Fig. 2a zeigt in einer perspektivischen Darstellung eine Mehrzahl nebeneinander angeordneter Batteriezellen 14 eines Batteriemoduls 10. Die Batteriezellen 14 sind derart angeordnet, dass i) eine äußere Umfangsfläche jeweils einer, von benachbarten Batteriezellen 14 vollständig umgebenen, Batteriezelle 14.5 äu ßere Umfangsflächen von mindestens vier benachbarten Batteriezellen 14 berührt, und
ii) eine äußere Umfangsfläche jeweils einer, von benachbarten Batteriezellen 14 unvollständig umgebenen, Batteriezelle 14.6 äu ßere Umfangsflächen von mindestens zwei benachbarten Batteriezellen 14 berührt.
Eine von benachbarten Batteriezellen 14 (Nachbarzellen) vollständig umgebene Batteriezelle 14.5 ist inmitten von Nachbarzellen eingebettet, wobei sich in einem 360° Umfeld um die Batteriezelle 14.5 herum Nachbarzellen befinden.
Eine äu ßere Umfangsfläche jeweils einer in Fig. 2a gezeigten, von benachbarten Batteriezellen 14 vollständig umgebenen Batteriezelle 14.5, berührt äußere
Umfangsflächen von sechs benachbarten Batteriezellen 14.
Eine von benachbarten Batteriezellen 14 (Nachbarzellen) unvollständig umgebene Batteriezelle 14.6 befindet sich in einem Randbereich des Batteriezellenraums, wobei lediglich in einem Umfeld von weniger als 360 ° um die Batteriezelle 14.6 herum Nachbarzellen angeordnet sind.
Eine äu ßere Umfangsfläche jeweils einer in Fig. 2a gezeigten, von benachbarten Batteriezellen 14 unvollständig umgebenen Batteriezelle 14.6, berührt äu ßere
Umfangsflächen von drei benachbarten Batteriezellen 14.
Zwischen einander zugewandten, von linienförmigen oder streifenförmigen
Kontaktbereichen begrenzten Bereichen äußerer Umfangsflächen benachbarter, sich berührender Batteriezellen 14, ist jeweils ein in Fig. 2a gezeigter Wärmeabführkanal 18 gebildet. Die entsprechenden Kontaktbereiche begrenzen und dichten ab jeweils einen Wärmeabführkanal 18.
Fig. 3 zeigt eine erste Kontaktierungsplatte 12 in einer perspektivischen Darstellung. Zur Realisierung einer formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung zwischen dem Pluspol 14.2 einer Batteriezelle 14 und der ersten Kontaktierungsplatte 12 weist die erste Kontaktierungsplatte 12 Öffnungen 12.1 auf, an Schnittpunkten von Längsachsen jeweiliger Batteriezellen 14 mit der ersten Kontaktierungsplatte 12.
Ergänzend dazu ragt der Pluspol 14.2 jeweils einer Batteriezelle 14 in jeweils eine Öffnung 12.1 der ersten Kontaktierungsplatte 12 in die axiale Richtung gehäuseabgewandt hinein, wodurch der Pluspol 14.2 mit der ersten Kontaktierungsplatte 12 kraftschlüssig und direkt verbunden ist. Ergänzend zu oder anstelle einer formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung ist der Pluspol 14.2 jeweils einer Batteriezelle 14 mit der ersten Kontaktierungsplatte 12 über eine untrennbare Verbindung verbunden, vorzugsweise mittels Laserschweißen.
Gemäß Fig. 1 und 3 weist die erste Kontaktierungsplatte Öffnungen 12.2 auf, durch welche jeweils das Kühlmedium mittels eines (nicht gezeigten) Zirkulationssystems dem jeweiligen Wärmeabführkanal 18 zuführbar oder aus diesen abführbar ist.
Bezugszeichenliste
10 Batteriemodul
12 erste Kontaktierungsplatte
12.1 Öffnung der ersten Kontaktierungsplatte für einen Batteriezellen-Pluspol
12.2 Öffnung der ersten Kontaktierungsplatte für einen Wärmeabführkanal
13 zweite Kontaktierungsplatte
14 Batteriezelle
14.1 Zellgehäuse
14.2 Pluspol einer Batteriezelle
14.3 Minuspol einer Batteriezelle
14.5 von benachbarten Batteriezellen vollständig umgebene Batteriezelle
14.6 von benachbarten Batteriezellen unvollständig umgebene Batteriezelle
16 Isolationselement, angeordnet zwischen einer Batteriezelle und der ersten
Kontaktierungsplatte
16.1 Öffnung des Isolationselements für einen Batteriezellen-Pluspol
16.2 Öffnung des Isolationselements für einen Wärmeabführkanal
18 Wärmeabführkanal
20 Kammer, Wand einer Kammer

Claims

Patentansprüche
1 . Batteriemodul (10) für ein Kraftfahrzeug umfassend:
- zwei, zueinander parallel oder annähernd parallel angeordnete,
Kontaktierungsplatten umfassend eine erste und eine zweite Kontaktierungsplatte (12, 13), und
- eine Mehrzahl von Batteriezellen (14), die nebeneinander und zwischen den
beiden Kontaktierungsplatten angeordnet sind,
wobei
- jeweils eine Batteriezelle (14) eine Längsachse und zwei axial gegenüberliegende Enden aufweist,
- die Enden jeweils einer Batteriezelle (14) mit den Kontaktierungsplatten (12, 13) verbunden sind, und
- die Batteriezellen (14) derart angeordnet sind, dass i) eine äu ßere Umfangsfläche jeweils einer, von benachbarten Batteriezellen (14) vollständig umgebenen, Batteriezelle (14) äu ßere Umfangsflächen von mindestens drei benachbarten Batteriezellen (14) berührt, und ii) eine äußere Umfangsfläche jeweils einer, von benachbarten Batteriezellen (14) unvollständig umgebenen, Batteriezelle (14) äußere Umfangsflächen von mindestens zwei benachbarten Batteriezellen (14) berührt.
2. Batteriemodul (10) nach Anspruch 1 , umfassend mindestens eines der folgenden Merkmale:
- die äußere Umfangsfläche jeweils einer, von benachbarten Batteriezellen (14) vollständig umgebenen, Batteriezelle (14.5) berührt äu ßere Umfangsflächen von mindestens vier, vorzugsweise von sechs, benachbarten Batteriezellen (14);
- die äußere Umfangsfläche jeweils einer, von benachbarten Batteriezellen
unvollständig umgebenen, Batteriezelle berührt äußere Umfangsflächen von mindestens drei oder vier benachbarten Batteriezellen;
- die äußere Umfangsfläche einer Batteriezelle (14) berührt die Umfangsfläche einer benachbarten Batteriezelle (14) in einem linienförmigen oder streifenförmigen Kontaktbereich.
3. Batteriemodul (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder 2, umfassend mindestens eines der folgenden Merkmale:
- jeweils ein Wärmeabführkanal (18) ist gebildet zwischen einander zugewandten, von linienförmigen Kontaktbereichen begrenzten Bereichen äußerer
Umfangsflächen benachbarter, sich berührender Batteriezellen (14);
- der jeweilige Wärmeabführkanal (18) ist von einem Kühlmedium, vorzugsweise einer Kühlflüssigkeit oder möglicherweise Luft durchströmbar, zum Kühlen anliegender Batteriezellen (14).
4. Batteriemodul (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend mindestens eines der folgenden Merkmale:
- das Batteriemodul (10) umfasst ein Zirkulationssystem mittels welchem ein
Kühlmedium der ersten Kammer (20) zuführbar ist, aus dieser abführbar und der zweiten Kammer (20) zuführbar ist, und aus dieser abführbar ist;
- die erste und/oder die zweite Kontaktierungsplatte (12, 13) weist Öffnungen (12.1 , 12.2) auf, durch welche jeweils das Kühlmedium mittels des Zirkulationssystems den jeweiligen Wärmeabführkanälen zuführbar oder aus diesen abführbar ist;
- das Zirkulationssystem weist Anschlüsse auf mittels welchen das Kühlmedium, vorzugsweise Kühlflüssigkeit, einer Kammer (20) zuführbar und/oder aus dieser abführbar ist, und vorzugsweise die Anschlüsse oberhalb der ersten oder unterhalb der zweiten Kontaktierungsplatte (13) angeordnet sind;
in jeweils einem Wärmeabführkanal (18) ist ein Füllmaterial einbringbar oder eingebracht, mittels welchem ein Strömungsquerschnitt des Wärmeabführkanals (18) verringert werden kann, wodurch eine Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmediums erhöht werden kann.
5. Batteriemodul (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend mindestens eines der folgenden Merkmale:
- die erste und die zweite Kontaktierungsplatte (12, 13) sind jeweils bereichsweise oder durchgehend elektrisch leitend, wodurch Batteriezellen (14) bereichsweise oder durchgehend parallel geschaltet sind;
- das Batteriemodul (10) umfasst mindestens zwei, nebeneinander und zwischen den beiden Kontaktierungsplatten angeordnete, Kammern (20) umfassend mindestens eine erste Kammer (20) und mindestens eine zweite Kammer (20); - jeweils eine Kammer (20) umfasst eine Wand, die in der Kammer (20)
angeordnete Batteriezellen (14) lateral umlaufend und einschließend umschließt und vorzugsweise hergestellt ist aus einem thermisch leitenden und insbesondere elektrisch isolierenden Material, gegebenenfalls aus Kunststoff.
6. Batteriemodul (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend mindestens eines der folgenden Merkmale:
- jeweils eine Batteriezelle weist einen Pluspol am ersten Ende, einen Minuspol am zweiten Ende und ein Zellgehäuse (14.1 ) auf, wobei der Pluspol mit der ersten Kontaktierungsplatte und der Minuspol mit der zweiten Kontaktierungsplatte jeweils direkt verbunden sind;
- der Pluspol (14.2) ist mit der ersten Kontaktierungsplatte (12) und der Minuspol (14.3) ist mit der zweiten Kontaktierungsplatte (13) jeweils direkt verbunden.
7. Batteriemodul (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- das Zellgehäuse (14.1 ) gegenüber der ersten Kontaktierungsplatte (12) elektrisch isoliert ist.
8. Batteriemodul (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend mindestens eines der folgenden Merkmale:
- der, vorzugsweise als eine Erhebung einer Stirnfläche der Batteriezelle (14) an dem ersten Ende ausgebildete, Pluspol (14.2) jeweils einer Batteriezelle (14) ist mit der ersten Kontaktierungsplatte (12) untrennbar verbunden, insbesondere mittels Laserschweißen;
- der Minuspol (14.3) jeweils einer Batteriezelle (14) ist mit der zweiten
Kontaktierungsplatte (13) untrennbar verbunden, vorzugsweise mittels
Laserschweißen.
9. Batteriemodulstapel für ein Kraftfahrzeug umfassend mehrere axial aufeinander gestapelte Batteriemodule (10) nach mindestens einem der vorhergehenden
Ansprüche, wobei vorzugsweise die Batteriemodule (10) elektrisch in Serie geschaltet sind.
10. Kraftfahrzeug mit einem Batteriemodulstapel nach dem vorhergehenden Anspruch.
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