WO2023285148A1 - Batteriezellengehäuse für eine batteriezelle einer elektrischen speichereinrichtung, sowie batteriezelle - Google Patents

Batteriezellengehäuse für eine batteriezelle einer elektrischen speichereinrichtung, sowie batteriezelle Download PDF

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Alexander Rupp
Peter Rösch
Paul Winkler
Moritz Rittereiser
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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Definitions

  • Battery cell housing for a battery cell of an electrical storage device
  • the invention relates to a battery cell housing for a battery cell of an electrical storage device of an at least partially electrically operated motor vehicle according to the preamble of patent claim 1.
  • the invention also relates to a battery cell.
  • the battery cell can be designed as a lithium-ion battery cell. These can then be arranged, for example, in a floor area of the motor vehicle. In driving maneuvers or crash situations in particular, a corresponding force can be applied to the electrical energy store, which can lead to deformation of the battery cells, which in turn can damage the battery cell or, in extreme cases, even have safety-critical effects. It is therefore important to protect the battery cell from a corresponding deformation.
  • DE 102008059972 A1 relates to a battery, in particular a lithium-ion battery, with a plurality of individual cells connected to one another in series and/or in parallel and a cooling plate arranged on the pole side of the individual cells, the individual cells being arranged in this way in a battery housing with a housing cover that between a bottom of the individual cells and a bottom of the battery case, a free space is formed. Supporting elements arranged between and/or below the individual cells protrude into this free space.
  • the object of the present invention is to create a battery cell housing for a battery cell and a battery cell, by means of which safe operation of the battery cell can be implemented.
  • One aspect of the invention relates to a battery cell housing for a battery cell of an electrical storage device of an at least partially electrically operated motor vehicle, having at least one interior space which is designed for arranging cell elements of the battery cell, the battery cell housing at least partially surrounding the interior space, and having at least one cover element, on which an electrical pole of the battery cell is formed.
  • the battery cell housing has at least one profile element which is arranged on an outer wall of the battery cell housing in such a way that the profile element protrudes at least in regions over the at least one cover element.
  • the profile element is thus designed as a support element and can, for example, in the event of a force acting on the profile element, transmit the force to the outer wall, which can prevent deformation in the interior and thus in the cell elements, which can be designed as cathodes or anodes, for example.
  • a reliable distribution of force on the outer wall can thus be implemented, as a result of which the battery cell or the cell elements are protected from deformation, which in turn contributes to safety since, for example, the risk of a fire due to the deformation is reduced.
  • the failure sequence is maintained if the deformation does take place, which means that the non-critical profile element is deformed first and only then the cell area that is worth protecting.
  • the profile element can have different topologies.
  • the profile element can be tapered, round or semicircular or trapezoidal or can have other shapes.
  • the battery cell can be designed as a lithium-ion battery cell, for example.
  • the battery cell is designed as a round cell, for example.
  • the cover element forms a first pole, for example a positive pole of the battery cell.
  • a second cover element which is formed opposite the first cover element, can then in turn form the opposite pole, for example the negative pole.
  • the outer wall can form a pole.
  • the battery cell housing is designed in the manner of a cylinder, with the cover elements each forming the ends of the cylinder.
  • the cell elements in particular the cathode and the anode, are located in the interior of the hollow-cylindrical battery cell housing, which is formed in particular by the outer wall.
  • the electrical energy can then in turn be diverted from the cell elements via corresponding diverting elements.
  • the profile element protrudes beyond the cover element, so that in particular when a force acts essentially perpendicularly on the cover element, the force is transmitted to the profile element and the cover element is therefore not subjected to the force.
  • the profile element can also be arranged on the second cover element, for example. The force therefore does not act on the cover element but on the profile element.
  • the profile element in turn is at least in contact with the outer wall and transmits the corresponding force to the outer wall. Thus, deformation of the cell elements in the interior can be prevented.
  • the profile element is designed as a cylinder encircling the cover element.
  • the profile element can thus in particular be designed as a ring-like cylinder and completely surround the cover element. As a result, the effect of a force can be better taken over by the profile element and transmitted to the outer wall.
  • the battery cell housing has a multiplicity of profile elements, the multiplicity of profile elements being arranged in a ring-like manner around the cover element and/or a respective profile element being designed in the manner of a crenellation.
  • a large number of profile elements for example two profile elements, three profile elements, four profile elements, five profile elements, six profile elements, seven profile elements, eight profile elements or more profile elements, which surround the cover element, are therefore proposed.
  • the individual profile elements can be spaced apart from one another.
  • a pinnacle-like surrounding of the cover element can thus be formed.
  • a castle profile can thus be formed in which the force can be reliably transferred to the outer wall.
  • the at least one profile element is designed in one piece with the outer wall.
  • the profile element and the Outer wall can be made of the same material.
  • the at least one profile element and the outer wall can also be produced in a single production step. The battery cell housing can thus be provided in a simple manner and with reduced effort.
  • the profile element is formed separately from the outer wall and/or an electrical insulating element is formed between the profile element and the outer wall.
  • the profile element can then be made of plastic, and the outer wall is made of aluminum, for example.
  • the profile element can be provided with reduced costs as well as reduced weight.
  • the profile element should be metallic and made of a different material than the outer wall, it is advantageous to arrange a corresponding insulating element between the outer wall and the profile element in order to prevent current flow between the profile element and the outer wall.
  • the outer wall has a peripheral notch in the region of the cover element and the profile element is essentially L-shaped and engages in the notch with an arm of the L-shape as a support.
  • the notch thus serves as a support element for the profile element, as a result of which the force can be better transmitted to the outer wall.
  • the outer wall is essentially designed as a hollow cylinder.
  • the battery cell in particular the cell elements, is then designed accordingly as a round cell or as a cylindrical cell.
  • the corresponding cell elements, in particular the cathode and the anode and any separators, are then in turn arranged in the interior of the hollow-cylindrical outer wall.
  • a further aspect of the invention relates to a battery cell of an electrical storage device of an at least partially electrically operated motor vehicle, with at least one battery cell housing according to the preceding aspect. Furthermore, the invention also relates to an electrical storage device with a large number of battery cells. Furthermore, the invention also relates to a motor vehicle with an electrical storage device. The motor vehicle can be operated at least partially electrically. Furthermore, the motor vehicle can also be operated fully electrically.
  • the battery cell is designed as a round cell and/or the battery cell is designed as a lithium-ion battery cell.
  • Fig. 1 is a schematic side view of an embodiment of a
  • Motor vehicle with an embodiment of an electrical energy store with an embodiment of a battery cell
  • 2 shows a schematic sectional view of an embodiment of a battery cell with an embodiment of a battery cell housing
  • FIG. 3 shows a further schematic sectional view of a further embodiment of a battery cell with a further embodiment of a battery cell housing
  • FIG. 4 shows yet another schematic sectional view of a further embodiment of a battery cell with a further embodiment of a battery cell housing.
  • the motor vehicle 10 is at least partially electrically operated.
  • the motor vehicle 10 can also be operated fully electrically.
  • the electrical energy store 12 can be used, for example, as a traction battery for an electric drive of the motor vehicle 10 .
  • the electrical energy store 12 has a multiplicity of battery cells 14 .
  • the battery cells 14 can be combined to form so-called battery modules.
  • the battery cells 14 can be coupled to one another both in parallel and in series.
  • the battery cells 14 are, for example, of cylindrical design, it being possible for a vertical axis of the cylinder to extend essentially parallel to a vertical axis of the motor vehicle 10 .
  • a battery cell 14 is shown in particular, which can be designed as a round cell, for example, and is preferably designed as a lithium-ion battery cell.
  • the battery cell 14 is designed for the electrical energy store 12 .
  • the battery cell 14 has a battery cell housing 16 which is designed in particular in the manner of a can.
  • the battery cell housing 16 has at least one interior space 18 for arranging cell elements 30, which are shown purely schematically in the present case.
  • the cell elements 30 can be a cathode or anode of the battery cell 14, for example.
  • the battery cell housing 16 has at least one outer wall 20 which separates the interior space 18 partially surrounded.
  • the battery cell housing 16 also has at least one cover element 22 which in turn is in contact with the outer wall 20 .
  • the outer wall 20 is provided in particular as a hollow-cylindrical outer wall 20 .
  • the cover element 22 closes off the interior space 18 of the hollow cylinder.
  • a pole 24 of the battery cell 14 can be formed on the cover element 22 .
  • a positive pole and/or a negative pole can be formed on the cover element 22 .
  • the battery cell housing 16 has in particular at least one profile element 26, in this case in particular four profile elements 26, only three of which are shown due to the schematic sectional view.
  • the profile elements 26 are arranged on the outer wall 20 of the battery cell housing 16 in such a way that the profile elements 26 protrude beyond the at least one cover element 22 at least in regions.
  • the present example shows in particular that the battery cell housing 20 has the multiplicity of profile elements 26, the multiplicity of profile elements 26 being arranged in a ring-like manner around the cover element 22, and/or the respective profile element 26 being designed in the manner of a crenellation.
  • the action of a force 28 on the battery cell 14 is shown by the arrow. Because of the profile elements 26 , the force 28 now acts on the profile elements 26 , which in turn release the force 28 on the outer wall 20 . The force 28 is therefore not applied to the cover element 22, so that the corresponding cell elements 30 in the interior 18 are not deformed, which increases safety.
  • the profile elements 26 are formed in one piece with the outer wall 20 .
  • these can be made of metal and, in particular, from the same material as the outer wall 20 .
  • the profile elements 26 and the outer wall 20 can be produced accordingly in a single production process.
  • FIG. 3 shows a further schematic sectional view of an embodiment of the battery cell housing 16 or the battery cell 14.
  • the present example shows in particular that the profile elements 26 are formed separately from the outer wall 20, with the profile elements 26 being able to be formed from plastic, for example.
  • the outer wall 20 in the area of Cover element 22 has a peripheral notch 32 and profile element 26 is essentially L-shaped and engages in notch 32 with an arm 34 of the L-shape.
  • FIG. 4 shows a further schematic sectional view of a further embodiment of the battery cell 14 or of the battery cell housing 16.
  • the present example shows in particular that the profile elements 26 can again be designed separately from the outer wall 20. In the present case, however, these can also be made of metal.
  • an insulating element 36 is in particular formed between the profile elements 26 and the outer wall 20 .
  • the insulating element 36 can be designed as an insulating layer, for example.
  • the battery cell housing 16 additionally has an insulation monitoring device 38 which is designed to monitor the electrical insulation between the outer wall 20 and the profile element 26 .
  • the insulation monitoring device 38 can apply a voltage to the profile elements 26 .
  • a corresponding change in the voltage can be measured via the insulation monitoring device 38. For example, a warning message can then be sent to a higher-level system that corresponding electrical insulation is no longer guaranteed and, for example, the battery cell 14 must be replaced.
  • the profile element 26 is designed as a cylinder encircling the cover element 22 .
  • the present example shows in particular that the profile elements 26 or the profile element 26 are formed on only one side of the battery cell 14 . It can of course also be provided that the respective profile elements 26 are formed on both sides, in particular on both cover elements 22 of the battery cell 14 .
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Batteriezellengehäuse (16) für eine Batteriezelle (14) einer elektrischen Speichereinrichtung (12) eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs (10), mit zumindest einem Innenraum (18), welcher zum Anordnen von Zellelementen (30) der Batteriezelle (14) ausgebildet ist, wobei das Batteriezellengehäuse (16) den Innenraum (18) zumindest bereichsweise umgibt, und mit zumindest einem Deckelelement (22), an welchem ein elektrischer Pol (24) der Batteriezelle (14) ausgebildet ist, wobei das Batteriezellengehäuse (16) zumindest ein Profilelement (26) aufweist, welches an einer Außenwand (20) des Batteriezellengehäuses (16) derart angeordnet ist, dass das Profilelement (26) das zumindest eine Deckelelement (22) zumindest bereichsweise überragt.

Description

Batteriezellengehäuse für eine Batteriezelle einer elektrischen Speichereinrichtung, sowie
Batteriezelle
Die Erfindung betrifft ein Batteriezellengehäuse für eine Batteriezelle einer elektrischen Speichereinrichtung eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Batteriezelle.
Aus dem Kraftfahrzeugbau sind bereits elektrische Energiespeichereinrichtungen bekannt, welche eine Vielzahl von Batteriezellen aufweisen. Beispielsweise kann die Batteriezelle als Lithium-Ionen Batteriezelle ausgebildet sein. Diese können beispielsweise dann in einem Bodenbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet werden. Insbesondere bei Fahrmanövern oder Crashsituationen kann eine entsprechende Krafteinwirkung auf den elektrischen Energiespeicher zu verzeichnen sein, wodurch es zu einer Verformung der Batteriezellen kommen kann, was wiederum eine Beschädigung der Batteriezelle beziehungsweise im Extremfall sogar sicherheitskritische Auswirkungen haben kann. Es ist daher wichtig, die Batteriezelle vor einer entsprechenden Verformung zu schützen.
Die DE 102008059972 A1 betrifft eine Batterie, insbesondere eine Lithium-Ionen- Batterie, mit einer Mehrzahl von in Serie und/oder parallel miteinander verschalteten Einzelzellen und einer polseitig auf den Einzelzellen angeordneten Kühlplatte, wobei die Einzelzellen in einem Batteriegehäuse mit einem Gehäusedeckel derart angeordnet sind, dass zwischen einer Unterseite der Einzelzellen und einem Boden des Batteriegehäuses ein Freiraum gebildet ist. Zwischen und/oder unter den Einzelzellen angeordnete Stützelemente ragen in diesen Freiraum hinein.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Batteriezellengehäuse für eine Batteriezelle, sowie eine Batteriezelle zu schaffen, mittels welchen ein sicherer Betrieb der Batteriezelle realisiert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Batteriezellengehäuse sowie eine Batteriezelle gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Batteriezellengehäuse für eine Batteriezelle einer elektrischen Speichereinrichtung eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs, mit zumindest einem Innenraum, welcher zum Anordnen von Zellelementen der Batteriezelle ausgebildet ist, wobei das Batteriezellengehäuse den Innenraum zumindest bereichsweise umgibt, und mit zumindest einem Deckelelement, an welchem ein elektrischer Pol der Batteriezelle ausgebildet ist.
Es ist vorgesehen, dass das Batteriezellengehäuse zumindest ein Profilelement aufweist, welches an einer Außenwand des Batteriezellengehäuses derart angeordnet ist, dass das Profilelement das zumindest eine Deckelelement zumindest bereichsweise überragt.
Das Profilelement ist somit als Stützelement ausgebildet und kann beispielsweise im Falle einer Kraftauswirkung auf das Profilelement die Kraft auf die Außenwand übertragen, wodurch eine Verformung im Innenraum und somit der Zellelemente, welche beispielsweise als Kathode oder Anode ausgebildet sein können, verhindern kann. Somit kann eine zuverlässige Kraftverteilung auf die Außenwand realisiert werden, wodurch die Batteriezelle beziehungsweise die Zellelemente vor Verformung geschützt sind, was wiederum zur Sicherheit beiträgt, da beispielsweise die Gefahr eines Brands aufgrund der Verformung verringert wird. Ferner wird die Versagensreihenfolge eingehalten, falls die Verformung doch stattfindet, das bedeutet zuerst wird das unkritische Profilelement deformiert und erst dann der schützenswerte Zellbereich.
Das Profilelement kann dabei unterschiedliche Topologien aufweisen. Beispielsweise kann das Profilelement spitz zulaufend, rund beziehungsweise halbkreisförmig oder trapezförmig ausgebildet sein oder kann weitere Formen aufweisen.
Die Batteriezelle kann beispielsweise als Lithium-Ionen Batteriezelle ausgebildet sein. Insbesondere ist die Batteriezelle beispielsweise als Rundzelle ausgebildet. Das Deckelelement bildet dabei einen ersten Pol, beispielsweise einen Pluspol der Batteriezelle. Ein zweites Deckelelement, welches gegenüberliegend von dem ersten Deckelelement ausgebildet sein, kann dann wiederum den Gegenpol, beispielsweise den Minuspol, bilden. Es ist selbstverständlich für den Fachmann, dass dies auch umgekehrt sein kann. Des Weiteren ist auch selbstverständlich, dass beispielsweise die Außenwand einen Pol bilden kann. Mit anderen Worten ist insbesondere vorgesehen, dass das Batteriezellengehäuse zylinderartig ausgebildet ist, wobei die Deckelelemente jeweils die Abschlüsse des Zylinders bilden. Im Innenraum des hohlzylindrischen Batteriezellengehäuses, welches insbesondere durch die Außenwand gebildet ist, befinden sich die Zellelemente, insbesondere die Kathode und die Anode. Über entsprechende Ableitelemente kann dann wiederum die elektrische Energie von den Zellelementen abgeleitet werden. Das Profilelement überragt dabei das Deckelelement, sodass insbesondere bei einer Krafteinwirkung im Wesentlichen senkrecht auf das Deckelelement die Krafteinwirkung auf das Profilelement übertragen wird und somit nicht das Deckelelement mit der Kraft beaufschlagt ist. Das Profilelement kann beispielsweise auch an dem zweiten Deckelelement mit angeordnet sein. Die Kraft wirkt somit nicht auf das Deckelelement, sondern auf das Profilelement. Das Profilelement wiederum ist zumindest mit der Außenwand kontaktiert und überträgt die entsprechende Kraft auf die Außenwand. Somit kann eine Verformung der Zellelemente im Innenraum verhindert werden.
Insbesondere ist das Profilelement als ein das Deckelelement umringender Zylinder ausgebildet. Das Profilelement kann insbesondere somit als ringartiger Zylinder ausgebildet sein und das Deckelelement vollumfänglich umringen. Dadurch kann verbessert eine Krafteinwirkung von dem Profilelement übernommen werden und an die Außenwand übertragen werden.
Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Batteriezellengehäuse eine Vielzahl von Profilelementen aufweist, wobei die Vielzahl von Profilelementen ringartig um das Deckelelement angeordnet ist und/oder ein jeweiliges Profilelement zinnenartig ausgebildet ist. Insbesondere ist somit eine Vielzahl von Profilelementen, beispielsweise zwei Profilelemente, drei Profilelemente, vier Profilelemente, fünf Profilelemente, sechs Profilelemente, sieben Profilelemente, acht Profilelemente oder mehr Profilelemente vorgeschlagen, welche das Deckelelement umringen. Insbesondere können die einzelnen Profilelemente zueinander beabstandet sein. Somit ist es vorteilhaft, da Gewicht eingespart werden kann, da die Aussparungen entsprechend nicht mit dem materiallos bereitgestellt sind. Insbesondere kann sich somit ein zinnenartiges Umringen des Deckelelements ausbilden. Insbesondere kann somit ein Burgprofil ausgebildet sein, in welchem die Krafteinwirkung zuverlässig an die Außenwand abgegeben werden kann.
Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn das zumindest eine Profilelement einstückig mit der Außenwand ausgebildet ist. Mit anderen Worten können das Profilelement und die Außenwand aus dem gleichen Material ausgebildet sein. Ferner können auch in einem einzigen Herstellungsschritt das zumindest eine Profilelement und die Außenwand hergestellt werden. Somit kann auf einfache Art und Weise und aufwandsreduziert das Batteriezellengehäuse bereitgestellt werden.
Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn das Profilelement separat zur Außenwand ausgebildet ist und/oder zwischen dem Profilelement und der Außenwand ein elektrisches Isolierelement ausgebildet ist. Dadurch ist es ermöglicht, dass das Profilelement aus einem anderen Material ausgebildet sein kann als die Außenwand. Beispielsweise kann dann das Profilelement aus Kunststoff ausgebildet sein, und die Außenwand ist beispielsweise aus Aluminium ausgebildet. Somit kann sowohl kostenreduziert als auch gewichtsreduziert das Profilelement bereitgestellt werden. Sollte beispielsweise das Profilelement metallisch sein und aus einem anderen Material als die Außenwand, so ist es von Vorteil ein entsprechendes Isolierelement zwischen der Außenwand und dem Profilelement anzuordnen, um somit einen Stromfluss zwischen dem Profilelement und der Außenwand zu verhindern.
In einerweiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform weist das Batteriezellengehäuse eine Isolationsüberwachungseinrichtung auf, welche zum Überwachen der elektrischen Isolation zwischen der Außenwand und dem Profilelement ausgebildet ist. Insbesondere kann somit beispielsweise ein Defekt der elektrischen Isolation von dieser detektiert werden und beispielsweise als Warneinrichtung an einen Nutzer des Kraftfahrzeugs, beispielsweise einen Fahrer des Kraftfahrzeugs, ausgegeben werden. Beispielsweise kann dieser darüber informiert werden, dass die elektrische Isolation zwischen der Außenwand und dem Profilelement nicht mehr gegeben ist und beispielsweise ein Austausch der Batteriezelle durchzuführen ist. Hierbei kann sowohl die elektrische Isolation auf Seiten der Außenwand überwacht werden oder auf Seiten des Profilelements. Insbesondere kann somit sowohl das Profilelement als auch die Außenwand als Sensorelement zum beispielsweise Überwachen einer Spannung ausgebildet sein, wobei bei einem Defekt der elektrischen Isolation diese Spannungsüberwachung wiederum dazu führen kann, dass der Defekt der elektrischen Isolation erkannt werden kann.
Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Außenwand im Bereich des Deckelelements eine umlaufende Einkerbung aufweist und das Profilelement im Wesentlichen L-förmig ausgebildet ist und mit einem Arm der L-Form als Abstützung in die Einkerbung eingreift. Dadurch ist es ermöglicht, dass das Profilelement die Krafteinwirkung zuverlässig an die Außenwand abgeben kann. Die Einkerbung dient somit als Stützelement für das Profilelement, wodurch die Krafteinwirkung verbessert an die Außenwand abgegeben werden kann.
In einerweiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform ist die Außenwand im Wesentlichen als hohlzylindrisch ausgebildet. Insbesondere ist die Batteriezelle, insbesondere die Zellelemente, dann entsprechend als Rundzelle beziehungsweise als zylindrische Zelle ausgebildet. Im Innenraum der hohlzylindrischen Außenwand sind dann wiederum die entsprechenden Zellelemente, insbesondere die Kathode und die Anode und eventuelle Separatoren, angeordnet.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Batteriezelle einer elektrischen Speichereinrichtung eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs, mit zumindest einem Batteriezellengehäuse nach dem vorhergehenden Aspekt. Ferner betrifft die Erfindung auch eine elektrische Speichereinrichtung mit einer Vielzahl von Batteriezellen. Ferner betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Speichereinrichtung. Das Kraftfahrzeug kann dabei zumindest teilweise elektrisch betrieben sein. Ferner kann das Kraftfahrzeug auch vollelektrisch betrieben sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Batteriezelle ist die Batteriezelle als Rundzelle ausgebildet und/oder die Batteriezelle als Lithium-Ionen Batteriezelle ausgebildet.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines
Kraftfahrzeugs mit einer Ausführungsform eines elektrischen Energiespeichers mit einer Ausführungsform einer Batteriezelle; Fig.2 eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform einer Batteriezelle mit einer Ausführungsform eines Batteriezellengehäuses;
Fig. 3 eine weitere schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer Batteriezelle mit einer weiteren Ausführungsform eines Batteriezellengehäuses;
Fig.4 eine nochmals weitere schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer Batteriezelle mit einer weiteren Ausführungsform eines Batteriezellengehäuses.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs 10 mit einer Ausführungsform eines elektrischen Energiespeichers 12. Das Kraftfahrzeug 10 ist zumindest teilweise elektrisch betrieben. Insbesondere kann das Kraftfahrzeug 10 auch vollelektrisch betrieben sein. Der elektrische Energiespeicher 12 kann beispielsweise als Traktionsbatterie für einen elektrischen Antrieb des Kraftfahrzeugs 10 dienen. Der elektrische Energiespeicher 12 weist vorliegend eine Vielzahl von Batteriezellen 14 auf. Die Batteriezellen 14 können dabei zu sogenannten Batteriemodulen zusammengeschlossen werden. Ferner können die Batteriezellen 14 sowohl parallel als auch seriell miteinander gekoppelt werden. Die Batteriezellen 14 sind beispielsweise zylindrisch ausgebildet, wobei sich eine Hochachse des Zylinders im Wesentlichen parallel zu einer Hochachse des Kraftfahrzeugs 10 erstrecken kann.
Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform einer Batteriezelle 14. Vorliegend ist insbesondere eine Batteriezelle 14 gezeigt, welche beispielsweise als Rundzelle ausgebildet sein kann und bevorzugt als Lithium-Ionen Batteriezelle ausgebildet ist. Die Batteriezelle 14 ist dabei für den elektrischen Energiespeicher 12 ausgebildet. Die Batteriezelle 14 weist dabei ein Batteriezellengehäuse 16 auf, welches insbesondere dosenartig ausgebildet ist. Das Batteriezellengehäuse 16 weist dabei zumindest einen Innenraum 18 zum Anordnen von Zellelementen 30, welche vorliegend rein schematisch dargestellt sind, auf. Die Zellelemente 30 können beispielsweise eine Kathode beziehungsweise Anode der Batteriezelle 14 sein. Ferner weist das Batteriezellengehäuse 16 zumindest eine Außenwand 20 auf, welche den Innenraum 18 bereichsweise umgibt. Das Batteriezellengehäuse 16 weist ferner zumindest ein Deckelelement 22 auf, welches wiederum in Kontakt mit der Außenwand 20 steht. Die Außenwand 20 ist insbesondere als hohlzylindrische Außenwand 20 bereitgestellt. Das Deckelelement 22 schließt dabei den Innenraum 18 des Hohlzylinders ab.
An dem Deckelelement 22 kann beispielsweise ein Pol 24 der Batteriezelle 14 ausgebildet sein. Beispielsweise kann ein Pluspol und/oder ein Minuspol an dem Deckelelement 22 ausgebildet sein.
Das Batteriezellengehäuse 16 weist insbesondere zumindest ein Profilelement 26, vorliegend insbesondere vier Profilelemente 26, auf, wobei aufgrund der schematischen Schnittansicht nur drei davon gezeigt sind. Die Profilelemente 26 sind an der Außenwand 20 des Batteriezellengehäuses 16 derart angeordnet, dass die Profilelemente 26 das zumindest eine Deckelelement 22 zumindest bereichsweise überragen. Vorliegend ist insbesondere gezeigt, dass das Batteriezellengehäuse 20 die Vielzahl von Profilelementen 26 aufweist, wobei die Vielzahl von Profilelementen 26 ringartig um das Deckelelement 22 angeordnet ist, und/oder das jeweilige Profilelement 26 zinnenartig ausgebildet ist.
Durch den Pfeil ist vorliegend insbesondere eine Krafteinwirkung 28 auf die Batteriezelle 14 gezeigt. Aufgrund der Profilelemente 26 erfolgt nun die Krafteinwirkung 28 auf die Profilelemente 26, welche wiederum die Krafteinwirkung 28 auf die Außenwand 20 abgeben. Die Krafteinwirkung 28 erfolgt somit nicht auf das Deckelelement 22, sodass die entsprechenden Zellelemente 30 im Innenraum 18 nicht verformt werden, wodurch die Sicherheit gesteigert wird.
Ferner ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel insbesondere gezeigt, dass die Profilelemente 26 einstückig mit der Außenwand 20 ausgebildet sind. Beispielsweise können diese sowohl metallisch und insbesondere aus dem gleichen Material wie die Außenwand 20 gefertigt werden. Ferner kann in einem einzigen Fertigungsprozess die Profilelemente 26 und die Außenwand 20 entsprechend hergestellt werden.
Fig. 3 zeigt eine weitere schematische Schnittansicht einer Ausführungsform des Batteriezellengehäuses 16 beziehungsweise der Batteriezelle 14. Vorliegend ist insbesondere gezeigt, dass die Profilelemente 26 separat zur Außenwand 20 ausgebildet sind, wobei beispielsweise die Profilelemente 26 vorliegend aus Kunststoff ausgebildet sein können. Ferner ist insbesondere gezeigt, dass die Außenwand 20 im Bereich des Deckelelements 22 eine umlaufende Einkerbung 32 aufweist und das Profilelement 26 im Wesentlichen L-förmig ausgebildet ist und mit einem Arm 34 der L-Form in die Einkerbung 32 eingreift.
Fig. 4 zeigt eine weitere schematische Schnittansicht einerweiteren Ausführungsform der Batteriezelle 14 beziehungsweise des Batteriezellengehäuses 16. Vorliegend ist insbesondere gezeigt, dass erneut die Profilelemente 26 separat zur Außenwand 20 ausgebildet sein können. Diese können vorliegend jedoch ebenfalls metallisch ausgebildet sein. Um nun einen Stromfluss zwischen der Außenwand 20 und den Profilelementen 26 zu verhindern, ist insbesondere ein Isolierelement 36 zwischen den Profilelementen 26 und der Außenwand 20 ausgebildet. Das Isolierelement 36 kann beispielsweise als Isolierschicht ausgebildet sein. Insbesondere kann nun vorgesehen sein, dass das Batteriezellengehäuse 16 zusätzlich eine Isolationsüberwachungseinrichtung 38 aufweist, welche zum Überwachen der elektrischen Isolation zwischen der Außenwand 20 und dem Profilelement 26 ausgebildet ist. Beispielsweise kann im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Isolationsüberwachungseinrichtung 38 die Profilelemente 26 mit einer Spannung beaufschlagen. Sollte das Profilelement 26, beispielsweise aufgrund der Krafteinwirkung 28, defekt sein, so kann eine entsprechende Änderung der Spannung über die Isolationsüberwachungseinrichtung 38 gemessen werden. Beispielsweise kann dann wiederum eine Warnnachricht an ein übergeordnetes System gesendet werden, dass eine entsprechende elektrische Isolation nicht mehr gewährleistet ist und beispielsweise ein Austausch der Batteriezelle 14 realisiert werden muss.
Alternativ zu den in Fig. 2 bis Fig. 4 vorgestellten Ausführungsformen kann auch vorgesehen sein, dass das Profilelement 26 als ein das Deckelelement 22 umringender Zylinder ausgebildet ist.
Vorliegend ist insbesondere gezeigt, dass die Profilelemente 26 beziehungsweise das Profilelement 26 auf lediglich einer Seite der Batteriezelle 14 ausgebildet ist. Es kann selbstverständlich auch vorgesehen sein, dass auf beiden Seiten, insbesondere an beiden Deckelelementen 22 der Batteriezelle 14 die jeweiligen Profilelemente 26 ausgebildet sind. Bezugszeichenliste
Kraftfahrzeug elektrischer Energiespeicher
Batteriezelle
Batteriezellengehäuse
Innenraum
Außenwand
Deckelelement
Pol
Profilelement
Krafteinwirkung
Zellelemente
Einkerbung
Arm elektrisches Isolierelement Isolationsüberwachungseinrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Batteriezellengehäuse (16) für eine Batteriezelle (14) einer elektrischen Speichereinrichtung (12) eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs (10), mit zumindest einem Innenraum (18), welcher zum Anordnen von Zellelementen (30) der Batteriezelle (14) ausgebildet ist, wobei das Batteriezellengehäuse (16) den Innenraum (18) zumindest bereichsweise umgibt, und mit zumindest einem Deckelelement (22), an welchem ein elektrischer Pol (24) der Batteriezelle (14) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriezellengehäuse (16) zumindest ein Profilelement (26) aufweist, welches an einer Außenwand (20) des Batteriezellengehäuses (16) derart angeordnet ist, dass das Profilelement (26) das zumindest eine Deckelelement (22) zumindest bereichsweise überragt.
2. Batteriezellengehäuse (16) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilelement (26) als ein das Deckelement (22) umringender Zylinder ausgebildet ist
3. Batteriezellengehäuse (16) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriezellengehäuse (16) eine Vielzahl von Profilelementen (26) aufweist, wobei die Vielzahl von Profilelementen (26) ringartig um das Deckelelement (22) angeordnet ist und/oder ein jeweiliges Profilelement (26) zinnenartig ausgebildet ist.
4. Batteriezellengehäuse (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Profilelement (26) einstückig mit der Außenwand (20) ausgebildet ist.
5. Batteriezellengehäuse (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilelement (26) separat zur Außenwand (20) ausgebildet ist und/oder zwischen dem Profilelement (26) und der Außenwand (20) ein elektrisches Isolierelement (36) ausgebildet ist.
6. Batteriezellengehäuse (16) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriezellengehäuse (16) eine Isolationsüberwachungseinrichtung (38) aufweist, welche zum Überwachen der elektrischen Isolation zwischen der Außenwand (20) und dem Profilelement (26) ausgebildet ist.
7. Batteriezellengehäuse (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwand (20) im Bereich des Deckelelements (22) eine umlaufende Einkerbung (32) aufweist und das Profilelement (26) im Wesentlichen L-förmig ausgebildet ist und mit einem Arm (34) der L-Form als Abstützung in die Einkerbung (32) eingreift.
8. Batteriezellengehäuse (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwand (20) im Wesentlichen als hohlzylindrisch ausgebildet ist.
9. Batteriezelle (14) einer elektrischen Speichereinrichtung (12) eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs (10), mit zumindest einem Batteriezellengehäuse (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
10. Batteriezelle (14) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezelle (14) als Rundzelle ausgebildet ist und/oder die Batteriezelle (14) als Lithium-Ionen Batteriezelle (14) ausgebildet ist.
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