DE102013201007A1 - Battery module for battery system of motor car, has module housing that encapsulates the two battery units - Google Patents

Battery module for battery system of motor car, has module housing that encapsulates the two battery units Download PDF

Info

Publication number
DE102013201007A1
DE102013201007A1 DE201310201007 DE102013201007A DE102013201007A1 DE 102013201007 A1 DE102013201007 A1 DE 102013201007A1 DE 201310201007 DE201310201007 DE 201310201007 DE 102013201007 A DE102013201007 A DE 102013201007A DE 102013201007 A1 DE102013201007 A1 DE 102013201007A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
battery
module
housing
module housing
battery units
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE201310201007
Other languages
German (de)
Inventor
Markus Kohlberger
Johannes Biedert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Samsung SDI Co Ltd
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Samsung SDI Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH, Samsung SDI Co Ltd filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE201310201007 priority Critical patent/DE102013201007A1/en
Priority to CN201410079499.XA priority patent/CN103943796A/en
Publication of DE102013201007A1 publication Critical patent/DE102013201007A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4207—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/262—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks
    • H01M50/264—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks for cells or batteries, e.g. straps, tie rods or peripheral frames
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/209—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/342—Non-re-sealable arrangements
    • H01M50/3425—Non-re-sealable arrangements in the form of rupturable membranes or weakened parts, e.g. pierced with the aid of a sharp member
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/103—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

The battery module (1) has two battery units (2), and housing (3) that is provided with openings (4) for discharging battery units in case of damage. A module housing (7) receives the damaged battery units. The module housing encapsulates the two battery units.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul mit Batterieeinheiten, die Gehäuse mit Berstöffnungen aufweisen, um in Schadensfällen Austretungen auszulassen.The invention relates to a battery module with battery units having housing with Berstöffnungen to omit leaks in case of damage.

Lithium-Ionen-Zellen können sich durch elektrische Überladung, mechanische Beanspruchung, thermische Überhitzung oder durch interne oder externe Kurzschlüsse mehr oder weniger stark erwärmen. Um den Druckanstieg in einer Lithium-Ionen-Zelle kontrolliert abzuleiten, verfügen moderne Lithium-Ionen-Zellen über eine Berstöffnung, die eine Berstmembran aufweisen kann. Auch durch Korrosion oder einfache mechanische Beschädigungen der Berstmembran oder des Gehäuses generell, beispielsweise durch Feuchtigkeit oder Kriechströme kann es zum Austritt von Gasen und Elektrolyt kommen, was sich nur langsam durch abfallende Zellspannungen und sich erhöhende Innenwiderstände der Batterie bemerkbar macht. Lithium-ion cells may become more or less hot due to electrical overload, mechanical stress, thermal overheating, or internal or external short circuits. In order to derive the increase in pressure in a controlled lithium-ion cell, modern lithium-ion cells have a burst opening, which may have a bursting membrane. Also by corrosion or simple mechanical damage of the bursting membrane or the housing in general, for example by moisture or leakage currents may lead to the escape of gases and electrolyte, which makes itself felt only slowly by falling cell voltages and increasing internal resistance of the battery.

Bei Batteriesystemen werden die beim Bersten austretenden Flüssigkeiten, Dämpfe oder Gase über ein Entgasungssystem, beispielsweise über Kunststoffrohre oder Schläuche gesammelt und aus dem Batteriegehäuse nach außen geleitet. Außen wird das Entgasungssystem durch ein einfaches Ventil verschlossen. Ein üblicher Aufbau ist hierzu ein Deckel über einer oder mehreren Batteriezellen. Der Abtransport des Gases erfolgt durch Verwendung des Überdrucks, mit dem das Gas ausströmt. In battery systems, the exiting bursting liquids, vapors or gases are collected via a degassing system, for example via plastic pipes or hoses and directed out of the battery case to the outside. Outside the degassing system is closed by a simple valve. A common structure for this purpose is a cover over one or more battery cells. The removal of the gas takes place by using the overpressure with which the gas flows out.

Ein derartiges Batteriezellenmodul ist beispielsweise in der DE 10 2011 002 631 A1 beschrieben. Das Batteriezellenmodul umfasst eine Mehrzahl von Batteriezellen, die jeweils eine Entgasungsöffnung aufweisen, sowie einen damit abdichtend verbundenen Deckel, der einen Gasaufnahmeraum zur temporären Aufnahme von aus den Batteriezellen entwichenem Gas aufweist und der sich über mehrere Batteriezellen erstreckt. Such a battery cell module is for example in the DE 10 2011 002 631 A1 described. The battery cell module comprises a plurality of battery cells, each having a degassing opening, and a cover sealingly connected thereto, which has a gas receiving space for temporarily receiving gas escaped from the battery cells and which extends over a plurality of battery cells.

Aus der DE 10 2009 046 835 A1 ist ebenfalls eine Batterie mit einem Entgasungssystem bekannt, wobei die Batteriezellen Entgasungsöffnungen aufweisen, die mit Bezug auf die Schwerkraft unterhalb der Batteriezellen angeordnet sind, um ein besseres Abführen von Austretungen, d. h. von Gasen und flüssigem Elektrolyt aus den Batteriezellen zu ermöglichen. From the DE 10 2009 046 835 A1 Also, a battery with a degassing system is known, wherein the battery cells have vent openings, which are arranged with respect to gravity below the battery cells to allow a better discharge of leaks, ie gases and liquid electrolyte from the battery cells.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße Batteriemodul umfasst zumindest zwei Batterieeinheiten, die Gehäuse mit Berstöffnungen aufweisen, um in Schadensfällen Austretungen auszulassen und ein Modulgehäuse zum Aufnehmen der Austretungen aus den Batterieeinheiten in Schadensfällen. Dabei ist vorgesehen, dass das Modulgehäuse zumindest zwei Batterieeinheiten verkapselt.The battery module according to the invention comprises at least two battery units, the housing having bursting openings to omit leaks in case of damage and a module housing for receiving the leaks from the battery units in cases of damage. It is provided that the module housing encapsulated at least two battery units.

Das Batteriemodul ist vorteilhaft dazu eingerichtet, in einem Schadensfall einen Druck in den Batterieeinheiten zu vermindern. Die modulare Verkapselung der Batterieeinheiten führt dazu, dass das Batteriemodul im Schadensfall gewollt zerstört wird. Das Batteriemodul ist somit nach einem Schadensfall auszutauschen. Vorteilhaft ist daran, dass durch die Verkapselung der Batterieeinheiten der Zugriff auf einzelne Batterieeinheiten, beispielsweise Batteriezellen im Schadensfall nicht nötig ist. Ein weiterer Vorteil ist, dass mit den Maßnahmen der Erfindung keine Abdichtungselemente zwischen dem die Austretungen aufnehmenden Gehäuse und den Batterieeinheiten notwendig sind, da diese vollständig vom Gehäuse umgeben sind. Die Berstöffnungen der Batterieeinheiten können im Modulgehäuse bar liegen, d. h. offen, ohne Abdichtung zugänglich sein.The battery module is advantageously set up to reduce pressure in the battery units in the event of a damage. The modular encapsulation of the battery units leads to the battery module being intentionally destroyed in the event of damage. The battery module must therefore be replaced after a damage. The advantage is that the encapsulation of the battery units access to individual battery units, such as battery cells in case of damage is not necessary. Another advantage is that with the measures of the invention, no sealing elements between the housing receiving the exits and the battery units are necessary because they are completely surrounded by the housing. The burst openings of the battery units can be in the module housing bar, d. H. open, accessible without sealing.

Austretungen im Rahmen der Erfindung umfassen Schadgase oder Dämpfe, das heißt gesättigte Gase, sowie flüssig austretenden Elektrolyt. Austretungen können insbesondere unzersetzte Elektrolytkomponenten, wie zum Beispiel Dimethylcarbonat (DMC) oder Ethylencarbonat (EC) enthalten, oder auch brennbare Zersetzungsprodukte wie beispielsweise Kohlenmonoxid (CO), Wasserstoff (H2) oder Methan (CH4), sowie Zersetzungsprodukte des Leitsalzes Fluorwasserstoff (HF) oder phosphorhaltige Verbindungen wie beispielsweise Phosphoryltrifluorid (POF3).Eruptions within the scope of the invention include noxious gases or vapors, that is, saturated gases, as well as liquid leaking electrolyte. Escapes may contain in particular undecomposed electrolyte components, such as dimethyl carbonate (DMC) or ethylene carbonate (EC), or combustible decomposition products such as carbon monoxide (CO), hydrogen (H 2 ) or methane (CH 4 ), as well as decomposition products of the conducting salt hydrogen fluoride (HF ) or phosphorus-containing compounds such as phosphoryl trifluoride (POF 3 ).

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the independent claim device are possible.

Der Schadensfall kann beispielsweise eine Überladung zumindest einer Batterieeinheit, eine Beschädigung des Gehäuses der Batterieeinheit und/oder eine Überhitzung der Batterieeinheit sein. Oftmals bedeutet der Schadensfall eine Überschreitung eines definierten Drucks im Gehäuse der Batterieeinheit, was durch die übliche Sensorik festgestellt werden kann.The damage can be, for example, an overload of at least one battery unit, damage to the housing of the battery unit and / or overheating of the battery unit. Often the loss means exceeding a defined pressure in the housing of the battery unit, which can be determined by the usual sensors.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist das Modulgehäuse einen Auslass auf, der eingerichtet ist, die Austretungen aus dem Modulgehäuse abzuführen. Die Austretungen können dabei beispielsweise über Kunststoffrohre oder Schläuche gesammelt und abgeführt werden. Der Auslass kann insbesondere in einem unteren Abschnitt des Modulgehäuses angeordnet sein, wobei „unten“ mit Bezug auf die Richtung der Erdanziehungskraft zu verstehen ist, so dass die Abführung der Austretungen von der Schwerkraft unterstützt wird. Das Abführen von Gasen kann im Rahmen der Erfindung auch als Entgasung bezeichnet werden.According to a preferred embodiment, the module housing has an outlet which is set up to discharge the exits from the module housing. The leaks can be collected and discharged, for example via plastic pipes or hoses. In particular, the outlet may be disposed in a lower portion of the module housing, with "bottom" with respect to the direction of gravitational force is understood, so that the discharge of the discharges is supported by gravity. The removal of gases can also be referred to as degassing in the context of the invention.

Das Modulgehäuse kann außerdem ein Sammelbecken aufweisen, welches eingerichtet ist, flüssige Austretungen aus den Batterieeinheiten aufzunehmen. Das Sammelbecken ist dabei bevorzugt an den Auslass gekoppelt, so dass die Austretungen über das Sammelbecken aus dem Modulgehäuse abgeführt werden können.The module housing may also include a sump configured to receive liquid leaks from the battery units. The reservoir is preferably coupled to the outlet, so that the leaks can be removed via the reservoir from the module housing.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind die Batterieeinheiten im Modulgehäuse mit Verpressungselementen gegeneinander verpresst angeordnet. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass sie durch einen Kraftschluss gehalten und in zumindest eine Raumrichtung verspannt sind werden. According to a preferred embodiment, the battery units are arranged in the module housing with Verpressungselementen pressed against each other. This can be done, for example, by being held by a force fit and being braced in at least one spatial direction.

Bevorzugt weist das Batteriemodul sechs bis zehn Batterieeinheiten auf, wobei das Modulgehäuse die sechs bis zehn Batterieeinheiten verkapselt. Die Batterieeinheiten können beispielsweise eine oder mehrere in Serie oder parallel geschalteten Batteriezellen umfassen oder einen oder mehrere in Serie geschaltete Batterieblöcke, welche jeweils einen oder mehrere in Serie geschaltete Batteriezellen aufweisen können. Sechs bis zehn Batterieeinheiten zu verkapseln ist in sofern vorteilhaft, als dass hierdurch eine Balance zwischen der Ausfallwahrscheinlichkeit durch einen Schadensfall und dem Preis für den Austausch des Moduls geschaffen wird. Preferably, the battery module has six to ten battery units, wherein the module housing encapsulates the six to ten battery units. The battery units may comprise, for example, one or more battery cells connected in series or in parallel, or one or more series-connected battery blocks, each of which may have one or more battery cells connected in series. Encapsulating six to ten battery units is advantageous in that it provides a balance between the probability of failure due to a claim and the price of replacing the module.

Bevorzugt ist vorgesehen, im Modulgehäuse eine Überwachungselektronik der Batterieeinheiten anzuordnen. Die Überwachungselektronik kann Temperatursensoren, Strom- und Spannungsmesseinrichtungen und eine Elektronik zum Ladungsausgleich umfassen, das heißt insbesondere Widerstände und Schaltungen, die für das sogenannte Batteriebalancing verwendet werden. Besonders vorteilhaft ist, dass hierdurch eine elektrische Isolation der im Batteriemodul angeordneten Batterieeinheiten erreicht wird. Die elektronischen Komponenten werden im Modulgehäuse angeordnet, wodurch ein sicherer Modulwechsel auch händisch erfolgen kann. Wenn das Batteriemodul im Schadensfall ausgetauscht werden muss, besteht für das damit beauftragte Personal ein Berührschutz, d. h. es sind keine Stromschläge zu befürchten.It is preferably provided to arrange a monitoring electronics of the battery units in the module housing. The monitoring electronics may include temperature sensors, current and voltage measuring devices and an electronics for charge compensation, that is, in particular resistors and circuits that are used for the so-called battery balancing. It is particularly advantageous that this achieves electrical insulation of the battery units arranged in the battery module. The electronic components are arranged in the module housing, whereby a safe module change can also be done manually. If the battery module must be replaced in the event of damage, the personnel assigned to it will be protected against contact, d. H. there are no electric shocks to worry about.

Nach einer Ausführungsform weist das Modulgehäuse zumindest eine Kabeldurchführung auf. In diesem Fall kann eine Schnittstelle des Batteriemoduls zu einer Fahrzeugelektronik außerhalb des Gehäuses vorgesehen sein. Eine erste Kabeldurchführung kann den HV-Anschluss betreffen und eine weitere Kabeldurchführung die Beschaltung der Überwachungselektronik. Ebenso kann vorgesehen sein, den HV-Anschluss und die Beschaltung der Überwachungselektronik mittels einer gemeinsamen Kabeldurchführung umzusetzen.According to one embodiment, the module housing has at least one cable feedthrough. In this case, an interface of the battery module may be provided to a vehicle electronics outside of the housing. A first cable bushing may affect the HV connection and another cable bushing the wiring of the monitoring electronics. Likewise, it can be provided to implement the HV connection and the wiring of the monitoring electronics by means of a common cable bushing.

Zusätzlich hierzu oder alternativ hierzu kann vorgesehen sein, dass das Modulgehäuse eine Schnittstelle der Überwachungselektronik der Batterieeinheiten zur Fahrzeugelektronik aufweist. Dabei kann ein Steckereinsatz in der Gehäusewand vorgesehen sein, welcher zur Kontaktierung mit einem Gegenstück eingerichtet ist. Auch hier ist das Modulgehäuse im Wesentlichen nach außen isolierend ausgebildet, insbesondere sind außerhalb des Steckerbereiches keine elektronische Komponenten auf dem Gehäuse befestigt und die Überwachungselektronik innerhalb des Gehäuses angeordnet.In addition to this or alternatively, it may be provided that the module housing has an interface of the monitoring electronics of the battery units to the vehicle electronics. In this case, a plug insert may be provided in the housing wall, which is set up for contacting with a counterpart. Again, the module housing is formed substantially insulating outwardly, in particular, outside the connector area no electronic components are mounted on the housing and the monitoring electronics disposed within the housing.

Nach einem weitern Aspekt der Erfindung wird ein Batteriesystem vorgeschlagen, das mit einem der beschriebenen Batteriemodule ausgestattet ist. Bevorzugt ist das Batteriesystem ein Hochvoltbatteriesystem, das Lithiumionenzellen umfasst und zum Antrieb eines Fahrzeugs geeignet ist. Üblicherweise werden in Hybridfahrzeugen ein Batteriemodul und in Elektrofahrzeugen bis zu 18 Batteriemodule eingesetzt.According to a further aspect of the invention, a battery system is proposed, which is equipped with one of the described battery modules. The battery system is preferably a high-voltage battery system which comprises lithium-ion cells and is suitable for driving a vehicle. Typically, a battery module is used in hybrid vehicles and up to 18 battery modules in electric vehicles.

Nach einem weiteren Aspekt wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, das mit einem derartigen Batteriesystem ausgestattet ist, wobei die Batterie zum Antrieb des Fahrzeugs eingerichtet ist. Insbesondere kann das Fahrzeug ein Elektro- oder ein Hybridfahrzeug sein. According to a further aspect, a motor vehicle is proposed, which is equipped with such a battery system, wherein the battery is adapted to drive the vehicle. In particular, the vehicle may be an electric or a hybrid vehicle.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die modulare Verkapselung der Batterieeinheiten führt dazu, dass das Batteriemodul im Schadensfall gewollt zerstört wird. Somit wird im Schadensfall das Batteriemodul ausgetauscht und nicht die einzelnen Batterieeinheiten, welche unter Spannung stehen oder durch giftige Gase und Stäube belastet sein können. Ein Vorteil ist, dass mit den Maßnahmen der Erfindung keine Abdichtungselemente zwischen dem die Gase und Stäube aufnehmenden Gehäuse und den Batterieeinheiten notwendig ist, da diese vollständig vom Gehäuse umgeben sind. Die Erfindung ermöglicht eine zuverlässige Druckentlastung im Bereich der Batterieeinheiten, ohne dass ein aufwendiges Verbinden von Entgasungsventilen nötig ist. Auch bei mehreren Druckentlastungsöffnungen von Batterieeinheiten können die Gase abgeführt werden und austretendes flüssiges Elektrolyt aufgefangen werden. Zudem kann das Modulgehäuse zusätzliche weitere Funktionen wie Halterung und Verpressung der Zellen erfüllen. Die erfindungsgemäße Lösung ist einfacher aufgebaut und günstiger hinsichtlich der Herstellkosten.The modular encapsulation of the battery units leads to the battery module being intentionally destroyed in the event of damage. Thus, in case of damage, the battery module is replaced and not the individual battery units, which are under tension or may be contaminated by toxic gases and dusts. One advantage is that with the measures of the invention, no sealing elements between the housing and the battery units receiving the gases and dusts is necessary, since these are completely surrounded by the housing. The invention enables a reliable pressure relief in the area of the battery units, without the need for complex connection of degassing valves. Even with several pressure relief openings of battery units, the gases can be removed and leaking liquid electrolyte can be collected. In addition, the module housing can fulfill additional additional functions such as holding and pressing the cells. The solution according to the invention is simpler and cheaper in terms of manufacturing costs.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.

Es zeigen:Show it:

1 ein Batteriemodul in seitlicher Schnittansicht nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform, 1 a battery module in side sectional view according to an embodiment of the invention,

2 ein Batteriemodul in Schnittansicht von oben nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform und 2 a battery module in a sectional view from above according to an embodiment of the invention and

3 ein Batteriesystem in Draufsicht nach dem Stand der Technik. 3 a battery system in plan view according to the prior art.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt ein Batteriemodul 1, welches neun Batterieeinheiten 2 aufweist, die nebeneinander angeordnet sind. Die Batterieeinheiten 2 weisen jeweils ein Gehäuse 3 auf und können beispielsweise einzelne Zellwickel, Zellen oder auch zusammengeschaltete Zellen umfassen. Die Batterieeinheiten 2 sind oberseitig mit Berstöffnungen 4 ausgestattet, die Berstmembranen 18 aufweisen. Durch die Berstöffnungen 4 sollen im Falle eines Schadens, wenn beispielsweise eine Überladung einer der Batterieeinheiten 2, eine Beschädigung des Gehäuses 3 der Batterieeinheit 2 oder eine Überhitzung der Batterieeinheit 2 erfolgt, Gase und flüssiger Elektrolyt austreten. Die Batterieeinheiten 2 sind durch Einheitenverbinder 5 miteinander verschaltet, um Hochspannung auszugeben. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel geht an der am weitesten links angeordneten Batterieeinheit 2 eine HV-Verbindung zum Anschluss an ein weiteres Batteriemodul oder zum Anschluss an einen Strombus ab. 1 shows a battery module 1 , which has nine battery units 2 has, which are arranged side by side. The battery units 2 each have a housing 3 and may for example comprise individual cell wraps, cells or interconnected cells. The battery units 2 are upper side with burst openings 4 equipped, the bursting membranes 18 exhibit. Through the burst openings 4 should in case of damage, for example, if an overcharge of one of the battery units 2 , damage to the housing 3 the battery unit 2 or overheating of the battery unit 2 takes place, gases and liquid electrolyte escape. The battery units 2 are through unit connectors 5 interconnected to output high voltage. In the embodiment shown here goes to the leftmost battery unit 2 one HV connection for connection to another battery module or for connection to a power bus.

Die neun Batterieeinheiten 2 sind in einem Modulgehäuse 7 angeordnet, wobei sie durch Verpressungselemente 8 in seitlicher Dimension gegeneinander verpresst sind. Als Verpressungselemente 8 können beispielsweise Elastomere oder thermoplastische Materialien verwendet werden oder auch aushärtbarer Kleber. Das Modulgehäuse 7 weist in diesem Ausführungsbeispiel oberseitig einen Auslass 9 auf, der an einen Aufnahmebereich 10 für Austretungen angeschlossen ist. Im Schadensfall tritt aus einer der Berstöffnungen 4 der Batterieeinheiten 2 das Schadgas und/oder flüssiger Elektrolyt aus und sammelt sich im Aufnahmebereich 10. Über den Auslass 9 sind die Austretungen aus dem Modulgehäuse abführbar. Eine mögliche Ausführungsform ist ein einfaches rechteckiges, bzw. quaderförmiges Modulgehäuse 7, das aus 0,3–1 mm Stahlblech, vorzugsweise 0,5 mm Stahlblech besteht. Aus Korrosions- und Isolationsgründen ist das Modulgehäuse 7 vorzugsweise mit einem Lack, zum Beispiel mit Zweikomponenten-Epoxidharz (2k-Epoxy) oder kathodischem Tauchlack (KTL) beschichtet. The nine battery units 2 are in a module housing 7 arranged by pressing elements 8th are pressed against each other in lateral dimension. As pressing elements 8th For example, elastomers or thermoplastic materials may be used or thermosetting adhesives. The module housing 7 has in this embodiment, the upper side an outlet 9 on that to a receiving area 10 is connected for emergencies. In case of damage occurs from one of the burst openings 4 the battery units 2 the noxious gas and / or liquid electrolyte and accumulates in the receiving area 10 , About the outlet 9 the exits from the module housing can be discharged. One possible embodiment is a simple rectangular or cuboid module housing 7 , which consists of 0.3-1 mm sheet steel, preferably 0.5 mm sheet steel. For corrosion and insulation reasons, the module housing 7 preferably coated with a paint, for example with two-component epoxy resin (2k epoxy) or cathodic dip paint (KTL).

Im Bereich der HV-Verbindung ist eine Kabeldurchführung 6 des Modulgehäuses 7 vorhanden. Die Kabeldurchführung ist mit einer Abdichtung 11 versehen, so dass hier keine Austretung von Austretungen zu erwarten ist. Die Abdichtung 11 muss sehr druckbeständig ausgelegt sein, da im Schadfall üblicherweise mit einem starken Anstieg des Drucks innerhalb des Batteriemoduls 1 zu rechnen ist. Die Berstöffnungen 4 der einzelnen Batterieeinheiten 2 liegen dagegen bar im Modulgehäuse 7, hier sind keine einzelnen Abdichtungen gegenüber dem Aufnahmebereich 10 für Austretungen notwendig.In the HV connection is a cable gland 6 of the module housing 7 available. The cable gland is sealed 11 provided, so that no emergence of spills is expected here. The seal 11 must be designed very pressure resistant, as in the case of damage usually with a sharp increase in pressure within the battery module 1 is to be expected. The burst openings 4 the individual battery units 2 are in contrast bar in the module housing 7 , here are no individual seals against the receiving area 10 necessary for departures.

Das Batteriemodul 1 weist weiterhin eine Überwachungselektronik 12 auf, die an einen ebenfalls durch eine Abdichtung 17 abgesicherten, im Modulgehäuse 7 angeordneten Verbindungsstecker 13 angeschlossen ist. Die Überwachungselektronik 12 umfasst beispielsweise Balancing-Widerstände 14 sowie Temperatursensoren 15, die auf einem Leitungsträger 16 angeordnet sind. Die Balancing-Widerstände 14 sind mit den Batterieeinheiten 2 geeignet verkabelt, so dass das Balancing ausgeführt werden kann, was nicht dargestellt ist. The battery module 1 also has a monitoring electronics 12 on, which also has a seal 17 secured, in the module housing 7 arranged connector 13 connected. The monitoring electronics 12 includes, for example, balancing resistors 14 as well as temperature sensors 15 on a management board 16 are arranged. The balancing resistors 14 are with the battery units 2 cabled so that the balancing can be performed, which is not shown.

2 zeigt das Batteriemodul 1 mit hier beispielhaft fünf nebeneinander angeordneten Batterieeinheiten 2 in Schnittansicht von oben. Der Schnitt verläuft durch das Modulgehäuse 7, so dass eine Draufsicht auf die Batterieeinheiten 2 möglich ist. Die Batterieeinheiten 2 weisen Berstöffnungen 4 auf, welche in etwa mittig im Modulgehäuse 7 angeordnet sind. Die Berstöffnungen 4 liegen im Modulgehäuse 7 offen und benötigen keine eigenen Isolationsstrukturen. Die Einheitenverbinder 5 verbinden jeweils benachbarte Batterieeinheiten 2 miteinander, wobei diese alternierend am seitlichen Rand der Batterieeinheiten 2 angeordnet sind. Zur Verschaltung des dargestellten Batteriemoduls 1 mit weiteren Batteriemodulen sind an zwei Stellen des Modulgehäuses 7 Kabeldurchführungen 6 für HV-Verbindungen vorgesehen. Der Übersicht halber nicht dargestellt ist die Elektronik, welche sich ebenfalls im Modulgehäuse 7 befindet. Der Auslass 9, durch welchen die Austretungen im Schadensfall abgeführt werden, befindet sich hier beispielhaft an der längeren Seite des Batteriemoduls 1. 2 shows the battery module 1 with here by way of example five juxtaposed battery units 2 in a sectional view from above. The cut runs through the module housing 7 , giving a top view of the battery units 2 is possible. The battery units 2 have burst openings 4 on, which is approximately in the middle of the module housing 7 are arranged. The burst openings 4 lie in the module housing 7 open and do not need their own isolation structures. The unit connectors 5 each connect adjacent battery units 2 with each other, wherein these alternately at the lateral edge of the battery units 2 are arranged. For interconnection of the illustrated battery module 1 with additional battery modules are in two places of the module housing 7 Cable glands 6 intended for HV connections. For clarity, not shown is the electronics, which are also in the module housing 7 located. The outlet 9 , through which the leaks are discharged in the event of damage, is here for example on the longer side of the battery module 1 ,

3 zeigt eine Draufsicht auf sechs miteinander verschaltete Batterieeinheiten 200 nach dem Stand der Technik. Die Batterieeinheiten 200 sind wie im in 2 dargestellten Beispiel über Einheitenverbinder 500 miteinander verbunden. Die Batterieeinheiten 200 weisen Berstöffnungen 400 auf, welche an einen Entgasungskanal 300 angeschlossen sind, über welchen die Austretungen abgeführt werden. Die Verbindung mit dem Entgasungskanal 300 muss hier für jede Batteriezelle 200 einzeln abgedichtet werden, was nicht dargestellt ist, oder es wird, wie dargestellt, der gesamte Kanal 300 über ein Dichtungselement 600 gegenüber den Batteriezellen 200 abgedichtet. Hierdurch sind eine Vielzahl von Verarbeitungsschritten und Bauteile notwendig, die mit den Maßnahmen der Erfindung vermeidbar sind. 3 shows a plan view of six interconnected battery units 200 According to the state of the art. The battery units 200 are like in 2 illustrated example of unit connector 500 connected with each other. The battery units 200 have burst openings 400 on, which to a degassing 300 affiliated are over which the leaks are discharged. The connection with the degassing duct 300 must be here for each battery cell 200 are individually sealed, which is not shown, or it will, as shown, the entire channel 300 via a sealing element 600 opposite the battery cells 200 sealed. As a result, a variety of processing steps and components are necessary, which can be avoided with the measures of the invention.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.The invention is not limited to the embodiments described herein and the aspects highlighted therein. Rather, within the scope given by the claims a variety of modifications are possible, which are within the scope of expert action.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102011002631 A1 [0004] DE 102011002631 A1 [0004]
  • DE 102009046835 A1 [0005] DE 102009046835 A1 [0005]

Claims (10)

Batteriemodul (1) mit zumindest zwei Batterieeinheiten (2), die Gehäuse (3) mit Berstöffnungen (4) aufweisen, um in Schadensfällen Austretungen auszulassen, und mit einem Modulgehäuse (7) zum Aufnehmen der Austretungen aus den Batterieeinheiten (2) in Schadensfällen, wobei das Modulgehäuse (7) die zumindest zwei Batterieeinheiten (2) verkapselt.Battery module ( 1 ) with at least two battery units ( 2 ), the housings ( 3 ) with burst openings ( 4 ) in order to omit leaks in case of damage, and with a module housing ( 7 ) for receiving the leaks from the battery units ( 2 ) in cases of damage, wherein the module housing ( 7 ) the at least two battery units ( 2 ) encapsulated. Batteriemodul (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schadensfall eine Überladung zumindest einer Batterieeinheit (2), eine Beschädigung des Gehäuses (3) der Batterieeinheit (2) und/oder eine Überhitzung der Batterieeinheit (2) ist.Battery module ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the damage case an overload of at least one battery unit ( 2 ), damage to the housing ( 3 ) of the battery unit ( 2 ) and / or overheating of the battery unit ( 2 ). Batteriemodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modulgehäuse (7) einen Auslass (9) aufweist, der eingerichtet ist, die Austretungen aus dem Modulgehäuse (7) abzuführen.Battery module ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the module housing ( 7 ) an outlet ( 9 ), which is arranged, the exits from the module housing ( 7 ) dissipate. Batteriemodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterieeinheiten (2) im Modulgehäuse (7) mit Verpressungselementen (8) gegeneinander verpresst angeordnet sind.Battery module ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the battery units ( 2 ) in the module housing ( 7 ) with compression elements ( 8th ) are pressed against each other. Batteriemodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass das Batteriemodul (1) sechs bis zehn Batterieeinheiten (2) aufweist, wobei das Modulgehäuse (7) die sechs bis zehn Batterieeinheiten (2) verkapselt.Battery module ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the battery module ( 1 ) six to ten battery units ( 2 ), wherein the module housing ( 7 ) the six to ten battery units ( 2 ) encapsulated. Batteriemodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Modulgehäuse (7) eine Überwachungselektronik (12) der Batterieeinheiten (2) angeordnet ist.Battery module ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that in the module housing ( 7 ) a monitoring electronics ( 12 ) of the battery units ( 2 ) is arranged. Batteriemodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modulgehäuse (7) eine Kabeldurchführung (6) aufweist. Battery module ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the module housing ( 7 ) a cable feedthrough ( 6 ) having. Batteriemodul (1) nach einem Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Modulgehäuse (7) eine Schnittstelle (13) der Überwachungselektronik (12) der Batterieeinheiten (2) zu einer Fahrzeugelektronik aufweist.Battery module ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the module housing ( 7 ) an interface ( 13 ) of the monitoring electronics ( 12 ) of the battery units ( 2 ) to a vehicle electronics. Batteriesystem mit zumindest einem Batteriemodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Battery system with at least one battery module ( 1 ) according to any one of the preceding claims. Kraftfahrzeug mit einem Batteriesystem nach Anspruch 9, wobei das Batteriesystem zum Antrieb des Kraftfahrzeugs eingerichtet ist.Motor vehicle with a battery system according to claim 9, wherein the battery system is adapted to drive the motor vehicle.
DE201310201007 2013-01-23 2013-01-23 Battery module for battery system of motor car, has module housing that encapsulates the two battery units Withdrawn DE102013201007A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201310201007 DE102013201007A1 (en) 2013-01-23 2013-01-23 Battery module for battery system of motor car, has module housing that encapsulates the two battery units
CN201410079499.XA CN103943796A (en) 2013-01-23 2014-01-21 Battery module and battery system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201310201007 DE102013201007A1 (en) 2013-01-23 2013-01-23 Battery module for battery system of motor car, has module housing that encapsulates the two battery units

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102013201007A1 true DE102013201007A1 (en) 2014-07-24

Family

ID=51064460

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201310201007 Withdrawn DE102013201007A1 (en) 2013-01-23 2013-01-23 Battery module for battery system of motor car, has module housing that encapsulates the two battery units

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN103943796A (en)
DE (1) DE102013201007A1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014221944A1 (en) 2014-10-28 2016-04-28 Robert Bosch Gmbh Clamping device for clamping storage units of an electrical energy storage module and corresponding energy storage module
DE102015214181A1 (en) * 2015-07-27 2017-02-02 Audi Ag Battery module for a motor vehicle, module assembly and motor vehicle
DE102016114512A1 (en) 2016-08-05 2018-02-08 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Method for producing a battery case
EP3644391A3 (en) * 2018-10-25 2020-07-22 Tegimus Holding GmbH Cable feedthrough for a battery housing
WO2021083703A3 (en) * 2019-10-29 2021-07-22 Thyssenkrupp Marine Systems Gmbh Battery module with monitoring of thermal performance of individual cells

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014211836A1 (en) * 2014-06-20 2015-12-24 Robert Bosch Gmbh Battery cell with standardized housing
KR102260830B1 (en) * 2016-11-08 2021-06-03 삼성에스디아이 주식회사 Rechargeable battery pack
JP6638667B2 (en) * 2017-02-10 2020-01-29 トヨタ自動車株式会社 Battery pack

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009046835A1 (en) 2009-11-18 2011-05-19 Robert Bosch Gmbh Injection molding tool for use during manufacturing injection molded part, has manifold including adaptive structures, where cross-sectional area of manifold is changed during injection of sprayed materials into cavities
DE102011002631A1 (en) 2011-01-13 2012-07-19 Sb Limotive Company Ltd. Battery cell module, method for producing a battery cell module and battery and motor vehicle

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008251263A (en) * 2007-03-29 2008-10-16 Sanyo Electric Co Ltd Power source device
JP4935802B2 (en) * 2008-12-10 2012-05-23 パナソニック株式会社 Battery module and assembled battery module using the same
DE102009046385A1 (en) * 2009-11-04 2011-05-05 SB LiMotive Company Ltd., Suwon Battery with degassing system and method for discharging spills
US9263713B2 (en) * 2010-05-26 2016-02-16 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack
DE102011075318A1 (en) * 2011-05-05 2012-11-08 Sb Limotive Company Ltd. Battery housing for lithium-ion cells
DE102011051627A1 (en) * 2011-07-07 2013-01-10 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Modular system for a battery

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009046835A1 (en) 2009-11-18 2011-05-19 Robert Bosch Gmbh Injection molding tool for use during manufacturing injection molded part, has manifold including adaptive structures, where cross-sectional area of manifold is changed during injection of sprayed materials into cavities
DE102011002631A1 (en) 2011-01-13 2012-07-19 Sb Limotive Company Ltd. Battery cell module, method for producing a battery cell module and battery and motor vehicle

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014221944A1 (en) 2014-10-28 2016-04-28 Robert Bosch Gmbh Clamping device for clamping storage units of an electrical energy storage module and corresponding energy storage module
DE102015214181A1 (en) * 2015-07-27 2017-02-02 Audi Ag Battery module for a motor vehicle, module assembly and motor vehicle
DE102015214181B4 (en) * 2015-07-27 2020-02-13 Audi Ag Battery module for a motor vehicle, module arrangement and motor vehicle
DE102016114512A1 (en) 2016-08-05 2018-02-08 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Method for producing a battery case
EP3644391A3 (en) * 2018-10-25 2020-07-22 Tegimus Holding GmbH Cable feedthrough for a battery housing
WO2021083703A3 (en) * 2019-10-29 2021-07-22 Thyssenkrupp Marine Systems Gmbh Battery module with monitoring of thermal performance of individual cells

Also Published As

Publication number Publication date
CN103943796A (en) 2014-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102013201007A1 (en) Battery module for battery system of motor car, has module housing that encapsulates the two battery units
EP2664015B1 (en) Battery cell module, method for producing a battery cell module, battery and motor vehicle
DE102007010740B4 (en) Battery with ventilation and use of the battery
EP2732485B1 (en) Battery cell module, method for operating a battery cell module and battery and motor vehicle
EP3235049B1 (en) A battery with cooling plate as mounting plate
DE102009046385A1 (en) Battery with degassing system and method for discharging spills
DE102014216811B4 (en) battery module system
DE102012219784A1 (en) Battery module for use in vehicle e.g. electric car, has gas exhaust port and gas channel that are arranged to one another such that exiting gas from gas exhaust port flows into gas channel
DE102008034868A1 (en) Battery with a arranged in a battery housing heat conducting plate for tempering the battery
DE102013216071A1 (en) Galvanic system comprising a plurality of galvanic cells and a degassing device
EP3652801B1 (en) Fuel cell device
DE102008059956A1 (en) Battery i.e. lithium-ion-battery, for e.g. hybrid vehicle, has free space formed between cell bottom of single cells and battery housing bottom, where free space is pressure-tightly and/or gas-tightly separated in direction of single cells
WO2013110359A1 (en) Battery and motor vehicle
DE102013015749A1 (en) Cell block for a battery
WO2016015958A1 (en) Battery module
WO2016005220A1 (en) Housing for a plurality of battery cells, comprising three main components
DE102012205895A1 (en) Energy storage cover module and method for mounting an energy storage cover module
DE102021211929A1 (en) Battery cell housing with cell wall made of a fiber composite material, battery cell and battery
DE102019102459A1 (en) Battery with overpressure hose seal
DE102021132048B4 (en) Method for producing an electrical device for motor vehicles in several variants and motor vehicle
DE102013203107A1 (en) Accumulator module for accumulator in electrical propelled motor car i.e. electric car, has degassing channel arranged at battery cell such that casing section is partly engaged with channel portion
DE102014212407A1 (en) Degassing device, battery cell, battery cell module and motor vehicle
DE102015219025A1 (en) Device for increasing the safety when using battery systems
DE102019201021A1 (en) Battery with a seal acting by means of a pressure difference
DE102013203191A1 (en) Housing for battery cell e.g. lithium ion battery cell used in motor car, has channel arranged in housing projection, connected in fluid-conductive manner with interior space and closed in gastight manner with formation of safety valve

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H01M0002040000

Ipc: H01M0050147000

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee