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DE102012012897A1 - Traction battery for electrically operated car, has battery cells arranged at inclination with respect to stacking direction that matches with vehicle longitudinal direction or transverse direction in installation position of battery - Google Patents

Traction battery for electrically operated car, has battery cells arranged at inclination with respect to stacking direction that matches with vehicle longitudinal direction or transverse direction in installation position of battery Download PDF

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DE102012012897A1
DE102012012897A1 DE201210012897 DE102012012897A DE102012012897A1 DE 102012012897 A1 DE102012012897 A1 DE 102012012897A1 DE 201210012897 DE201210012897 DE 201210012897 DE 102012012897 A DE102012012897 A DE 102012012897A DE 102012012897 A1 DE102012012897 A1 DE 102012012897A1
Authority
DE
Germany
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battery
battery cells
stacking direction
traction
battery cell
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.)
Pending
Application number
DE201210012897
Other languages
German (de)
Inventor
Matthias Piep
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.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
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 Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Priority to DE201210012897 priority Critical patent/DE102012012897A1/en
Publication of DE102012012897A1 publication Critical patent/DE102012012897A1/en
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Abstract

The battery (1) has a battery cell assembly comprising battery cells (11) stacked together in series (I, II) in a stacking direction. The battery cells are arranged at an inclination with respect to the stacking direction. The stacking direction matches with a vehicle longitudinal direction (X) or a vehicle transverse direction (Y) in an installation position of the battery. A battery module (9) comprises a frame-like rotating housing wall, where the housing wall and an intermediate wall of a battery housing are made of a resilient material.

Description

Die Erfindung betrifft eine Traktionsbatterie für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a traction battery for an electrically operated vehicle according to the preamble of claim 1.

Die Fahrzeugbatterie eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs kann aus einer Anzahl von Batteriemodulen bestehen. Die Batteriemodule sind in einem oder mehreren Batteriekästen an der Fahrzeugkarosserie montiert, zum Beispiel unterhalb einer Rücksitzbank eines Fahrzeuges. In jedem der Batteriemodule sind Batteriezellen zu einem Zellenverbund zusammengefasst. Zur Bildung des Batteriezellenverbundes sind die Batteriezellen in einer vorgegebenen Stapelrichtung eng aneinander gestapelt. Die Fahrzeugbatterie ist dabei so anzuordnen, dass im Crashfall eine Beschädigung der Batteriezellen zuverlässig verhindert ist. Eine solche Beschädigung könnte nämlich zu einem inneren Kurzschluss der Fahrzeugbatterie führen.The vehicle battery of an electrically powered vehicle may consist of a number of battery modules. The battery modules are mounted in one or more battery boxes on the vehicle body, for example below a rear seat of a vehicle. In each of the battery modules, battery cells are combined into a cell network. To form the battery cell network, the battery cells are stacked tightly in a predetermined stacking direction. The vehicle battery is to be arranged so that damage to the battery cells is reliably prevented in the event of a crash. Namely, such damage could lead to an internal short circuit of the vehicle battery.

Aus der WO 2010/040363 A2 ist eine gattungsgemäße Traktionsbatterie für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug bekannt. Die Batteriezellen der Traktionsbatterie sind in einer bauteilsteifen Tragstruktur angeordnet, sodass im Crashfall die Batteriezellen weitgehend deformationsfrei verbleiben. Die bauteilsteife Tragstruktur stellt nämlich im Crashfall einen Kraftpfad und/oder Sollbruchstellen bereit, mit deren Hilfe die eingeleitete Aufprallenergie an den Batteriezellen vorbeigeleitet wird. Hierzu sind unter anderem auch bauteilsteife Quer- und Längsstreben vorgesehen. Zudem können zwischen den Batteriezellen Deformationselemente angeordnet sein, die im Crashfall durch Verformung Deformationsenergie abbauen könnenFrom the WO 2010/040363 A2 is a generic traction battery for an electrically powered vehicle known. The battery cells of the traction battery are arranged in a component-rigid support structure, so that the battery cells remain largely free of deformation in the event of a crash. Namely, in the event of a crash, the component-rigid support structure provides a force path and / or predetermined breaking points with the aid of which the initiated impact energy is conducted past the battery cells. Among other things, component stiffness transverse and longitudinal struts are provided for this purpose. In addition, deformation elements can be arranged between the battery cells, which can reduce deformation energy in the event of a crash by deformation

Die aus der WO 2010/040363 A2 bekannte bauteilsteife Tragstruktur mit den Sollbruchstellen sowie den Verstärkungsstreben ist insgesamt jedoch materialaufwändig sowie bauraumintensiv. Hierdurch können sich Package-Probleme bei der Anordnung des Batteriegehäuses in der Fahrzeugkarosserie ergeben.The from the WO 2010/040363 A2 However, known component-rigid support structure with the predetermined breaking points and the reinforcing struts is overall material-consuming and space-consuming. This can result in package problems in the arrangement of the battery case in the vehicle body.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Traktionsbatterie für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug bereitzustellen, bei der der erforderliche Bauraum reduziert ist und gleichzeitig auch im Crashfall eine ausreichend große Energieabsorptionsfähigkeit bereitgestellt ist.The object of the invention is to provide a traction battery for an electrically operated vehicle, in which the required space is reduced and at the same time a sufficiently large energy absorption capacity is provided in the event of a crash.

Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.The object is solved by the features of claim 1. Preferred embodiments of the invention are disclosed in the subclaims.

Die Erfindung beruht auf dem Sachverhalt, dass die zum Schutz der Batteriezellen vorgesehene bauteilsteife Tragstruktur der aus der WO 2010/040363 A2 bekannte Traktionsbatterie nur mit hohem Aufwand realisierbar ist. In Abkehr von diesem Stand der Technik wird erfindungsgemäß auf eine solche bauteilsteife Tragstruktur verzichtet. Anstelle dessen sind die Batteriezellen in der Fahrzeugbatterie nicht mehr ortsfest, sondern im Crashfall verlagerbar angeordnet. Im Crashfall wird somit die in die Traktionsbatterie eingeleitete Crashenergie nicht mehr an den Batteriezellen vorbeigeleitet, sondern erfolgt unter zerstörungsfreier Verlagerung der Batteriezellen zumindest teilweise ein Abbau der eingeleiteten Crashenergie. Vor diesem Hintergrund sind die Batteriezellen mit Bezug auf die Stapelrichtung nicht mehr rechtwinklig ausgerichtet angeordnet, sondern vielmehr in einer Schrägstellung angeordnet. Dies führt bei einer Seitenkollision, einer Heckkollision oder einer Frontalkollision dazu, dass die eingeleitete Aufprallkraft mit Kraftkomponenten an den Batteriezellen angreift, wodurch die Batteriezellen sich gegeneinander unter Abbau von Deformationsenergie verlagern (das heißt um einen Winkelversatz verschwenken oder verschieben) können. Bevorzugt kann die Stapelrichtung der Batteriezellen in der Einbaulage der Traktionsbatterie mit der Fahrzeuglängsrichtung oder der Fahrzeugquerrichtung übereinstimmen. In diesem Fall sind die Batteriezellen in Schrägstellung zur Fahrzeugquerrichtung oder -längsrichtung.The invention is based on the fact that provided for the protection of the battery cells component-rigid support structure of the WO 2010/040363 A2 known traction battery can be realized only with great effort. In departure from this prior art, the invention dispenses with such a component-rigid support structure. Instead, the battery cells in the vehicle battery are no longer stationary, but arranged displaceable in the event of a crash. In the event of a crash, therefore, the crash energy introduced into the traction battery is no longer conducted past the battery cells, but at least partially a degradation of the introduced crash energy takes place under non-destructive displacement of the battery cells. Against this background, the battery cells with respect to the stacking direction are no longer arranged at right angles, but rather arranged in an inclined position. This results in a side collision, a rear-end collision or a frontal collision that the introduced impact force acts with force components on the battery cells, whereby the battery cells against each other under decomposition of deformation energy displaced (that is, by an angular offset pivot or move). Preferably, the stacking direction of the battery cells in the installation position of the traction battery with the vehicle longitudinal direction or the vehicle transverse direction coincide. In this case, the battery cells are inclined to the vehicle transverse direction or longitudinal direction.

Die Batteriezellen des Batteriemoduls sind bevorzugt baugleich ausgeführt. Dabei kann jede der Batteriezellen langgestreckt mit Längsseiten sowie mit in der Längserstreckungsrichtung einander gegenüberliegenden Stirnseiten ausgebildet sein. Die Grundform der Batteriezellen kann dabei quaderförmig oder auch zylinderförmig sein. Bei quaderförmig ausgeführten Batteriezellen können diese einander gegenüberliegende flache Längsseiten sowie umlaufende schmale Stirnseiten aufweisen. Bevorzugt sind die zum Beispiel quaderförmigen Batteriezellen mit den einander zugewandten Längsseiten aneinander gereiht in einer Batteriezellen-Reihe gestapelt.The battery cells of the battery module are preferably designed identical. In this case, each of the battery cells can be elongated with longitudinal sides and also with opposite end faces in the longitudinal direction of extension. The basic form of the battery cells can be cuboid or cylindrical. In parallelepiped running battery cells, these may have opposite flat longitudinal sides and circumferential narrow end faces. Preferably, the cuboid battery cells, for example, are stacked together with the longitudinal sides facing one another in a row of battery cells.

Je nach Ausführung des Außengehäuses der Traktionsbatterie können die Batteriezellen dabei nicht unmittelbar aneinander gereiht sein, sondern bevorzugt unter Zwischenlage von Zwischenwänden des Batteriegehäuses. Die Zwischenwände des Batteriegehäuses sind bevorzugt aus einem insbesondere elastisch nachgiebigen Material hergestellt, das im Crashfall bei einer Batteriezellen-Verlagerung unter Abbau von Deformationsenergie nachgibt.Depending on the design of the outer housing of the traction battery, the battery cells can not be placed directly next to each other, but preferably with the interposition of partitions of the battery case. The partitions of the battery case are preferably made of a particular elastically yielding material that yields in the event of a crash in a battery cell displacement with degradation of deformation energy.

In einer bevorzugten Ausführungsform können die Batteriezellen in der Batteriezellen-Reihe zueinander in ihrer Längserstreckungsrichtung längsversetzt sein. Das heißt, dass in der Stapelrichtung betrachtet jeweils aufeinanderfolgende Batteriezellen mit ihrem stirnseitigen Ende um einen Überstand das stirnseitige Ende der benachbarten Batteriezelle überragen. In diesem Fall bildet die Batteriezellen-Reihe seitlich außen eine Verzahnungsstruktur, bei der die seitlich außen liegenden Außenkanten der stirnseitigen Enden der Batteriezellen in einer gemeinsamen Ebene ausgerichtet sein können, die parallel zur Stapelrichtung ist. Zwischen den in der Stapelrichtung benachbarten Außenkante können Rücksprünge vorgesehen sein, die durch die Stirnwand einer Batteriezelle sowie durch das um den Überstand vorstehende stirnseitige Ende der benachbarten Batteriezelle begrenzt ist. Jede der Batteriezellen kann mit gleichem Stapelwinkel zur Stapelrichtung schräggestellt sein.In a preferred embodiment, the battery cells in the battery cell row can be offset longitudinally relative to each other in their longitudinal direction. That is to say, in the stacking direction, successive battery cells each have an overhang at their front end project beyond the front end of the adjacent battery cell. In this case, the battery cell row forms laterally on the outside a toothed structure, in which the laterally outer outer edges of the front ends of the battery cells can be aligned in a common plane, which is parallel to the stacking direction. Recesses may be provided between the outer edge adjacent in the stacking direction, which recess is bounded by the end wall of a battery cell and by the front end of the adjacent battery cell that projects around the projection. Each of the battery cells can be tilted at the same stack angle to the stacking direction.

In einer weiteren Ausführungsform kann zumindest eine zweite Batteriezellen-Reihe in dem Batteriemodul vorgesehen sein. Die Batteriezellen der zweiten Batteriezellen-Reihe können mit Bezug auf eine zur Stapelrichtung parallele Symmetrieachse spiegelsymmetrisch angeordnet sein. Bevorzugt können dabei die einander zugewandten stirnseitigen Batteriezellen-Enden formschlüssig ineinander verzahnt sein. Auf diese Weise bilden die ersten und zweiten Batteriezellen-Reihen ein Fischgrätenmuster, bei dem die Batterizellen der ersten und zweiten Reihe in besonders großer Packungsdichte bereitgestellt sind.In a further embodiment, at least one second battery cell row may be provided in the battery module. The battery cells of the second battery cell row can be arranged mirror-symmetrically with respect to an axis of symmetry parallel to the stacking direction. Preferably, the mutually facing end-side battery cell ends can be positively interlocked with each other. In this way, the first and second battery cell rows form a herringbone pattern, in which the battery cells of the first and second series are provided in a particularly large packing density.

Die Einbaulage der erfindungsgemäßen Traktionsbatterie kann so gewählt sein, dass sich im Crashfall eine Hauptbelastungsrichtung ergibt, bei der die unfallbedingte Aufprallkraft quer zur Stapelrichtung verläuft. In diesem Fall kann gewährleistet werden, dass sich die in der Stapelrichtung schräggestellten Batteriezellen aufgrund der einwirkenden Kraftkomponenten der Aufprallkraft in deren Längserstreckungsrichtung zueinander verschieben können und/oder zueinander verschwenken können. Diese crashbedingten Verlagerungen der Batteriezellen erfolgt dabei unter zumindest teilweisem Abbau von Deformationsenergie sowie unter Reduzierung der Batteriemodul-Breite um einen Deformationsweg.The mounting position of the traction battery according to the invention can be selected so that in the event of a crash results in a main load direction in which the accidental impact force extends transversely to the stacking direction. In this case, it can be ensured that the battery cells, which are inclined in the stacking direction, can shift relative to one another in the direction of their longitudinal extent due to the acting force components of the impact force and / or can pivot relative to one another. This crash-induced displacements of the battery cells is carried out under at least partial degradation of deformation energy and reducing the battery module width by a deformation path.

Das Batteriemodul kann zudem eine rahmenartig umlaufende Gehäusewand aufweisen, die die Batteriezellen einfasst. Die Gehäusewand ist dabei in Abkehr zum Stand der Technik nicht mehr bauteilsteif ausgeführt, sondern vielmehr – wie auch die bereits erwähnten Zwischenwände – aus einem bevorzugt elastisch nachgiebigen Material hergestellt, um eine unfallbedingte Krafteinleitung direkt in die Batteriezellen-Reihen zu ermöglichen.The battery module can also have a frame-like encircling housing wall which encloses the battery cells. In contrast to the prior art, the housing wall is no longer structurally rigid, but rather - as well as the already mentioned intermediate walls - made of a preferably elastically yielding material to allow an accidental introduction of force directly into the battery cell rows.

Bei einer zwei- oder mehrreihigen Anordnung der Batteriezellen bilden die in der Stapelrichtung jeweils endseitigen Batteriezellen eine pfeilförmige, spitz zulaufende Endseite sowie an der gegenüberliegenden Endseite eine in der Stapelrichtung zurückgesetzte pfeilförmige Aussparung. In dieser pfeilförmigen Aussparung können beispielhaft die Leistungselektronik der Traktionsbatterie und/oder andere Elektronik-Komponenten angeordnet werden.In the case of a two-row or multi-row arrangement of the battery cells, the battery cells in each case in the stacking direction form an arrow-shaped, pointed end side and, at the opposite end side, an arrow-shaped recess recessed in the stacking direction. In this arrow-shaped recess, the power electronics of the traction battery and / or other electronic components can be arranged by way of example.

Die umlaufende Gehäusewand kann polygonförmig ausgebildet sein, zum Beispiel sechseckförmig. Bevorzugt kann die Gehäusewand zwei mit Abstand gegenüberliegende parallel verlaufende Querwände aufweisen, die sich entlang der oben erwähnten Außenkanten der Batteriereihen bewegen können. Die beiden Querwände können über seitliche Abschlusswände miteinander verbunden sein, die pfeilförmig zusammenlaufen.The circumferential housing wall may be polygonal, for example hexagonal. Preferably, the housing wall may have two spaced apart parallel transverse walls which can move along the above-mentioned outer edges of the battery rows. The two transverse walls can be connected to each other via lateral end walls, which converge in an arrow shape.

Wie bereits oben erwähnt, können die Batteriezellen unter Zwischenlage von Zwischenwänden aneinander gestapelt sein. Die Zwischenwände können zusammen mit der umlaufenden Gehäusewand materialeinheitlich und einstückig ausgeführt sein.As already mentioned above, the battery cells can be stacked together with the interposition of intermediate walls. The partitions can be made of the same material and in one piece together with the encircling housing wall.

Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.The advantageous embodiments and / or further developments of the invention explained above and / or reproduced in the dependent claims can be used individually or else in any desired combination with one another, for example in the case of clear dependencies or incompatible alternatives.

Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.The invention and its advantageous embodiments and / or developments and their advantages will be explained in more detail with reference to drawings.

Es zeigen:Show it:

1 in einer grob schematischen perspektivischen Ansicht eine beispielhafte Einbaulage einer Traktionsbatterie unterhalb einer Rücksitzbank eines Fahrzeuges; 1 in a rough schematic perspective view of an exemplary installation position of a traction battery below a rear seat of a vehicle;

2 das Batteriemodul der Traktionsbatterie in Alleinstellung; 2 the battery module of the traction battery in isolation;

3 in einer Ansicht von oben das Batteriemodul, das aus zwei zueinander verzahnt angeordneten Reihen von Batteriezellen aufgebaut ist; sowie 3 in a top view of the battery module, which is constructed of two mutually toothed rows of battery cells; such as

4 und 5 das Crashverhalten des Batteriemoduls der Traktionsbatterie. 4 and 5 the crash behavior of the battery module of the traction battery.

Inder 1 ist eine Traktionsbatterie 1 eines elektrisch betriebenen Fahrzeuges unterhalb einer angedeuteten Rücksitzbank 3 im Heckbereich des Fahrzeuges angeordnet. Hierzu ist der Karosserieboden 5 unterhalb der Rücksitzbank 3 stufenartig erhöht, und zwar unter Bildung eines Stauraumes 7, in dem die Traktionsbatterie 1 angeordnet ist. Der Stauraum 7 für die Traktionsbatterie 1 kann bodenseitig durch ein nicht dargestelltes Abdeckelement, das zum Beispiel in Schraubverbindung mit dem Karosserieboden 5 bringbar ist, gesichert sein. In der 1 ist die Traktionsbatterie 1 zur Veranschaulichung beispielhaft mit nur einem einzigen Batteriemodul 9 aufgebaut. Das Batteriemodul 9 besteht wiederum aus zwei Reihen I, II von Batteriezellen 11. Jede der Batteriezellen 11 ist quaderförmig aufgebaut, und zwar mit einander gegenüberlegenden Flachseiten 13 (2) sowie umlaufende Schmalseiten 14 (2), die die beiden Flachseiten 13 miteinander verbinden. Die Stapelrichtung S der beiden Batteriezellen-Reihen I, II ist in der 1 in der Fahrzeugquerrichtung y ausgerichtet. Die beiden Batteriezellen-Reihen I, II bilden dabei ein sogenanntes Fischgrätenmuster, wodurch eine besonders große Packungsdichte erreicht ist. In dem Fischgrätenmuster sind die Batteriezellen 11 in der ersten und zweiten Reihe I, II jeweils mit ihren zugewandten Flachseiten 13 (2) in der Stapelrichtung S aneinandergereiht.In the 1 is a traction battery 1 an electrically powered vehicle below an indicated rear seat 3 arranged in the rear of the vehicle. This is the body floor 5 below the rear seat 3 increased stepwise, namely to form a storage space 7 in which the traction battery 1 is arranged. The storage space 7 for the traction battery 1 can on the bottom side by a cover, not shown, for example, in screw connection with the body floor 5 be brought, be assured. In the 1 is the traction battery 1 as an example with only a single battery module 9 built up. The battery module 9 again consists of two rows I . II of battery cells 11 , Each of the battery cells 11 is cuboid, with opposing flat sides 13 ( 2 ) as well as circumferential narrow sides 14 ( 2 ), which are the two flat sides 13 connect with each other. The stacking direction S of the two battery cell rows I . II is in the 1 aligned in the vehicle transverse direction y. The two battery cell rows I . II form a so-called herringbone pattern, whereby a particularly large packing density is achieved. In the herringbone pattern are the battery cells 11 in the first and second row I . II each with their facing flat sides 13 ( 2 ) in the stacking direction S strung together.

Die Batteriezellen 11 sind dabei nicht unmittelbar in Kontakt zueinander, sondern vielmehr unter Zwischenlage von elastisch nachgiebigen Zwischenwänden 15 angeordnet. Die Zwischenwände 15 sind Bestandteil eines Außengehäuses 17 und definieren Profilkanäle 16 (2), in denen die Batteriezellen 11 formschlüssig eingesteckt sind. Auf diese Weise ergibt sich einerseits vor der Montage im Fahrzeug eine zuverlässige Transportsicherung der Batteriezellen 11. Andererseits lassen die elastisch nachgiebigen Zwischenwände 15 im Crashfall unter Abbau von Deformationsenergie eine Verlagerung der Batteriezellen 11 um einen Winkelversatz zu.The battery cells 11 are not directly in contact with each other, but rather with the interposition of elastically yielding partitions 15 arranged. The partitions 15 are part of an outer housing 17 and define profile channels 16 ( 2 ), in which the battery cells 11 are positively inserted. In this way, on the one hand before mounting in the vehicle a reliable transport security of the battery cells 11 , On the other hand, the elastically yielding partitions leave 15 in the event of a crash, while reducing deformation energy, a displacement of the battery cells 11 by an angular offset too.

Zur Bildung des oben erwähnten Fischgrätenmusters sind die stirnseitigen Enden 19 der ersten und zweiten Batteriezellen-Reihen I, II formschlüssig ineinander verzahnt. Für eine solche formschlüssige Verzahnung der beiden Reihen I, II ragen gemäß der 3 die seitlich außen liegenden Außenkanten 21 der einen Batteriezellen-Reihe in korrespondierende Rücksprünge 23 der anderen Batteriezellen-Reihe ein. Die Rücksprünge 23 sind in der Stapelrichtung S jeweils zwischen den Außenkanten 21 angeordnet und jeweils durch die Stirnwand 25 einer Batteriezelle 11 sowie durch das stirnseitige Ende 19 einer benachbarten Batteriezelle 11 gebildet, das mit einem Überstand Δa die Stirnwand 25 der vorangegangenen Batteriezelle 11 überragt.To form the herringbone pattern mentioned above are the front ends 19 the first and second battery cell rows I . II positively interlocked. For such a positive interlocking of the two rows I . II protrude according to the 3 the laterally outer edges 21 the one battery cell row in corresponding recesses 23 the other battery cell row. The returns 23 are each in the stacking direction S between the outer edges 21 arranged and respectively through the front wall 25 a battery cell 11 as well as through the front end 19 an adjacent battery cell 11 formed, with a supernatant .DELTA.a the end wall 25 the previous battery cell 11 surmounted.

Die Außenkanten 21 der in der Reihe I, II angeordneten Batteriezellen 11 liegen dabei in einer gemeinsamen, in der 3 angedeuteten Ebene E, die parallel zu der Stapelrichtung S verläuft.The outer edges 21 the one in the row I . II arranged battery cells 11 lie in a common, in the 3 indicated plane E, which is parallel to the stacking direction S.

Das Außengehäuse 17 des Batteriemoduls 9 ist in der 2 eine umlaufende polygonförmig gestaltete Gehäusewand, deren Außenecken 27 in der Fahrzeughochrichtung z zueinander parallel verlaufen.The outer housing 17 of the battery module 9 is in the 2 a circumferential polygonal housing wall, the outer corners 27 in the vehicle vertical direction z parallel to each other.

Die beiden Batteriezellen-Reihen I, II sind außerdem mit Bezug auf eine Symmetrieachse A (3) spiegelsymmetrisch ausgeführt. Die Symmetrieachse A verläuft parallel zur Stapelrichtung S sowie mittig zwischen den beiden Batteriezellen-Reihen I, II.The two battery cell rows I . II are also with respect to an axis of symmetry A ( 3 ) mirror-symmetrical. The symmetry axis A runs parallel to the stacking direction S and centrally between the two battery cell rows I . II ,

Gemäß der 2, rechte Seite, bildet der aus den beiden Reihen I, II aufgebaute Batteriezellenverbund des Batteriemoduls 9 ein pfeilförmiges, spitz zulaufendes Ende. An der gegenüberliegenden linken Seite ist eine pfeilförmige Aussparung vorgesehen, die durch die beiden linksseitig angeordneten Batteriezellen 11 aufgespannt ist.According to the 2 , right side, forms the one of the two rows I . II constructed battery cell assembly of the battery module 9 an arrow-shaped, pointed end. On the opposite left side an arrow-shaped recess is provided by the two left side arranged battery cells 11 is stretched.

Zudem ist in der 2 das polygonförmige Außengehäuse 1 als ein Sechseck-Gehäuserahmen ausgeführt, und zwar mit zwei in der Fahrzeugquerrichtung y verlaufenden Querwänden 29 (2), die über seitlich spitzwinklig zusammenlaufende Abschlusswände 31 (2) miteinander verbunden sind. Die Abschlusswände 31 sowie das pfeilförmige, spitz zulaufende Ende des Batteriezellen-Verbundes sind dabei konturangepasst. An der linken Seite des Batteriemoduls 9 bilden dagegen die beiden Abschlusswände 31 zusammen mit den linksseitigen Batteriezellen 11 einen Freiraum 33 (2). Indem Freiraum 33 sind gemäß der 3 lediglich strichpunktiert angedeutete Elektronik-Komponenten 35 vorgesehen.Moreover, in the 2 the polygonal outer casing 1 designed as a hexagonal housing frame, with two running in the vehicle transverse direction y transverse walls 29 ( 2 ), which laterally tapered at the end walls 31 ( 2 ) are interconnected. The end walls 31 and the arrow-shaped, tapered end of the battery cell assembly are contour-matched. On the left side of the battery module 9 on the other hand form the two end walls 31 together with the left side battery cells 11 a free space 33 ( 2 ). By free space 33 are according to the 3 only dash-dotted lines indicated electronic components 35 intended.

Anhand der folgenden 3 bis 5 wird das Deformationsverhalten des erfindungsgemäßen Batteriemoduls 9 bei einem Heckcrash erläutert. Demzufolge wird beispielhaft in der 3 eine Heck-Barriere 37 gegen die erste Batteriezellen-Reihe I bewegt. Dadurch wird eine Aufprallkraft zunächst in die erste Batteriezellen-Reihe I eingeleitet. Die Batteriezellen 11 der Reihe I sind dabei zunächst noch in Schrägstellung mit einem Stapelwinkel α1 zur Stapelrichtung S ausgerichtet. Bei Krafteinleitung wirken Aufprallkraft-Komponenten auf die Batteriezellen 11 der ersten Reihe I, wodurch diese um einen Winkelversatz Δα1 verschwenkt und/oder auf sonstige Weise verlagert werden, so dass sich der Stapelwinkel α1 reduziert.Based on the following 3 to 5 is the deformation behavior of the battery module according to the invention 9 explained in a rear crash. Accordingly, by way of example in the 3 a rear barrier 37 against the first battery cell row I emotional. As a result, an impact force first in the first battery cell row I initiated. The battery cells 11 the series I are initially aligned in an inclined position with a stacking angle α 1 to the stacking direction S. When force is applied, impact force components act on the battery cells 11 the first row I , whereby these are pivoted by an angular offset Δα 1 and / or moved in some other way, so that the stack angle α 1 is reduced.

Im weiteren Crashverlauf drücken die bereits verlagerten Batteriezellen 11 der ersten Reihe I in der Fahrzeuglängsrichtung x nach vorne gegen die noch unverlagerten Batteriezellen 11 der zweiten Reihe II. Auf diese wirken Aufprallkraft-Komponenten auf die Batteriezellen 11 der zweite Reihe II ein. Folglich verlagern sich gemäß der 5 auch die Batteriezellen 11 der zweiten Reihe II um einen Winkelversatz Δα2, und zwar unter Reduzierung des Stapelwinkels α2. Durch die so erfolgte Verlagerung der Batteriezellen 11 der ersten und zweiten Reihen I, II wird unter Abbau von Deformationsenergie die Breite des Batteriemoduls 9 – im Vergleich zum unverformten Zustand – um einen Deformationsweg Δb reduziert.As the crash progresses, the already displaced battery cells push 11 the first row I in the vehicle longitudinal direction x forward against the still non-fixed battery cells 11 the second row II , Impact force components on the battery cells act on them 11 the second row II one. Consequently, relocate according to the 5 also the battery cells 11 the second row II by an angular offset Δα 2 , namely reducing the stacking angle α 2 . By the so carried out relocation of the battery cells 11 the first and second rows I . II is under deformation energy degradation, the width of the battery module 9 - Compared to the undeformed state - reduced by a deformation path .DELTA.b.

Alternativ zu dem gezeigten Ausführungsbeispiel kann das Fischgrätenmuster der Batteriezellen auch durch mehr als zwei Batteriezellen 11 aufgebaut sein, etwa durch insgesamt vier Batteriezellen-Reihen.As an alternative to the embodiment shown, the herringbone pattern of the battery cells may also be provided by more than two battery cells 11 be constructed, for example, by a total of four battery cell rows.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Traktionsbatterietraction battery
33
RücksitzbankRear seat
55
Karosseriebodenbody floor
77
Bauraumspace
99
Batteriemodulbattery module
1111
Batteriezellenbattery cells
1313
Längsseitenlong sides
1414
Schmalseitennarrow sides
1515
Zwischenwändepartitions
1616
Profilkanäleprofile channels
1717
Außengehäuseouter casing
1919
stirnseitige Enden der Batteriezellenfront ends of the battery cells
2121
seitliche Außenkantenlateral outer edges
2323
Rücksprüngerecesses
2525
Stirnwändeend walls
2727
GehäuseaußeneckenHousing outside corners
2929
Querwändetransverse walls
3131
Abschlusswändeend walls
3333
Freiraumfree space
3535
Elektronik-KomponentenElectronic components
I, III, II
Batteriezellen-ReihenBattery cell rows
SS
Stapelrichtungstacking direction

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (10)

Traktionsbatterie für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug, mit zumindest einem Batteriemodul (9), das einen Batteriezellenverbund aus zumindest einer Reihe (I, II) von, in einer Stapelrichtung (S) aneinander gestapelten Batteriezellen (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezellen (11) mit Bezug auf die Stapelrichtung (S) in einer Schrägstellung angeordnet sind, und dass insbesondere in der Einbaulage der Traktionsbatterie (1) im Fahrzeug die Stapelrichtung (S) mit der Fahrzeuglängsrichtung (x) oder der Fahrzeugquerrichtung (y) übereinstimmt.Traction battery for an electrically powered vehicle, with at least one battery module ( 9 ), which is a battery cell assembly of at least one row ( I . II ) of battery cells stacked together in a stacking direction (S) ( 11 ), characterized in that the battery cells ( 11 ) are arranged with respect to the stacking direction (S) in an inclined position, and that in particular in the installed position of the traction battery ( 1 ) in the vehicle, the stacking direction (S) with the vehicle longitudinal direction (x) or the vehicle transverse direction (y) matches. Traktionsbatterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezellen (11) baugleich sind, und/oder jede der Batteriezellen (11) langgestreckt mit Längsseiten (13) und in Längserstreckungsrichtung einander gegenüberliegenden Stirnseiten (25) ausgebildet ist, und dass insbesondere in der Batteriezellen-Reihe (I, II) die Batteriezellen (11) mit ihren Längsseiten (13) aneinander gereiht sind, insbesondere unter Zwischenlage von Zwischenwänden (15) eines Batteriegehäuses (17).Traction battery according to claim 1, characterized in that the battery cells ( 11 ) are identical, and / or each of the battery cells ( 11 ) elongated with long sides ( 13 ) and in the longitudinal direction opposite end faces ( 25 ) is formed, and that in particular in the battery cell row ( I . II ) the battery cells ( 11 ) with their long sides ( 13 ) are lined up, in particular with the interposition of intermediate walls ( 15 ) of a battery case ( 17 ). Traktionsbatterie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezellen (11) in der Reihe (I, II)) zueinander derart längsversetzt angeordnet sind, dass die in der Stapelrichtung (S) jeweils folgende Batteriezelle (11) mit ihrem stirnseitigen Ende (19) um einen Überstand (Δa) das stirnseitige Ende (19) der benachbarten Batteriezelle (11) überragt.Traction battery according to claim 1 or 2, characterized in that the battery cells ( 11 ) in line ( I . II )) are arranged longitudinally offset relative to one another in such a way that the respective following battery cell in the stacking direction (S) ( 11 ) with its front end ( 19 ) about a supernatant (Δa) the front end ( 19 ) of the adjacent battery cell ( 11 ) surmounted. Traktionsbatterie nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezellen (11) der Reihe (I, II) jeweils mit gleichen Stapelwinkeln (α1, α2) angeordnet sind, die zwischen der jeweiligen Batteriezelle (11) und der Stapelrichtung (S) aufgespannt sind, und/oder die seitlich außen liegenden Außenkanten (21) der stirnseitigen Enden (19) der Batteriezellen (11) in einer gemeinsamen Ebene (E) parallel zur Stapelrichtung (S) liegen, und/oder zwischen in der Stapelrichtung (S) benachbarten Außenkanten (21) Rücksprünge (23) vorgesehen sind, die durch die Stirnwand (25) einer Batteriezelle (11) und durch das um den Überstand (Δa) überstehende stirnseitige Ende (19) der benachbarten Batteriezelle (11) begrenzt ist.Traction battery according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the battery cells ( 11 ) the series ( I . II ) are each arranged with the same stacking angles (α 1 , α 2 ), which between the respective battery cell ( 11 ) and the stacking direction (S) are clamped, and / or the laterally outer outer edges ( 21 ) of the front ends ( 19 ) of the battery cells ( 11 ) in a common plane (E) parallel to the stacking direction (S), and / or between in the stacking direction (S) adjacent outer edges ( 21 ) Returns ( 23 ) provided by the end wall ( 25 ) of a battery cell ( 11 ) and by the protrusion (Δa) protruding front end ( 19 ) of the adjacent battery cell ( 11 ) is limited. Traktionsbatterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine zweite Batteriezellen-Reihe (II) vorgesehen ist, und dass die Batteriezellen (11) der zweiten Reihe (II) mit Bezug auf eine zur Stapelrichtung (S) parallelen Symmetrieachse (A) spiegelsymmetrisch angeordnet sind.Traction battery according to one of the preceding claims, characterized in that at least one second battery cell row ( II ), and that the battery cells ( 11 ) of the second row ( II ) are arranged with mirror symmetry with respect to an axis of symmetry (A) parallel to the stacking direction (S). Traktionsbatterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugewandten stirnseitigen Enden (19) der ersten und zweiten Batteriezellen-Reihen (I, II) formschlüssig ineinander verzahnt sind, und/oder dass die ersten und zweiten Batteriezellen-Reihen (I, II) ein Fischgrätenmuster bilden.Traction battery according to one of the preceding claims, characterized in that the mutually facing front ends ( 19 ) of the first and second battery cell rows ( I . II ) are positively interlocked, and / or that the first and second battery cell rows ( I . II ) form a herringbone pattern. Traktionsbatterie nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Crashfall, insbesondere bei einer Aufprallkraft quer zur Stapelrichtung (S), die Batteriezellen (11) der ersten und zweiten Reihen (I, II) in deren Längserstreckungsrichtung zueinander verlagerbar sind, insbesondere verschwenkbar, und zwar unter zumindest teilweisem Abbau von Deformationsenergie und/oder unter Reduzierung der Batteriemodul-Breite um einen Deformationsweg (Δb).Traction battery according to claim 6, characterized in that (in the event of a crash, particularly when an impact force transversely to the stacking direction (S), the battery cells 11 ) of the first and second rows ( I . II ) are displaceable relative to one another in their longitudinal extension direction, in particular pivotable, with at least partial degradation of deformation energy and / or reduction of the battery module width by a deformation path (Δb). Traktionsbatterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriemodul (9) eine rahmenartig umlaufende Gehäusewand (17) aufweist, die die Batteriezellen (11) einfasst, und dass insbesondere die Gehäusewand (17) und/oder die Zwischenwand (15) aus einem elastisch nachgiebigen Material hergestellt ist.Traction battery according to one of the preceding claims, characterized in that the battery module ( 9 ) a frame-like encircling housing wall ( 17 ), which the battery cells ( 11 ) and that in particular the housing wall ( 17 ) and / or the intermediate wall ( 15 ) is made of an elastically yielding material. Traktionsbatterie nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Stapelrichtung (S) endseitigen Batteriezellen (11) zusammen mit der Gehäusewand (17) einen Freiraum (33) begrenzt, in dem die Leistungselektronik der Traktionsbatterie und/oder andere Elektronik-Komponenten (35) angeordnet sind.Traction battery according to claim 8, characterized in that in the stacking direction (S) end-side battery cells ( 11 ) together with the housing wall ( 17 ) a free space ( 33 ), in which the power electronics of the traction battery and / or other electronic components ( 35 ) are arranged. Traktionsbatterie nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusewand (17) polygonförmig ausgebildet ist, insbesondere sechseckförmig.Traction battery according to claim 8 or 9, characterized in that the housing wall ( 17 ) is polygonal, in particular hexagonal.
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