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WO2010040520A2 - Lithium ion battery - Google Patents

Lithium ion battery Download PDF

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Publication number
WO2010040520A2
WO2010040520A2 PCT/EP2009/007202 EP2009007202W WO2010040520A2 WO 2010040520 A2 WO2010040520 A2 WO 2010040520A2 EP 2009007202 W EP2009007202 W EP 2009007202W WO 2010040520 A2 WO2010040520 A2 WO 2010040520A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
battery
cells
module
outer housing
housing
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/007202
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
WO2010040520A3 (en
Inventor
Hans Kemper
Thomas HÜLSHORST
Original Assignee
Fev Motorentechnik Gmbh
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 Fev Motorentechnik Gmbh filed Critical Fev Motorentechnik Gmbh
Priority to DE112009002264T priority Critical patent/DE112009002264T5/en
Publication of WO2010040520A2 publication Critical patent/WO2010040520A2/en
Publication of WO2010040520A3 publication Critical patent/WO2010040520A3/en

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    • B60VEHICLES IN GENERAL
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    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
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    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/209Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
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    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the module housings thus have a stabilizing effect and thus again serve safety.
  • the outer housing in addition to a structured construction of the module housing, it is also conceivable to form the outer housing as a first structure in a force-absorbing and absorbing form.
  • the first and / or second structure form a means for increasing the safety of the battery.
  • a plurality of module housing for lithium-ion cells are arranged within the outer housing, each having a frame and having fixedly connected to the frame lid, wherein the lid are each configured as a rupture protection, wherein at a Activation of the burst protection is provided that an electrically conductive connection of the lithium-ion cells is interrupted in the module housing to the outside.
  • a cover of the module housing is firmly welded to a frame of the module housing. In this way, a mechanically very stable sheath of the respective individual lithium-ion cells, which are preferably secured by appropriate fittings in the respective module housing in position.
  • FIG. 4 shows in a schematic overview an effect of internal sources of error, for example due to external forces or leaking cells, overheating or the like.
  • the damage event is shown as a jagged event. While on the left side is shown on top of each other, how such a case of damage affects in a conventional motor vehicle battery and finally detected from a local event all cells of the motor vehicle battery, especially in heat damage occurring, a local damage event in the on the the right side of Figure 4 superimposed motor vehicle batteries this remain limited to a single module. If there is a damage event there, the other modules are not affected. Rather, the separation of the individual modules with each other leads to the possibility of further use of the motor vehicle battery.
  • the control unit 38 can serve as a master, for example, while the cell monitoring 32 builds up as a slave module and the communication network 33 is connected to this master.
  • an information memory 40 can furthermore be arranged on the contact board 34.
  • the information storage 40 can also be arranged on the outer housing or each individual module housing can store such information exhibit.
  • dashed lines indicate that the respective module housings are held in place by slots in the outer housing. These inserts are indicated by dashed lines.
  • the modules can be inserted against stops 41 in order to specify the respective position of each individual module housing.
  • a mechanical fuse can for example also be done via a lid which is placed on the outer housing 7.

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Abstract

The invention relates to a battery (3, 46), comprising several cells (4, 18, 19), preferably lithium ion cells, and an outer housing (7, 11, 51), wherein several combined cells (4, 18, 19) form a module (8, 52) and the modules (8, 52) are arranged in series, wherein the modules (8, 52) of the cells (4, 18, 19) are arranged in the outer housing (7, 11, 51), connected by the module housing (9, 29, 31) such as to be able to separate from each other in the case of accident and each module housing (9, 29, 31) for a module (8) forms a first structure (10) with shock-absorbing action in the case of accident and several module housings (9, 29, 31) are fixed in the outer housing (7, 11, 51).

Description

Lithium-Ionen-Batterie Lithium Ion Battery
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterie, vorzugsweise eine Kraftfahrzeug-Batterie, insbesondere für ein Hybrid- oder Elektrokraftfahrzeug, wobei die Batterie mehrere Zellen, bevorzugt mehrere Lithium-Ionen-Zellen umfasst.The present invention relates to a battery, preferably a motor vehicle battery, in particular for a hybrid or electric motor vehicle, wherein the battery comprises a plurality of cells, preferably a plurality of lithium-ion cells.
Aus der WO 2008/083920 geht eine elektrochemische Zelle hervor, die mit einer Vielzahl weiterer Zellen als so genannte "Coffee-Bag-Zellen" eine Batterie zum Einsatz in einem Fahrzeug bilden. Aus dieser Druckschrift geht der grundsätzliche Aufbau eines derartigen Zellensystems hervor.WO 2008/083920 discloses an electrochemical cell which forms a battery for use in a vehicle with a large number of other cells as so-called "coffee bag cells". From this document, the basic structure of such a cell system is apparent.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Batterie, bevorzugt eine Kraftfahrzeug- Batterie vorzusehen, die besonders unfallsicher ist.The object of the present invention is to provide a battery, preferably a motor vehicle battery, which is particularly accident-proof.
Diese Aufgabe wird mit einer Batterie mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , mit einer Anordnung einer Batterie mit den Merkmalen des Anspruchs 27, einer Verwendung von Coffee-Bag-Zellen mit den Merkmalen des Anspruchs 31 sowie mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 32 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind aus den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen. Die aus den jeweiligen Unteransprüchen her- vorgehenden einzelnen Merkmale sind jedoch nicht auf die Ausgestaltungen der einzelnen Unteransprüche beschränkt. Vielmehr können diese einzelnen Merkmale mit anderen Merkmalen aus anderen Unteransprüchen wie auch aus der Beschreibung zu Weiterbildungen verknüpft werden.This object is achieved with a battery having the features of claim 1, with an arrangement of a battery having the features of claim 27, a use of coffee-bag cells with the features of claim 31 and a method having the features of claim 32 , Further advantageous embodiments can be taken from the respective subclaims. However, the individual features derived from the respective subclaims are not limited to the embodiments of the individual subclaims. Rather, these individual features can be linked to other features from other subclaims as well as from the description to developments.
Es wird eine Batterie vorgeschlagen, die mehrere Zellen, vorzugsweise Lithium-Ionen- Zellen, und ein Außengehäuse umfasst. Mehrere Zellen bilden zusammengefasst jeweils ein Modul, wobei die Module nebeneinander angeordnet sind. Über Modulgehäuse der Module sind die Zellen miteinander trennbar im Schadensfalle verbunden angeordnet in dem Außengehäuse, wobei jeweils ein Modulgehäuse eines Moduls eine Struktuur bildet, die schockabsorbierend im Schadensfall wirkt und mehrere Modulgehäuse in dem Außengehäuse fest angeordnet sind.A battery is proposed which comprises a plurality of cells, preferably lithium-ion cells, and an outer housing. Several cells together form a module in each case, wherein the modules are arranged next to one another. About module housing of the modules, the cells are separable connected in the event of damage arranged in the outer housing, each module housing a module forms a structure that absorbs shock in case of damage and several module housings are fixedly mounted in the outer housing.
Gemäß einer Ausführungsform bildet das Außengehäuse eine erste Struktur, mehrere Zellen zusammengefasst bilden jeweils Module, wobei jedes Modul in einem Modulge- häuse angeordnet ist und die Modulgehäuse nebeneinander angeordnet sind, wobei jeweils ein Modulgehäuse eines Moduls eine zweite Struktur bildet und mehrere Modulgehäuse in dem Außengehäuse angeordnet sind. Bevorzugt ist mittels der ersten Struktur und/oder zweiten Struktur eine von außen einwirkende Kraft auffangbar und absorbierbar. Das Außengehäuse bildet die erste Struktur und das jeweilige Modulgehäuse die zweite Struktur. Hierbei bilden die Modulgehäuse eigensichere Zellmodule, wobei die Modulgehäuse die einzelnen Zellen der Batterie aufnehmen. Durch eine Aufteilung der Zellen in eigensichere Zellmodule kann zum einen die Anzahl beschädigter Zellen im Fehlerfall und somit auch die Menge der potentiell freigesetzten Energie beschränkt werden. Zum anderen lassen sich in einer Ausführung defekte Modulgehäuse einfach austauschen, so dass nicht die Gesamtbatterie ersetzt werden muss. Der Schutz der Zellen in den Modulgehäusen ist gegenüber äußeren Einwirkungen durch die Modularisierung ebenfalls in vorteil- hafter Weise gegeben. Auch in dem Fall, in dem einzelne oder mehrere Zellen beschädigt werden oder es zu einem Kurzschluss zwischen benachbarten Zellen kommt, wird der Schaden durch die eigensicheren Zellmodule beschränkt. Kommt es beispielsweise in einem Schadensfall zur Beschädigung einzelner Zellen, so wird eine Kettenreaktion, das heißt ein Übergreifen einer Schädigung auf benachbarte Zellen durch das Modulgehäuse begrenzt.According to one embodiment, the outer housing forms a first structure, a plurality of cells together form modules, wherein each module is arranged in a Modulge- housing and the module housings are arranged side by side, wherein each module housing a module forms a second structure and a plurality of module housing in the outer housing are arranged. Preferred is by means of the first structure and / or second structure an externally applied force trappable and absorbable. The outer housing forms the first structure and the respective module housing forms the second structure. The module housings form intrinsically safe cell modules, whereby the module housings accommodate the individual cells of the battery. By dividing the cells into intrinsically safe cell modules, on the one hand, the number of damaged cells in the event of a fault and thus also the amount of potentially released energy can be limited. On the other hand, in one version, defective module housings can be easily replaced, so that the entire battery does not have to be replaced. The protection of the cells in the module housings is also advantageously given against external influences due to the modularization. Even in the case where one or more cells are damaged or there is a short circuit between adjacent cells, the damage is limited by the intrinsically safe cell modules. If damage to individual cells occurs, for example, in the event of a damage, a chain reaction, that is to say, damage to adjacent cells spreads across the module housing is limited.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform weist eine Ausgestaltung auf, bei der mittels der ersten Struktur und/oder zweiten Struktur eine von außen einwirkende Kraft auffangbar und absorbierbar ist. Das Modulgehäuse bildet eine zweite Struktur, mit der im Crash- Fall äußere Kräfte auffangbar oder absorbierbar sind. Durch die Ausbildung der einzelnen Modulgehäuse mit einer kraftaufnehmenden Struktur kann die von außen einwirkende Kraft auf mehrere Modulgehäuse verteilt werden. Hierdurch wird die Belastungsfähigkeit der Batterie erhöht und somit eine größere Sicherheit gewährleistet. Aber auch im stationären Betrieb bildet der strukturierte Aufbau der Modulgehäuse einen Vorteil. Wirken zum Beispiel im stationären Betrieb, beim Transport oder beim Aufbau der Batterie äußere Kräfte auf die Batterie ein, so werden diese zum Beispiel durch die mehreren sich bevorzugt ergänzenden und stützenden Modulgehäuse aufgefangen. Die Modulgehäuse wirken somit stabilisierend und dienen somit wiederum der Sicherheit. Neben einem strukturierten Aufbau des Modulgehäuses ist es ebenso vorstellbar, das Außengehäuse als erste Struktur in einer Kraft auffangenden und absorbierenden Form auszubilden. So bilden die erste und/oder zweite Struktur ein Mittel zur Erhöhung der Sicherheit der Batterie.A further preferred embodiment has an embodiment in which an externally applied force can be collected and absorbed by means of the first structure and / or second structure. The module housing forms a second structure with which external forces can be collected or absorbed in the event of a crash. Due to the design of the individual module housing with a force-absorbing structure, the force acting from the outside can be distributed to a plurality of module housings. As a result, the load capacity of the battery is increased and thus ensures greater safety. But even in stationary operation, the structured design of the module housing forms an advantage. If, for example, external forces act on the battery during stationary operation, during transport or when the battery is being built up, these are collected, for example, by the several, preferably complementary, and supporting module housings. The module housings thus have a stabilizing effect and thus again serve safety. In addition to a structured construction of the module housing, it is also conceivable to form the outer housing as a first structure in a force-absorbing and absorbing form. Thus, the first and / or second structure form a means for increasing the safety of the battery.
Ein Weiterbildung weist Modulgehäuse in dem Außengehäuse voneinander trennbar angeordnet auf, so dass ein Modulgehäuse austauschbar ist. Durch einen voneinander trennbaren Einbau der Modulgehäuse in das Außengehäuse ist es möglich, die Modulgehäuse im Falle einer Beschädigung oder im Rahmen der Wartung voneinander zu trennen und separat ein- und auszubauen. Hierdurch werden Wartungs- und/oder Reparaturkos- ten minimiert. Trennbar bedeutet gemäß einer Weiterbildung beispielsweise auch, dass die Modulgehäuse im Außengehäuse relativ zueinander bewegbar sein können. Somit ist es möglich, dass in einem Schadensfall, zum Beispiel bei einer Beschädigung der Batterie durch äußere Einflüsse lediglich die belasteten Modulgehäuse von den nicht belasteten Modulgehäusen getrennt werden. Vorstellbar ist es hierbei, dass die Modulgehäuse zueinander derart trennbar miteinander verbunden sind, dass die Modulgehäuse relativ zueinander bewegbar sind. Vorstellbar ist es auch, dass die Modulgehäuse miteinander fest verbunden sind, wobei die feste Verbindung eine Sollbruchstelle aufweist.A further development has module housing in the outer housing arranged separable from each other, so that a module housing is replaceable. By a separable installation of the module housing in the outer housing, it is possible to separate the module housing in the event of damage or during maintenance of each other and separately install and remove. This will result in maintenance and / or repair costs. minimized. Separable means according to a development, for example, that the module housing in the outer housing can be moved relative to each other. Thus, it is possible that in a case of damage, for example, damage to the battery due to external influences only the loaded module housing are separated from the non-loaded module housings. It is conceivable here that the module housings are connected to one another in such a separable manner that the module housings are movable relative to one another. It is also conceivable that the module housing are firmly connected to each other, wherein the fixed connection has a predetermined breaking point.
Eine Ausführungsform sieht Lithium-Ionen-Zellen vor. Ein Vorteil bei Lithium-Ionen-Zellen ist deren hohe ausgebbare Spannung und ein weiterer Vorteil ist deren geringe Selbstentladung. Die Erfindung ist aber nicht auf Lithium-Ionen-Batterien beschränkt, sondern auf jegliche Art von Zellen in den Modulgehäusen anwendbar. Die eigensicheren Zellmodule und die Aufteilung der Zellen in eigensichere Zellmodule erhöhen die Sicherheit beim Ein- satz von Batterien mit Lithium-Ionen-Zellen, wie auch von Alternativen wie zum Beispiel Nickel-Cadmium-Zellen.One embodiment provides lithium-ion cells. An advantage of lithium-ion cells is their high output voltage and another advantage is their low self-discharge. The invention is not limited to lithium-ion batteries, but applicable to any type of cells in the module housings. The intrinsically safe cell modules and the division of the cells into intrinsically safe cell modules increase the safety when using batteries with lithium-ion cells, as well as from alternatives such as nickel-cadmium cells.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich dann, wenn die in einem Modulgehäuse angeordneten Zellen, insbesondere Coffee-Bag-Zellen, in Bezug auf das Außengehäuse vertikal und ne- beneinander ausgerichtet sind. Bevorzugt dann, wenn Coffee-Bag-Zellen verwendet werden, ist eine vertikale Lage vorteilhaft. Derartige Zellen besitzen zumeist eine keramischen Separator, der anfällig gegen Biegebelastungen ist, so dass die Coffee-Bag-Zellen bevorzugt vertikal eingesetzt werden. Vertikal bedeutet hierbei, dass die Coffee-Bag- Zellen in Bezug auf ihre Ausdehnung nicht flächig, das heißt horizontal zu einem Unter- grund in der Batterie angeordnet sind, sondern derart, dass eine möglichst geringe Biegebelastung auf die Zellen wirkt.Another advantage results when the cells arranged in a module housing, in particular coffee-bag cells, are aligned vertically and next to one another with respect to the outer housing. Preferably, when using coffee bag cells, a vertical position is advantageous. Such cells usually have a ceramic separator, which is susceptible to bending loads, so that the coffee-bag cells are preferably used vertically. Vertical means in this case that the coffee bag cells are not flat in terms of their extent, that is arranged horizontally to a substrate in the battery, but such that the lowest possible bending load acts on the cells.
Innerhalb der Batterie sind die Zellen zum Beispiel unlösbar miteinander verbunden. Die Zellen können miteinander verschweißt und/oder vergossen sein. So ist es beispielsweise möglich, den die Zellen umgebenden Raum oder Freiraum mit einem wärmeleitenden Harz auszugießen oder beispielsweise auszuschäumen. Bevorzugt sind die Zellen innerhalb des Modulgehäuses fixiert und lagesicher gehalten. Hierdurch können sich mehrere Vorteile einstellen: die Zellen verrutschen nicht, die Zellen erhöhen eine Stabilität des Modulgehäuses. Durch das unlösbare Verbinden der Zellen wird die Sicherheit der Batterie, vorzugsweise eine Bruchsicherheit erhöht. Alternativ oder gleichzeitig kann der Freiraum mit einem schockabsorbierenden Material gefüllt sein, was wiederum die Eigensicherheit der Batterie erhöht. Schockabsorbierend bedeutet hierbei, dass das Material oder Werk- Stoff in der Lage ist, zum Beispiel eine impulsartige Kraft in Form eines Stoßes auzuneh- men und/oder abzufangen. Ist die Batterie beispielsweise eine Batterie in einen Gabelstapler, so kann das schockabsorbierende Material Stöße, die beispielsweise beim Anfahren oder Verladen auftreten absorbieren.Within the battery, for example, the cells are permanently connected to each other. The cells may be welded together and / or potted. Thus, for example, it is possible to pour out the space or free space surrounding the cells with a thermally conductive resin or, for example, to foam it. Preferably, the cells are fixed within the module housing and held secure in position. This can provide several advantages: the cells do not slip, the cells increase the stability of the module housing. Due to the non-detachable connection of the cells, the safety of the battery, preferably a resistance to breakage is increased. Alternatively or at the same time, the free space can be filled with a shock-absorbing material, which in turn increases the intrinsic safety of the battery. Shock-absorbing here means that the material or plant For example, the substance is capable of absorbing and / or trapping a pulsatile force in the form of a shock. For example, if the battery is a battery in a forklift, the shock absorbing material may absorb shocks that occur, for example, during startup or loading.
In einer weiteren Ausführungsform sind die elektrisch leitenden Stromführungen aus dem Modulgehäuse herausgeführt und mit einer Bruchsicherung versehen, die bei einer Verschiebung des Modulgehäuses relativ zum Außengehäuse auslöst und die Stromführung unterbricht. Vorzugsweise umfasst die Bruchsicherung eine Sollbruchstelle. Ein wesentli- eher Vorteil des modularen Aufbaus der Batterie ist der, dass im Schadensfall die Modulgehäuse voneinander trennbar und somit ein Schaden minimierbar ist. Um Folgeschäden, wie beispielsweise Kurzschlüsse zu vermeiden, sind die aus dem Modulgehäuse herausgeführten elektrischen Kontakte oder Anschlüsse mit Sollbruchstellen an derartigen Stellen versehen, dass im Falle eines Bruchs der Sollbruchstelle ein Kurzschluss vermieden wird.In a further embodiment, the electrically conductive current guides are led out of the module housing and provided with a breakage protection, which triggers relative to the outer housing when the module housing is displaced and interrupts the current supply. Preferably, the fracture protection comprises a predetermined breaking point. A major advantage of the modular design of the battery is that in case of damage, the module housing separable from each other and thus damage can be minimized. In order to avoid consequential damage, such as short circuits, the electrical contacts or connections led out of the module housing are provided with predetermined breaking points at locations such that a short circuit is avoided in the event of breakage of the predetermined breaking point.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass in einem Modulgehäuse angeordnete, einander gegenüberliegende Zellen jeweils zueinander verdreht und/oder versetzt angeordnet sind. Im Betrieb weisen die Zellen eine ungleichmäßige Wärmeverteilung auf. So tritt in der Nähe der Kontaktierung der Zellen eine höhere Wärmeentwicklung auf. Durch ein Verdrehen und/oder Versetzen der Zellen zueinander innerhalb der Modulgehäuse erfolgt in vorteilhafter Weise eine Homogenisierung der Wärmeverteilung. Werden beispielsweise die Zellen in Bezug auf ihre Kontaktierung gegensinnig in das Modulgehäuse eingebaut, so liegen die Bereiche höherer Wärmeentwicklung in der Kontaktierung nicht über- einander. Ein weiterer Vorteil ergibt sich dann, wenn die Zellen nicht gegensinnig, das heißt um 180° verdreht zueinander angeordnet sind, sondern wenn die Zellen versetzt zueinander in das Modulgehäuse eingebaut sind. Durch eine versetzte Anordnung der Zellen zueinander erfolgt eine Homogenisierung der Wärmeverteilung auch in Bezug auf benachbarte Zellen. Je nach eingesetztem Werkstoff für die Zellen oder je nach Abmaß oder Wärmeentwicklung ist es auch vorstellbar, die übereinander angeordneten Zellen um beispielsweise 45°, 90° oder 185° verdreht zueinander im Modulgehäuse anzuordnen.Another embodiment provides that arranged in a module housing, opposing cells are each rotated to each other and / or arranged offset. In operation, the cells have an uneven heat distribution. Thus, in the vicinity of the contacting of the cells, a higher heat development occurs. By rotating and / or displacing the cells relative to one another within the module housing, homogenization of the heat distribution takes place in an advantageous manner. If, for example, the cells are installed in opposite directions in the module housing with respect to their contacting, the areas of higher heat development in the contacting are not superimposed. Another advantage arises when the cells are not in opposite directions, that is, rotated by 180 ° to each other, but when the cells are offset from each other in the module housing are installed. By a staggered arrangement of the cells to each other, a homogenization of the heat distribution also takes place with respect to adjacent cells. Depending on the material used for the cells or depending on the dimension or heat development, it is also conceivable to arrange the cells arranged one above the other in the module housing rotated by, for example, 45 °, 90 ° or 185 °.
Weiterhin kann die Batterie zumindest eine Berstsicherung aufweisen. Eine Berstsicherung kann zum Beispiel das Außengehäuse und/oder ein Modul, bevorzugt jedes Modul, aufweisen. Zum Beispiel kann das Außengehäuse einen Rahmen mit aufgesetztem Deckel aufweisen, wobei der Deckel als Berstsicherung eingesetzt ist. Bevorzugt umfasst die Berstsicherung eine Sollbruchstelle. Die Sollbruchstelle besitzt den Vorteil, dass ein ge- zielter, definierter Bruch auftritt, so dass mit einer minimalen Beeinträchtigung oder Beschädigung der das Außengehäuse umgebenden Umwelt zu rechnen ist. Wird die Batterie beispielsweise in einem Kraftfahrzeug eingesetzt, so kann die Berstsicherung mit einer Sollbruchstelle derart ausgebildet sein, dass diese entgegen dem Fahrgastraum gerichtet ist, so dass die Sicherheit im Kraftfahrzeug erhöht wird.Furthermore, the battery may have at least one rupture protection. An anti-burst device may, for example, comprise the outer housing and / or a module, preferably each module. For example, the outer housing may have a frame with attached lid, wherein the lid is used as a rupture protection. Preferably, the rupture protection comprises a predetermined breaking point. The predetermined breaking point has the advantage that a Targeted, defined break occurs, so that with a minimum impairment or damage surrounding the outer housing environment is expected. If the battery is used, for example, in a motor vehicle, then the rupture protection can be designed with a predetermined breaking point such that it is directed against the passenger compartment, so that safety in the motor vehicle is increased.
Eine weitere Ausführungsform weist eine Batterie auf, bei der innerhalb des Außengehäuses mehrere Modulgehäuse für Zellen angeordnet sind, die jeweils einen Rahmen und einen fest mit dem Rahmen verbundenen Deckel aufweisen, wobei die Deckel jeweils als Berstsicherung gestaltet sind. Bei einer Aktivierung der Berstsicherung ist zum Beispiel vorgesehen, dass eine elektrisch leitende Verbindung der Zellen in dem Modulgehäuse nach außen unterbrochen wird. Bevorzugt umfasst die Berstsicherung auch hier eine Sollbruchstelle. Bei einer Integration einer Sollbruchstelle in das Modulgehäuse wird eine Sicherheit dahingehend erhöht, dass es bei einer Beschädigung des Modulgehäuses nicht zu einem Kurzschluss oder einer fehlerhaften Kontaktierung außerhalb des Modulgehäuses kommt.A further embodiment has a battery in which a plurality of module housing for cells are arranged within the outer housing, each having a frame and a fixedly connected to the frame lid, wherein the lid are each designed as a rupture. When the rupture protection is activated, it is provided, for example, that an electrically conductive connection of the cells in the module housing is interrupted to the outside. The rupture protection preferably also includes a predetermined breaking point here. With an integration of a predetermined breaking point in the module housing, a security is increased to the effect that it does not lead to a short circuit or a faulty contact outside the module housing in case of damage to the module housing.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht eine Verwendung von Coffee-Bag-Zellen zur Herstellung einer Batterie vor, insbesondere für den Kraftfahrzeugeinsatz in einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug, wobei mehrere Coffee-Bag-Zellen zusammengefasst ein Modul bilden und jedes Modul in einem Modulgehäuse angeordnet ist und mehrere gleichartige Modulgehäuse in einem Batteriegehäuse untergebracht und angeschlossen sind. Die Verwendung von Coffee-Bag-Zellen, die in Modulen zusammengefasst in einem Modulgehäuse angeordnet sind, bieten den Vorteil, dass die Coffee-Bag-Zellen mit einer höheren Sicherheit für die Umwelt verwendet werden können. So kann eine stromleitende Verbindung zwischen den Modulen unter schadensbewirkender Krafteinwirkung unterbrochen werden. Vorteilhaft aus Gründen der Sicherheit ist es, wenn das Batteriegehäuse in einem Unterbodenbereich eines Fahrzeugs angeordnet wird. Die Verwendung des Batteriegehäuses in einem Unterbodenbereich des Kraftfahrzeugs steigert die Sicherheit da- hingehend, dass der Fahrgastraum im Falle eines Unfalls zusätzlich geschützt wird. Insbesondere bei Kraftfahrzeugen, wie beispielsweise Elektrofahrzeugen oder Fahrzeugen mit Hybridantrieb ist die Verwendung einer Coffee-Bag-Zelle auch aus weiteren Gründen vorteihaft: Coffee-Bag-Zellen bieten aufgrund ihres kompakten und geschlossenen Aufbaus ein hohes Maß an Sicherheit. Dadurch wird eine Gefahr minimiert, dass es im Falle eines Unfalls zur Beschädigung der Batterie kommen kann. Diese Gefahr ist umso größer, wenn die in einem Kraftfahrzeug eingesetzten Batterien ein großes Volumen umfasst. Die Sicherheit wird durch die Anordnung der Coffee-Bag-Zellen in Modulgehäusen, die in dem Batteriegehäuse wiederum angeordnet sind, verbessert.A further embodiment of the invention provides for the use of coffee-bag cells for producing a battery, in particular for motor vehicle use in a hybrid or electric vehicle, wherein a plurality of coffee-bag cells combined form a module and each module is arranged in a module housing and a plurality of similar module housings are housed and connected in a battery case. The use of coffee-bag cells, which are arranged in modules in a module housing, offers the advantage that the coffee-bag cells can be used with a higher degree of safety for the environment. Thus, a current-conducting connection between the modules can be interrupted under damage-causing force. For reasons of safety, it is advantageous if the battery housing is arranged in an underfloor region of a vehicle. The use of the battery housing in an underfloor area of the motor vehicle enhances the security that the passenger compartment is additionally protected in the event of an accident. In particular, in motor vehicles, such as electric vehicles or vehicles with hybrid drive, the use of a coffee bag cell is vorteihaft for other reasons: Coffee bag cells offer a high level of security due to their compact and closed design. This minimizes the risk of damaging the battery in the event of an accident. This risk is all the greater if the batteries used in a motor vehicle comprises a large volume. Safety is improved by the arrangement of the coffee bag cells in module housings, which are in turn arranged in the battery housing.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch ein Unterbrechen einer stromleitenden Verbindung einer Batterie, aufweisend eine Vielzahl an Zellen, die in Modulen angeordnet sind, wobei die Module jeweils in einem Modulgehäuse befestigt werden, bevor die Modulgehäuse in einem Außengehäuse untergebracht werden. Bei einer schadensbedingten Krafteinwirkung auf das Außengehäuse wird vorzugsweise bei ein oder mehreren Modulgehäuse die stromleitende Verbindung aufgrund der Krafteinwirkung unterbrochen. Das Verfahren zum Unterbrechen einer Strom leitenden Verbindung bietet den Vorteil, dass Kurzschlüsse oder fehlerhafte Kontaktierungen im Falle äußerer Krafteinwirkungen vermieden werden.Another advantage is provided by interrupting a current-conducting connection of a battery comprising a plurality of cells arranged in modules, the modules each being mounted in a module housing before the module housings are housed in an outer housing. In the case of damage caused by a damage to the outer housing, the current-conducting connection is preferably interrupted due to the action of force in one or more module housings. The method of breaking a current-conducting connection offers the advantage that short-circuits or faulty contacts in the case of external force effects are avoided.
Die weiteren Ausführungsbeispiele werden anhand einer Nutzung einer Batterie aufweisend Lithium-Ionen-Zellen in der Verwendung einer Kraftfahrzeug-Batterie beschrieben. Die Ausführungen sind jedoch nicht auf diese Ausgestaltung der Batterie als Lithium- Ionen-Batterie beschränkt, ebenso wenig auf die Anwendung bei einem Kraftfahrzeug. Vielmehr können eine andere Batterie mit anderen Zellen zum Einsatz gelangen, ebenso wie andere Nutzungsarten für die Batterie, die unabhängig von einem Kraftfahrzeug sind. So kann eine Nutzung stationär erfolgen, zum Beispiel im Einsatz von Solarspeicherbatte- rien, Solarkraftwerken, Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen, Notstromanlagen, einem Haushalt, in Betrieben, in Krankenhäusern oder in sonstigen Anlagen, bei denen eine Batterie zum Einsatz gelangt. Dieses können auch andere mobile Einsatzzwecke sein, zum Beispiel bei mobilen Stromversorgungsgeräten, bei mobilen Werkzeugen, bei Generatoranlagen oder auch in einem Anhänger, einem Unterseeboot, einem Boot oder Schiff oder auch einem Fluggerät oder in Bahnen. Ebenso kann die Batterie mit einem Zweirad genutzt werden. Die nachfolgenden einzelnen Merkmale können bei diesen Anwendungen und/oder mit anderen Batteriezellen ebenso eingesetzt werden und sind mit der nachfolgenden Beschreibung ebenfalls entsprechend offenbart.The further exemplary embodiments are described on the basis of a use of a battery having lithium-ion cells in the use of a motor vehicle battery. However, the embodiments are not limited to this embodiment of the battery as a lithium-ion battery, nor to the application in a motor vehicle. Rather, another battery with other cells can be used, as well as other uses for the battery, which are independent of a motor vehicle. Thus, use can be stationary, for example in the use of solar storage batteries, solar power plants, combined heat and power plants, emergency power systems, a household, in factories, in hospitals or in other installations where a battery is used. This can also be other mobile applications, for example in mobile power supplies, mobile tools, generator sets or even in a trailer, a submarine, a boat or ship or even an aircraft or in trains. Similarly, the battery can be used with a two-wheeler. The following individual features may also be used in these applications and / or with other battery cells and are also disclosed accordingly with the following description.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, eine Kraftfahrzeug-Batterie für ein Hybrid- oder ein Elektrokraftfahrzeug vorzusehen, wobei die Batterie mehrere Lithium- Ionen-Zellen umfasst, die miteinander trennbar verbunden angeordnet in einem Außengehäuse sind, das austauschbar in einem Kraftfahrzeug einsetzbar ist. Dadurch, dass die Lithium-Ionen-Zellen voneinander trennbar sind, kann die Kraftfahrzeug-Batterie an den jeweiligen Einsatzzweck angepasst aufgebaut und insbesondere auch eine Austauschbarkeit von einer oder mehreren Lithium-Ionen-Zellen ermöglichen, ohne dass die gesamte Kraftfahrzeug-Batterie ausgetauscht werden muss. Dadurch, dass die Kraftfahrzeug- Batterie selbst ebenfalls austauschbar in dem Kraftfahrzeug einsetzbar ist, ergibt sich eine besonders vorteilhafte Möglichkeit, den Austausch von einer oder mehreren Lithium- lonen-Zellen nicht am Kraftfahrzeug selbst, sondern in einem anderen Bereich ausführen zu können. Dieses ermöglicht zum einen eine Wartung der in der Kraftfahrzeug-Batterie vorhandenen Lithium-Ionen-Zellen. Zum anderen können notwendige Arbeiten beispielsweise zum Austausch von einer oder mehreren Lithium-Ionen-Zellen so ausgeführt werden, dass dieses nicht im engsten Räume stattfinden muss, sondern vielmehr der dafür notwendige Platz zur Verfügung gestellt ist.According to a further embodiment, it is proposed to provide a motor vehicle battery for a hybrid or an electric motor vehicle, wherein the battery comprises a plurality of lithium-ion cells, which are arranged separably connected to each other in an outer housing, which is used interchangeably in a motor vehicle. Because the lithium-ion cells can be separated from one another, the motor vehicle battery can be adapted to the respective intended use and, in particular, also allow interchangeability of one or more lithium-ion cells, without the entire motor vehicle battery having to be replaced , Because the motor vehicle Battery itself is also interchangeable used in the motor vehicle, there is a particularly advantageous way to be able to perform the replacement of one or more lithium ion cells not on the motor vehicle itself, but in another area. This allows for a maintenance of existing in the motor vehicle battery lithium-ion cells. On the other hand, necessary work, for example, to replace one or more lithium-ion cells can be carried out so that this does not have to take place in the narrowest spaces, but rather the space required for this is made available.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Außengehäuse eine erste Struktur bildet, die schockabsorbierend im Schadensfall wirkt, jeweils mehrere Lithium- Ionen-Zellen zusammengefasst jeweils Module bilden und die Module nebeneinander angeordnet sind, wobei jeweils ein Modulgehäuse eines Moduls eine zweite Struktur bildet, die schockabsorbierend im Schadensfall wirkt, und mehrere Modulgehäuse in dem Außengehäuse fest angeordnet sind. Auf diese Weise gelingt es, eine besonders mechanisch stabile Sicherung der Lithium-Ionen-Zellen herstellen zu können. Während das Außengehäuse mit seiner ersten Struktur vorzugsweise in Rahmenbauweise in der Lage ist, kleinere Aufpralle wie Krafteinwirkungen aufnehmen und eventuell durch Deformation auffangen zu können, ist bei einer Weiterleitung einer Krafteinwirkung vom Außengehäu- se auf die jeweiligen Modulgehäuse sichergestellt, dass durch deren zweite Struktur e- benfalls eine Kraftabsorption erfolgt bzw. durch eine Deformierung Kraft aufgenommen und dadurch die in dem Modulgehäuse befindlichen Lithium-Ionen-Zellen möglichst un- zerstört bleiben. Eine Weiterbildung sieht hierbei vor, dass in einem Schadensfall zuerst die erste Struktur sich verformt und bei der Verformung auf ein oder mehrere Modulge- häuse Kraft überträgt. Die Kraftübertragung auf die jeweiligen Modulgehäuse führt zu einer Verformung vorzugsweise einer stabilisierten Rahmengeometrie, die als Zweitstruktur genutzt wird. Eine Spannungsfreisetzung erfolgt vorzugsweise über einen oder mehrere Deckel, die das Modulgehäuse aufweist. Diese können ihre Form nach außen ändern und hierbei einwirkende Kräfte absorbieren.According to a further embodiment, it is provided that the outer housing forms a first structure which acts shock-absorbing in the event of damage, in each case a plurality of lithium-ion cells combined form modules and the modules are arranged next to each other, wherein each module housing of a module forms a second structure, the shock absorbing acts in the event of damage, and a plurality of module housings are fixedly arranged in the outer housing. In this way, it is possible to produce a particularly mechanically stable fuse of the lithium-ion cells. While the outer housing with its first structure, preferably in a frame construction, is capable of absorbing smaller impacts such as force effects and possibly being able to absorb them by deformation, when a force is transmitted from the outer housing to the respective module housings it is ensured that their second structure e - If necessary, a force absorption takes place or absorbed by a deformation force and thereby remain as unimpaired as possible in the module housing lithium-ion cells. In a further development, the first structure first deforms in the event of damage and transfers force to one or more module housings during deformation. The power transmission to the respective module housing leads to a deformation, preferably a stabilized frame geometry, which is used as a secondary structure. A release of stress is preferably carried out via one or more covers, which has the module housing. These can change their shape to the outside and absorb forces acting here.
Des Weiteren ist beispielsweise vorgesehen, dass eine aus einem Modulgehäuse herausführende, elektrisch leitende Stromführung mit einer Bruchsicherung versehen ist, die bei einer Verschiebung des Modulgehäuses relativ zum Außengehäuse auslöst und die Stromführung unterbricht. Hierbei kann die Stromführung beispielsweise selbst als Bruch- Sicherung genutzt werden. Dadurch ist sichergestellt, dass im Schadensfalle das Fahrzeug nicht stromführend wird und dadurch eine oder mehrere Personen geschädigt wer- den können. Auch eine Schädigung der elektronischen bzw. elektrischen Anlagen im Kraftfahrzeug wird durch eine derartige Stromunterbrechung verhindert.Furthermore, it is provided, for example, that an electrically conductive current lead leading out of a module housing is provided with a break-away device which triggers relative to the outer housing when the module housing is displaced and interrupts the current conduction. In this case, the current management itself can be used as a break-fuse, for example. This ensures that, in the event of damage, the vehicle does not become live and thereby damage one or more persons. you can. Damage to the electronic or electrical systems in the motor vehicle is prevented by such a power interruption.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist beispielsweise vorgesehen, dass ein oder meh- rere Bruchsicherungen mit Anschlussfahnen der jeweiligen Lithium-Ionen-Zellen verbunden sind. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass Anschlussfahnen durch das jeweilige Modulgehäuse hindurchgeführt werden, wobei die Anschlussfahnen durch Kunststoffeinsätze in einem Wanddurchgang gegen eine mechanische Verlagerung geschützt werden. Gleichzeitig dienen die Kunststoffeinsätze zur Isolation der Anschlussfahnen. Eine Durchführung der Anschlussfahnen kann beispielsweise durch einen Deckel des Modulgehäuses erfolgen, der hierfür eine oder mehrere Ausnehmungen, insbesondere Schlitze aufweisen kann. Eine elektrische Kontaktierung der Anschlussfahnen kann dadurch außerhalb des Modulgehäuses im Außengehäuse erfolgen. Beispielsweise ist hierzu eine Anschlussleiste im Außengehäuse verlegt, an die die Anschlussfahnen beim Ein- setzen der austauschbaren Modulgehäuse in das Außengehäuse angeschlossen werden. Durch eine Anbringung einer Bruchsicherung in diesem Bereich kann sichergestellt werden, dass zum einen die Stromleitung zwischen der Stromanschlussleiste und dem jeweiligen Modulgehäuse unterbrochen wird. Zum anderen wird bei Bruch sichergestellt, dass die bis dahin stromführenden Leitungen weiterhin durch die umgebenden Materialien iso- liert bleiben und nicht als blanke Leitungen gegebenenfalls wieder stromkontaktierend werden.According to a further embodiment, it is provided, for example, that one or more breakages are connected to terminal lugs of the respective lithium-ion cells. For example, it may be provided that terminal lugs are passed through the respective module housing, wherein the terminal lugs are protected by plastic inserts in a wall passage against mechanical displacement. At the same time, the plastic inserts serve to insulate the connection lugs. An implementation of the terminal lugs can be done for example by a cover of the module housing, which may have one or more recesses, in particular slots for this purpose. An electrical contact of the terminal lugs can be done outside of the module housing in the outer housing. For example, a terminal block is laid in the outer housing, to which the terminal lugs are connected when inserting the replaceable module housings in the outer housing. By attaching a breakage protection in this area can be ensured that on the one hand, the power line between the power connector strip and the respective module housing is interrupted. On the other hand, it is ensured in the event of breakage that the hitherto current-carrying lines continue to be insulated by the surrounding materials and that they do not become current-contacting again as bare lines.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass eine in einem Modulgehäuse angeordnete erste Lithium-Ionen-Zelle einen Wärmeausgleich zu einer zweiten, benachbart angeordneten Lithium-Ionen-Zelle aufweist, wobei jeweils entlang der Erstreckung der ersten und der zweiten Lithium-Ionen-Zellen unterschiedliche Wärmeentwicklungen zumindest angeglichen werden. Die erste und die zweite Lithium-Ionen-Zelle können beispielsweise direkt aufeinander liegen, insbesondere als ebenflächige Stromzellen ausgebildet sein. Vorzugsweise liegen jeweils zwei Lithium-Ionen-Zellen aufeinander und können auf diese Weise einen Wärmeaustausch untereinander sicherstellen. Je nach Anordnung der Lithium-Ionen-Zellen in ihrem inneren Aufbau ergibt sich eine unterschiedliche Wärmeentwicklung über die Lithium-Ionen-Zelle, das heißt, die Lithium-Ionen-Zelle ist nicht in allen Bereichen gleich temperiert, sondern weist hierbei Unterschiede auf. Diesen Unterschieden kann durch entsprechende Gegenanordnung einer benachbarten Li- thium-lonen-Zelle entgegen gewirkt werden, so dass ein Temperaturausgleich stattfindet. Anstelle eines direkten Aufeinanderliegens zweier Lithium-Ionen-Zellen kann auch eine Zwischenschicht angeordnet sein. Diese Zwischenschicht ist vorzugsweise wärmeleitend. Gemäß einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass diese Zwischenschicht gegossen wird. Gemäß einer anderen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass ein wärmeleitender Schaum verwendet wird. Eine andere Ausgestaltung wiederum sieht vor, dass zwischen benachbarten Lithium-Ionen-Zellen ein wärmeleitendes Material vorgesehen ist, das einen Wärmeaustausch und insbesondere auch eine Wärmeabfuhr ermöglicht. Um derartige, aus zumindest zwei aneinander liegenden Lithium-Ionen-Zellen gebildete Zellenpakete kann ein stoßabsorbierendes Material angeordnet sein, vorzugsweise ein Schaum. Das stoßabsorbierende Material kann, muss aber nicht wärmeleitfähig sein. Es kann auch als Isoliermaterial dienen. Vorzugsweise weist es eine Stabilität auf, die in der Lage ist, eine Stoßwirkung auf eine oder mehrere Lithium-Ionen-Zellen bzw. Zellpakete aufzunehmen. Beispielsweise kann hierzu ein mit Stickstoff aufgeschäumter Schaum genutzt werden. Darüber hinaus kann ein derartiges Material feuerhemmend sein, insbesondere nicht brennend bzw. sogar feuerlöschend. So kann gemäß einer Ausgestaltung ein offenporiger und gemäß einer anderen Ausgestaltung ein geschlossenporiger Schaum Verwendung finden. Wird beispielsweise der geschlossenporige Schaum mit Schutzgas erzeugt, kann bei einer thermischen Erhitzung eines Zellenpakets dieses Schutzgas freigesetzt und damit eine Löschwirkung zur Verfügung gestellt werden. Vorzugsweise sind in einem Modulgehäuse angeordnete, einander gegenüberliegende Lithium-Ionen-Zellen jeweils zueinander verdreht angeordnet. Mehrere derart einander gegenüberliegende Lithium- Ionen-Zellen können wiederum einen oder mehrere Freiräume aufweisen. Derartige Freiräume können ebenfalls mit einem wärmeleitenden Material, beispielsweise mittels eines fließfähigen wärmeleitenden Materials gefüllt sein.According to a further embodiment, it is provided that a first lithium-ion cell arranged in a module housing has a heat balance with a second, adjacently arranged lithium-ion cell, in each case along the extension of the first and the second lithium-ion cells different Heat developments are at least equalized. The first and the second lithium-ion cell can, for example, lie directly on top of one another, in particular as a planar electric current cell. Preferably, two lithium-ion cells lie on each other and can thus ensure a heat exchange with each other. Depending on the arrangement of the lithium-ion cells in their internal structure results in a different heat development through the lithium-ion cell, that is, the lithium-ion cell is not the same temperature in all areas, but hereby differences. These differences can be counteracted by appropriate counter-arrangement of an adjacent lithium-ion cell, so that a temperature compensation takes place. Instead of a direct superimposition of two lithium-ion cells, an intermediate layer can also be arranged. This intermediate layer is preferably thermally conductive. According to one embodiment, it is provided that this intermediate layer is poured. According to another embodiment it can be provided that a thermally conductive foam is used. Another embodiment, in turn, provides that a heat-conducting material is provided between adjacent lithium-ion cells, which allows a heat exchange and in particular also a heat dissipation. A shock-absorbing material, preferably a foam, may be arranged around such cell packs formed from at least two contiguous lithium-ion cells. The shock absorbing material may or may not be thermally conductive. It can also serve as insulating material. Preferably, it has a stability capable of absorbing impact on one or more lithium-ion cells or cell packets. For example, this can be used for this purpose foamed with nitrogen foam. In addition, such a material may be fire-retardant, especially non-burning or even fire-extinguishing. Thus, according to one embodiment, an open-pored foam and, according to another embodiment, a closed-pore foam can be used. If, for example, the closed-cell foam is produced with inert gas, this protective gas can be released during thermal heating of a cell packet, thus providing an extinguishing effect. Preferably, arranged in a module housing, opposing lithium-ion cells are each arranged rotated to each other. Several such lithium ion cells lying opposite one another can in turn have one or more free spaces. Such free spaces can also be filled with a thermally conductive material, for example by means of a flowable heat-conducting material.
Gemäß einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass in einem Modulgehäuse eine oder meh- rere Lithium-Ionen-Zellen, vorzugsweise Lithium-Ionen-Zellenpakete eingesetzt werden. Diese werden elektrisch miteinander verknüpft und der zwischen den Lithium-Ionen-Zellen vorliegende Freiraum wird mit einem mechanische Stabilität bildenden Material gefüllt, zum Beispiel vergossen. Dieses Material kann wie oben erwähnt ein Schaum sein, wärmeleitend sein, wie aber auch isolierend wirken. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass in einem Modulgehäuse eine Wärmeabfuhr vorgesehen ist. Bevorzugt ist, dass eine Temperatur in einem Modulgehäuse eine vorgebbare Maximaltemperatur möglichst nicht überschreitet. Dazu kann vorgesehen sein, dass das Modulgehäuse selbst intern beispielsweise eine Kühlung aufweist. Es kann ebenfalls zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein, dass das Modulgehäuse von außen gekühlt wird. Wird beispielsweise eine Au- ßenkühlung des Modulgehäuses vorgesehen, wird bevorzugt im Modulgehäuse ein wärmeleitendes Material eingesetzt, um die Position der jeweiligen dort angeordneten Lithium-Ionen-Zellen zu stabilisieren, vorzugsweise einen zusätzlichen schockabsorbieren- den Schutz für einen Schadensfall bieten zu können und eine Wärmeabfuhr nach außen ermöglichen zu können. Wird im Modulgehäuse selbst eine Kühlung vorgesehen, ist gemäß einer Ausgestaltung ein Wärmeabführungssystem im Modulgehäuse angeordnet, was eine Wärmeableitung von den jeweiligen Lithium-Ionen-Zellen nach außen außerhalb des Modulgehäuses vorsieht. Die Modulgehäuse können beispielsweise mit einem oder mehreren Lüftern sowie mit einem oder mehreren Kühlkörpern bzw. Wärmetauschern versehen sein. Das Außengehäuse wiederum kann eine oder mehrere wärmeabführende Vorrichtungen vorsehen. Dieses können zum Beispiel eine oder mehrere schaltbare Lüfter sein. Ebenso besteht die Möglichkeit, dass das Außengehäuse und/oder die Modulge- häuse an eine Kühleinrichtung des Kraftfahrzeugs angeschlossen werden können. Bevorzugt ist, dass ein derartiger Anschluss an das Außengehäuse erfolgt, wobei innerhalb des Außengehäuses eine wärmeabführende Strömung erzeugt wird, so dass ein direkter Ein- zelanschluss jedes einzelnen Modulgehäuses an eine Kraftfahrzeug-Kühleinrichtung beispielsweise nicht zusätzlich notwendig wird. Diese ist jedoch gemäß einer anderen Aus- gestaltung ebenfalls möglich.According to one embodiment, it is provided that one or more lithium-ion cells, preferably lithium-ion cell packets, are used in a module housing. These are electrically connected to each other and the free space between the lithium-ion cells is filled with a mechanical stability-forming material, for example, shed. As mentioned above, this material can be a foam, be thermally conductive, but also have an insulating effect. In addition, there is the possibility that a heat dissipation is provided in a module housing. It is preferred that a temperature in a module housing does not exceed a predefinable maximum temperature as possible. For this purpose, it may be provided that the module housing itself internally has a cooling, for example. It may also be additionally or alternatively provided that the module housing is cooled from the outside. If, for example, an external cooling of the module housing is provided, a thermally conductive material is preferably used in the module housing in order to stabilize the position of the respective lithium ion cells arranged there, preferably an additional shock-absorbing material. to be able to offer protection for a damage event and to enable a heat dissipation to the outside. If a cooling is provided in the module housing itself, according to one embodiment, a heat removal system is arranged in the module housing, which provides heat dissipation from the respective lithium-ion cells to the outside outside of the module housing. The module housings can be provided, for example, with one or more fans as well as with one or more heat sinks or heat exchangers. The outer housing in turn may provide one or more heat dissipating devices. This can be, for example, one or more switchable fans. It is also possible that the outer housing and / or the module housing can be connected to a cooling device of the motor vehicle. It is preferred that such a connection to the outer housing takes place, wherein inside the outer housing a heat dissipating flow is generated, so that a direct individual connection of each individual module housing to a motor vehicle cooling device, for example, is not additionally necessary. However, this is also possible according to another design.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass in einem Modulgehäuse angeordnete Lithium-Ionen-Zellen ein Zellenmonitoring aufweisen. Das Zellenmonitoring kann insbesondere an dem Modulgehäuse angeordnet sein, vorzugsweise durch ei- nen eigenständigen Baustein, in dem das Zellenmonitoring schaltungstechnisch eingesetzt ist. Das Zellenmonitoring kann auch in dem Modulgehäuse angeordnet sein und ist diesem Falle gegenüber Schäden von außen durch das Modulgehäuse geschützt. Das Zellenmonitoring sieht gemäß einer Weiterbildung zumindest eine Zellenspannungsüberwachung und eine Sicherheitsabschaltung vor. Die Zellenspannungsüberwachung kann beispielsweise eine Gesamtspannung eines zugeordneten Moduls oder mehrerer Module wie aber auch vorzugsweise von einzelnen Lithium-Ionen-Zellen feststellen. Eine Sicherheitsabschaltung ermöglicht beispielsweise, dass eine elektrisch leitende Verbindung von zumindest einer Lithium-Ionen-Zelle zu einer Stromabführung unterbrochen werden kann. Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Sicherheitsabschaltung eine oder mehrere Lithium-Ionen-Zellen bzw. Zellenpakete oder aber Module abschalten kann. Gemäß einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass jedes Modulgehäuse ein Zellenmonitoring aufweist. Gemäß einer anderen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass verschiedene Modulgehäuse gemeinsam ein einzelnes Zellenmonitoring zugeordnet besitzen. Eine Datenkommunikation mit einer beispielsweise übergeordneten Steuervorrichtung, vorzugsweise einem Batteriesteuergerät, kann durch eine zusätzliche Leitung erfolgen, insbesondere einem Informationsbussystem. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass hierzu die stromführende elektrische Leitung des Batteriesystems bzw. des Kraftfahrzeugs genutzt wird. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird vorgesehen, dass ein Informationssystem, in das die Kraftfahrzeug-Batterie mit einem oder mehreren Modulen eingebunden ist, zum Teil drahtgestützte Leitungswege, beispielsweise unter Einbindung eines Kabelbaums, zum Teil aber auch drahtlos, zum Beispiel mittels Funkübertra- gung nutzt.According to a further embodiment, it is provided that lithium ion cells arranged in a module housing have cell monitoring. The cell monitoring may in particular be arranged on the module housing, preferably by an independent module in which cell monitoring is used in circuit technology. The cell monitoring can also be arranged in the module housing and is in this case protected against damage from the outside by the module housing. The cell monitoring provides according to a development at least a cell voltage monitoring and a safety shutdown. For example, cell voltage monitoring may detect a total voltage of an associated module or modules, as well as, preferably, individual lithium ion cells. A safety shutdown allows, for example, that an electrically conductive connection can be interrupted by at least one lithium-ion cell to a power dissipation. According to one embodiment, it is provided that the safety shutdown can switch off one or more lithium-ion cells or cell packages or modules. According to one embodiment, it is provided that each module housing has a cell monitoring. According to another embodiment, it is provided that different module housings together have a single cell monitoring assigned. A data communication with an example, higher-level control device, preferably a battery control device, can be done by an additional line, in particular an information bus system. According to a further embodiment, it may be provided that for this purpose the current-carrying electrical line of the battery system or the Motor vehicle is used. According to a further embodiment, it is provided that an information system, in which the motor vehicle battery is integrated with one or more modules, partially utilizes wire-based cable routes, for example with the involvement of a cable harness, but also wirelessly, for example by means of radio transmission.
Ein Zellenmonitoring kann beispielsweise ferngestützt von der Kraftfahrzeug-Batterie bzw. einem Modulgehäuse erfolgen. Hierzu kann beispielsweise ein Kraftfahrzeug-Batterie- Steuergerät genutzt werden, das entfernt von der eigentlichen Kraftfahrzeug-Batterie im Kraftfahrzeug vorhanden ist. Das Steuergerät kann jedoch auch in de oder an dem Außengehäuse angeordnet sein. Das eigentliche Zellenmonitoring kann sodann über einen oder mehrere Sensoren erfolgen, die im Außengehäuse bzw. in einem einzelnen Modulgehäuse angeordnet sind und mit dem Steuergerät in Verbindung stehen. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass jedem Modulgehäuse bzw. dem Außengehäuse selbst ein Steuergerät zur Verfügung steht. So kann beispielsweise jede einzelne, einem Modulgehäuse zugeordnete Steuereinheit auf Basis der übergeordnet zugeführten Informationen entscheiden, welche Maßnahmen zu ergreifen sind, um vorgegebene Parameter einzuhalten, zum Beispiel eine vorgegebene maximale Temperatur, eine abzugebende Spannung, eine Ladespannung oder Ähnliches. Gemäß einer Ausgestaltung ist beispielsweise vorgesehen, dass innerhalb des Außengehäuses angeordnete Module mit darin enthaltenen Lithium-Ionen-Zellen als Slave-Module in einem Kommunikationsnetz geschaltet sind. Über das übergeordnete Batterie-Steuergerät kann aufgrund dessen Einstellung als Master eine Vorgabe erfolgen, die die als Slave geschalteten Module entsprechend ausführen können. Hierzu ist beispielsweise vorgesehen, dass in den einzelnen Modulgehäusen entsprechende aktivierbare Vorrichtungen wie zum Beispiel Kühl-Einrichtungen, Unterbrecherkontakte wie zum Beispiel Relais oder Ähnliches, Informationsspeicher oder andere Einrichtungen vorgesehen sind, die alternativ oder ergänzend auch am Außengehäuse vorgesehen sein können.A cell monitoring, for example, be carried out remotely from the motor vehicle battery or a module housing. For this purpose, for example, a motor vehicle battery control unit can be used, which is located away from the actual motor vehicle battery in the vehicle. However, the control unit can also be arranged in de or on the outer housing. The actual cell monitoring can then take place via one or more sensors, which are arranged in the outer housing or in a single module housing and communicate with the control unit. In addition, there is the possibility that each module housing or the outer housing itself is a control unit available. Thus, for example, each individual control unit associated with a module housing can decide on the basis of the superordinate information which measures are to be taken in order to comply with predetermined parameters, for example a predetermined maximum temperature, a voltage to be delivered, a charging voltage or the like. According to one embodiment, it is provided, for example, that modules arranged within the outer housing with lithium-ion cells contained therein are connected as slave modules in a communication network. Due to its setting as the master, a default can be made via the higher-level battery control unit, which can execute the modules connected as slave accordingly. For this purpose, for example, it is provided that in the individual module housings corresponding activatable devices such as cooling devices, breaker contacts such as relays or the like, information storage or other means are provided, which may alternatively or additionally also be provided on the outer housing.
Gemäß einer Ausgestaltung ist beispielsweise vorgesehen, dass an einem Modulgehäuse eine Kontaktierungsplatine angeordnet ist. Die Kontaktierungsplatine sitzt gemäß einer Ausgestaltung vorzugsweise auf einem Deckel des Modulgehäuses. Die Kontaktierungsplatine trägt zum Beispiel Kontakte für Anschlussfahnen, für eine Zellen- Ausgleichselektronik, insbesondere in Bezug auf aufzunehmende und abzugebende Ströme und Spannungen, eine Diagnose-Elektronik, vorzugsweise wie geschildert in Form eines Slave-Moduls für ein beispielsweise zentrales Batterie-Steuergerät sowie einen oder mehrere Stecker, beispielsweise für einen Pluspol, einen Minuspol oder auch für eine Kommunikationsleitung. Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass an einem Modulgehäuse eine Kontaktierungsplatine angeordnet ist, mit der die in dem Modulgehäuse angeordneten Lithium-Ionen-Zellen zur Stromweiterleitung elektrisch verbunden sind und die Kontaktierungsplatine so lösbar mit dem Modulgehäuse verbunden ist, dass sich in einem Schadensfall die Kontaktierungsplatine zumindest teilweise ablöst und dabei eine stromführende elektrische Verbindung unterbrochen wird.According to one embodiment, it is provided, for example, that a contacting board is arranged on a module housing. The contacting board is preferably located on a cover of the module housing according to an embodiment. The contacting board carries, for example, contacts for terminal lugs, for a cell compensation electronics, in particular with respect to currents and voltages to be picked up and delivered, a diagnostic electronics, preferably as described in the form of a slave module for a central battery control device and one or several plugs, for example for a positive pole, a negative pole or for a communication line. According to a further development, it is provided that a contacting board is arranged on a module housing, with which the arranged in the module housing lithium-ion cells for current transmission are electrically connected and the contacting board is detachably connected to the module housing, that in a damage, the contacting board at least partially detached, while a current-carrying electrical connection is interrupted.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass innerhalb des Außengehäuses mehrere Modulgehäuse für Lithium-Ionen-Zellen angeordnet sind, die jeweils einen Rah- men aufweisen und fest mit dem Rahmen verbundene Deckel aufweisen, wobei die Deckel jeweils als Berstsicherung ausgestaltet sind, wobei bei einer Aktivierung der Berstsicherung vorgesehen ist, dass eine elektrisch leitende Verbindung der Lithium-Ionen- Zellen in dem Modulgehäuse nach außen unterbrochen wird. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein Deckel des Modulgehäuses mit einem Rahmen des Modulgehäuses fest verschweißt ist. Auf diese Weise ergibt sich eine mechanisch sehr stabile Umhüllung der jeweils einzelnen Lithium-Ionen-Zellen, die vorzugsweise durch entsprechende Einbauten in dem jeweiligen Modulgehäuse an ihrer Position gesichert sind. Wie oben aufgezeigt, kann dieses mittels einer Eingießmasse, einem Schaum oder aber durch entsprechende Einschübe oder Ausnehmungen unterstützt werden. Diese Maßnahmen können sich auch miteinander ergänzen. Ein derartiger Deckel wiederum hat vorzugsweise eine Formgebung, die bei Ausübung einer Krafteinwirkung zu einer Verformung führt, insbesondere zu einem Bersten. Wird ein Überdruck im Inneren eines Modulgehäuses erzeugt, führt dieses zu einem beispielsweise Aufplatzen an vorgesehenen Soll-Bruchstellen des Deckels. Dieses Platzen führt zu einer Spannungsentlastung einer Gehäusestruktur des Modulgehäuses. Hierbei kann vorgesehen sein, dass im Rahmen einer derartigen Berstsicherung gleichzeitig eine elektronische oder elektrische Verbindung unterbrochen wird. Gemäß einer Ausgestaltung ist beispielsweise vorgesehen, dass eine Kontaktierungsplatine zumindest zum Teil abgerissen wird, so dass das Modulgehäuse sodann ohne elektrische Verbindung ist.According to a further embodiment, it is provided that a plurality of module housing for lithium-ion cells are arranged within the outer housing, each having a frame and having fixedly connected to the frame lid, wherein the lid are each configured as a rupture protection, wherein at a Activation of the burst protection is provided that an electrically conductive connection of the lithium-ion cells is interrupted in the module housing to the outside. For example, it can be provided that a cover of the module housing is firmly welded to a frame of the module housing. In this way, a mechanically very stable sheath of the respective individual lithium-ion cells, which are preferably secured by appropriate fittings in the respective module housing in position. As indicated above, this can be supported by means of a potting compound, a foam or by corresponding inserts or recesses. These measures can also complement each other. Such a lid, in turn, preferably has a shape which, upon application of a force, leads to deformation, in particular to a bursting. If an overpressure is generated in the interior of a module housing, this leads to an example, bursting at intended breaking points of the cover. This bursting leads to a stress relief of a housing structure of the module housing. It can be provided that an electronic or electrical connection is interrupted at the same time as part of such a rupture. According to one embodiment, it is provided, for example, that a contacting board is at least partially torn off, so that the module housing is then without an electrical connection.
Gemäß einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass in dem Außengehäuse der Kraftfahrzeug-Batterie an jeweils einem Modulgehäuse enthaltend eine Anzahl an Lithium- Ionen-Zellen eine Kontaktierungsplatine angeordnet ist, die Kontakte für ein oder mehrere Anschlussfahnen der Lithium-Ionen-Zellen, eine Zellen-Ausgleichselektronik für eine Spannung und/oder einen elektrischen Strom, eine Diagnose-Elektronik in Form eines Slave-Moduls für ein zentrales Batterie-Steuergerät und einen oder mehrere Stecker für einen elektronischen Anschluss der Lithium-Ionen-Zellen an eine übergeordnete Stromlei- tung sowohl für eine Kommunikationsleitung aufweist. Eine derartige Kontaktierungsplati- ne kann Bestandteil eines Zellenmonitorings sein. Kommt es zu einem Bersten von einem Teil eines Modulgehäuses, zum Beispiel eines Deckels, kann vorgesehen sein, dass zumindest ein Teil dieser auf der Kontaktierungsplatine vorhandenen Bauteile entweder in ihren jeweiligen Leitungen unterbrochen oder aber selbst zerstört werden.According to a further development, it can be provided that in the outer housing of the motor vehicle battery, a contacting board is arranged on each module housing containing a number of lithium-ion cells, the contacts for one or more terminal lugs of the lithium-ion cells, a cell Balancing electronics for a voltage and / or an electric current, a diagnostic electronics in the form of a slave module for a central battery control unit and one or more plugs for an electronic connection of the lithium-ion cells to a higher-level power line tion for both a communication line has. Such Kontaktierungsplati- ne may be part of a cell monitoring. If there is a rupture of a part of a module housing, for example a cover, it can be provided that at least some of these components present on the contacting board are either interrupted in their respective lines or even destroyed themselves.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass im Falle einer Unterbrechung, zum Beispiel aufgrund einer Störung, automatisch ein Fehlersignal an das übergeordnete Steuergerät ausgelöst wird. Diese kann sodann selbsttätig dafür sorgen, dass die Kraftfahrzeug-Batterie trotz Ausfalls eines oder mehrerer Modulgehäuse die weiterhin notwendige Spannung bzw. notwendigen Strom liefert. Beispielsweise kann das Steuergerät auch in der Lage sein, eine Rangfolge an notwendig zu versorgenden Verbrauchern festzustellen und entsprechend der tatsächlich verfügbaren Energie aus der Kraftfahrzeug-Batterie im Schadensfalle automatisch gemäß einer Prioritätenliste diejenigen Verbraucher mit Energie zu versor- gen, die hierfür entsprechend eingestuft sind. Insbesondere kann dieses beispielsweise eine automatische Notrufabsendung, vorzugsweise mit gleichzeitig automatischer GPS- Standortsignalabgabe betreffen, sofern ein spezifischer Schadensfall detektiert und weitergegeben worden ist.It is preferably provided that in the case of an interruption, for example due to a fault, an error signal is automatically triggered to the higher-level control unit. This can then automatically ensure that the motor vehicle battery despite failure of one or more module housing supplies the necessary voltage or necessary current. For example, the control unit may also be able to determine a ranking of consumers to be supplied and, according to the actually available energy from the motor vehicle battery in the event of damage automatically according to a priority list to provide those consumers with energy that are classified accordingly. In particular, this may relate, for example, to an automatic emergency call transmission, preferably with simultaneous automatic GPS location signal delivery, if a specific case of damage has been detected and forwarded.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass dem Außengehäuse zumindest ein auslesbarer Informationsspeicher zugeordnet ist. Dieser Informationsspeicher kann beispielsweise ein EEPROM- oder aber auch ein Flash-Speicher sein. Auf der einen Seite kann der Informationsspeicher ein oder mehrere Kennfelder aufweisen, um auf diese Weise im Zusammenspiel mit einem Zellenmonitoring sicherzustellen, dass vorgebba- re Bedingungen hinsichtlich Parametern von ein oder mehreren Modulen eingehalten werden. Zum anderen kann der Informationsspeicher beispielsweise auch Informationen erhalten, die über ein oder mehrere Sensoren in Bezug auf ein oder mehrere Module aufgenommen werden. Diese Informationen können beispielsweise mittels einer eigenen Rechnereinheit am Außengehäuse oder aber im Steuergerät selbst ausgewertet werden. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass in dem Außengehäuse mehrere Informationsspeicher angeordnet sind, die jeweils verschiedenen, am Außengehäuse angeordneten Modulen zugeordnet sind. Auf diese Weise kann ein eigenes Informationssystem der Kraftfahrzeug-Batterie geschaffen werden. Zum einen kann eine Redundanz erzeugt werden, so dass bei Ausfall von beispielsweise einem Zellenmonitoring an einem Modul ein anderes Modul trotzdem diese Aufgabe weiter fortführen kann. Zum anderen kann auf diese Weise sichergestellt werden, dass im Schadensfalle zumindest in Bezug auf einige Module Daten zur späteren Auswertung und Schadensaufbereitung noch zur Verfügung stehen könnten. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass zumindest in einem Modulgehäuse ein Informationsspeicher angeordnet ist, der von außerhalb des Modulgehäuses auslesbar ist. Durch die Anordnung im Modulgehäuse wird eine besondere Schadenssicherheit für den Informationsspeicher sichergestellt. Wird im Schadensfall beispielsweise eine Krafteinwir- kung von außen auf die Kraftfahrzeug-Batterie ausgeübt, ist die Wahrscheinlichkeit größer, dass ein derartig gesicherter Informationsspeicher einen Schadensfall eher übersteht. Beispielsweise kann auch vorgesehen sein, dass bei Detektierung eines Schadensfalles, zum Beispiel bei Detektierung einer Krafteinwirkung auf die Kraftfahrzeug-Batterie und/oder auf das Kraftfahrzeug automatisch ein Datenabgleich zwischen verschiedenen Informationsspeichern der Kraftfahrzeug-Batterie und/oder des Kraftfahrzeugs erfolgt. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die tatsächlich vorliegenden Informationen insgesamt unabhängig vom Speicherort vorhanden sind und auf diese Weise nach dem Schadensfall einerseits ein redundanter Betrieb ermöglicht wird und/oder aber die Schadensdaten ausgewertet für eine Schadensbegutachtung zur Verfügung stehen können.According to a further embodiment, it is provided that at least one readable information memory is assigned to the outer housing. This information store can be, for example, an EEPROM or else a flash memory. On the one hand, the information store can have one or more maps in order to ensure, in conjunction with a cell monitoring, that predefinable conditions with regard to parameters of one or more modules are met. On the other hand, for example, the information store can also receive information that is received via one or more sensors with respect to one or more modules. This information can be evaluated, for example, by means of a separate computer unit on the outer housing or in the control unit itself. It is preferably provided that a plurality of information stores are arranged in the outer housing, which are respectively assigned to different, arranged on the outer housing modules. In this way, a separate information system of the motor vehicle battery can be created. On the one hand, a redundancy can be generated, so that in case of failure of, for example, a cell monitoring on a module another module can still continue this task. On the other hand, it can be ensured in this way that, in the event of damage, at least with regard to some modules, data are still available for later evaluation and damage processing could. It is preferably provided that an information memory is arranged at least in a module housing, which is read from outside the module housing. The arrangement in the module housing a special damage security for the information storage is ensured. If, for example, a force is exerted on the motor vehicle battery from the outside in the event of damage, the probability that such a secured information store will survive a damage event is greater. For example, it can also be provided that upon detection of a damage event, for example when a force is detected on the motor vehicle battery and / or on the motor vehicle, a data comparison between different information memories of the motor vehicle battery and / or of the motor vehicle takes place automatically. In this way it can be ensured that the information actually available is available in total independently of the storage location and in this way, on the one hand, a redundant operation is made possible after the damage has occurred and / or the damage data evaluated can be available for a damage assessment.
Eine weitere Sicherheit ergibt sich beispielsweise dadurch, dass mehrere Gehäusemodule mit jeweils darin erhaltenen Lithium-Ionen-Zellen austauschbar angeordnet im Außengehäuse sind. Vorzugsweise sind die Lithium-Ionen-Zellen als Zellenpakete zusammengepackt und bilden mit mehreren Zellenpaketen jeweils einzelne Module, die in den jewei- ligen Gehäusemodulen untergebracht sind. Diese Stabilität kann dadurch erhöht werden, dass das Außengehäuse beispielsweise mehrere definierte Einschübe aufweist, in die daran angepasste Gehäusemodule einsetzbar, vorzugsweise sicherbar und elektrisch anschließbar sind. Beispielsweise kann, wie oben dargelegt, das Außengehäuse über eine zentrale Stromschiene verfügen, an die jedes einzelne Gehäusemodul angeschlos- sen werden kann und gegenüber dem jedes Gehäusemodul insbesondere auch abgekoppelt werden kann. Eine zusätzliche, vorzugsweise mechanische Sicherung verhindert, dass die Kraftfahrzeug-Batterie bei Stoßeinwirkung sofort insgesamt einen Außengehäu- seschaden mit internem Gehäusemodulschaden aufweist. Vielmehr kann durch die definierten Einschübe eine zusätzliche Stabilität im Außengehäuse durch entsprechende Ver- strebungen und Aufnahmen geschaffen werden. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann beispielsweise vorgesehen werden, dass das Außengehäuse einen Deckel aufweist, der mit einem Rahmen des Außengehäuses zerstörungsfrei und wiederholbar lösbar und wieder verwendbar ist, wobei der Deckel bei in einem Fahrzeug eingebauter Kraftfahrzeugs-Batterie zu einem Boden unterhalb des Fahrzeugs hinweist. Insbesondere kann dieser Deckel ebenfalls eine Berstsicherung aufweisen. Kommt es zu einem Schadensfall, kann zuerst die Berstsicherung ausgelöst werden, das heißt der Deckel verformt sich nach außen. Dadurch dass der Deckel nach unten zur Fahrbahn gerichtet ist, wird eine Innenfahrgastzelle des Kraftfahrzeugs durch diese Deformierung nicht zerstört. Vielmehr würden auftretenden Kräfte flächig verteilt durch eine entsprechende flächige Geometrie der der Innenfahrgastzelle zugeordneten Außengehäuseseite der Baterie, die abgewandt ist vom Deckel. Darüber hinaus erlaubt eine derartige Berstsicherung, dass bei entspre- chender Verformung entweder sich der Deckel selbst löst oder eine derartige Öffnung im Deckel entsteht, dass ein oder mehrere im Außengehäuse enthaltenen Modulgehäuse einen Freiraum erhalten, innerhalb dem diese sich dann bewegen können, sofern deren jeweiligen Halterungen im Außengehäuse zerstört werden. Auf diese Weise kann eine zusätzliche Absorption von Verformungsenergie zur Verfügung gestellt werden. Insbe- sondere besteht auf diese Weise die Möglichkeit, dass ein oder mehrere Modulgehäuse sich entweder im Außengehäuse selbst verformen oder aber sich nach außen verformen können, wobei ein oder mehrere Modulgehäuse aus dem Außengehäuse auch zumindest zum Teil herausragen können. Beispielsweise ist vorgesehen, dass eine zusätzliche Sicherung zwischen Modulgehäuse und Außengehäuse vorgesehen ist, so dass zwar Mo- dulgehäuse aus dem Außengehäuse heraustreten, nicht aber über diese einzelne Sicherung und deren Längenerstreckung hinaus sich vom Fahrzeug entfernen können. Auf diese Weise wird verhindert, dass Modulgehäuse als Einzelteile vom Kraftfahrzeug im Schadensfall wegfliegen können.Another security results, for example, in that a plurality of housing modules, each with lithium-ion cells therein being exchangeably arranged in the outer housing. The lithium-ion cells are preferably packed together as cell packs and, with a plurality of cell packs, respectively form individual modules which are accommodated in the respective housing modules. This stability can be increased by virtue of the fact that the outer housing has, for example, a plurality of defined slots, into which housing modules adapted thereto can be inserted, preferably secured and electrically connected. For example, as stated above, the outer housing can have a central bus bar, to which each individual housing module can be connected and with respect to which each housing module can also be decoupled in particular. An additional, preferably mechanical, fuse prevents the motor vehicle battery immediately having a total outer housing damage with internal housing module damage upon impact. Rather, the defined slots can create additional stability in the outer housing through appropriate efforts and recordings. According to a further embodiment, it can be provided, for example, that the outer housing has a lid which is non-destructively and repeatably detachable and reusable with a frame of the outer housing, wherein the lid points to a floor below the vehicle in a motor vehicle battery installed in a vehicle. In particular, this cover may also have a bursting protection. If there is a case of damage, the rupture protection can be triggered first, that is, the lid deforms outward. The fact that the lid is directed down to the roadway, a Inner passenger compartment of the motor vehicle not destroyed by this deformation. Rather, occurring forces would be distributed over a surface by a corresponding planar geometry of the Innenfahrgastzelle associated outer housing side of the battery, which is remote from the lid. In addition, such a rupture protection allows that with appropriate deformation either the lid itself dissolves or such an opening in the lid arises that one or more module housing contained in the outer housing receive a free space within which they can then move, if their respective Brackets in the outer housing are destroyed. In this way, an additional absorption of deformation energy can be provided. In particular, in this way there is the possibility that one or more module housings can either deform themselves in the outer housing or can deform outwards, wherein one or more module housings can protrude from the outer housing also at least in part. For example, it is provided that an additional fuse between the module housing and the outer housing is provided, so that although module housings emerge from the outer housing, but can not move beyond this individual fuse and its longitudinal extension beyond the vehicle. In this way prevents module housing can fly away as individual parts of the vehicle in case of damage.
Eine weitere Ausgestaltung sieht beispielsweise zur Stabilisierung vor, dass in dem Außengehäuse mehrere Modulgehäuse angeordnet sind, die eine Unterteilung aufweisen, wobei jeweils in einem ersten Raum ein oder mehrere Lithium-Ionen-Zellen angeordnet sind und in einem, vom ersten Raum abgetrenntem zweiten Raum eine Kontaktierungs- platine und ein Informationsspeicher angeordnet sind. Auf diese Weise kann im Falle ei- nes Schadens einer Lithium-Ionen-Zelle trotzdem der Betrieb des Modulgehäuses insofern aufrecht erhalten bleiben, dass eine entsprechende Information sofort an das übergeordnete Steuergerät und ein anderes Zellenmonitoring erfolgt und ein selbstständiges Abschalten dieses Moduls möglich wird. Zum anderen wird auf diese Weise ein besonderer Schutz für die Kontaktierungsplatine und den Informationsspeicher zur Verfügung ge- stellt. Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der erste oder der zweite Raum als Begrenzungswand einen aufgesetzten Deckel aufweisen. Dieser Deckel kann wiederum mit einer Berstsicherung versehen sein. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass in dem Außengehäuse mehrere Modulgehäuse angeordnet sind, die jeweils einen Deckel aufweisen, der zumindest einen Durchlass aufweist, durch den ein oder mehrere An- schlussfahnen von einen oder mehreren Lithium-Ionen-Zellen hindurchragen. Die hindurchragenden Anschlussfahnen sind elektrisch isoliert, so dass im Schadensfalle zwar eine Unterbrechung der elektrischen Leitung erfolgt, die elektrischen Leitungen selbst aber weiter isoliert bleiben. Kommt es zu einer Krafteinwirkung auf das Modulgehäuse, kann zum einen das Modulgehäuse selbst eine Kraft absorbierende Gestaltung aufweisen, zum anderen kann hierfür der Deckel eingesetzt werden. Verformt sich dieser, kann dadurch ein Abriss einer elektrischen Verbindung erfolgen. Das geschädigte Modulge- häuse liefert sodann keinen elektrischen Strom mehr ist aber in einem sicheren, für einen Benutzer des Kraftfahrzeugs gesicherten Zustand. Bevorzugt ist, wenn ein Deckel des Modulgehäuses mit der übrigen Struktur des Modulgehäuses verschweisst ist.A further embodiment provides, for example, for stabilization that in the outer housing a plurality of module housing are arranged, which have a subdivision, wherein in each case in a first space one or more lithium-ion cells are arranged and in a, separated from the first space a second space Contacting board and an information storage are arranged. In this way, in the event of damage to a lithium-ion cell, the operation of the module housing can nevertheless be maintained insofar as appropriate information is sent immediately to the higher-level control unit and another cell monitoring, and autonomous switching off of this module becomes possible. On the other hand, special protection is provided for the contacting board and the information memory in this way. According to one embodiment, it is provided that the first or the second space have a lid attached as a boundary wall. This cover can in turn be provided with a bursting protection. A further embodiment provides that in the outer housing a plurality of module housing are arranged, each having a lid having at least one passage through which one or more terminal lugs of one or more lithium-ion cells protrude. The protruding terminal lugs are electrically insulated, so that in case of damage, although an interruption of the electrical line takes place, the electrical lines themselves but stay isolated. If there is a force acting on the module housing, on the one hand the module housing itself can have a force-absorbing design, on the other hand the cover can be used for this purpose. If this deforms, this can lead to a breakdown of an electrical connection. The damaged module housing then no longer supplies electrical current, but is in a secure state secured to a user of the motor vehicle. It is preferred if a cover of the module housing is welded to the remaining structure of the module housing.
Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung wird eine Anordnung einer Kraftfahr- zeug-Batterie aufweisend eine Vielzahl an Lithium-Ionen-Zellen in einem unteren Bereich eines Kraftfahrzeugs entlang eines Unterbodens vorgeschlagen, wobei die Lithium-Ionen- Zellen im Wesentlichen in horizontaler Erstreckung im Unterbodenbereich oder an mehreren Positionen im Kraftfahrzeug angeordnet sind. An Stelle einer horizontalen Erstreckung können zumindest einige, gemäß einer Ausgestaltung auch alle Zellen sich vertikal erstrecken. Beispielsweise ist es ebenfalls möglich, dass mehrere Außengehäuse mit einem oder mehreren Modulen an mehreren Positionen im Kraftfahrzeug angeordnet sind. Dies bietet den Vorteil, dass unterschiedliche Freiräume im Kraftfahrzeug zur Aufnahme der Batterie genutzt werden können. Dies wiederum ermöglicht in vorteilhafter Weise eine ausgeglichene Gewichtsverteilung im Kraftfahrzeug.According to a further aspect of the invention, an arrangement of a motor vehicle battery having a multiplicity of lithium-ion cells in a lower region of a motor vehicle along a subfloor is proposed, wherein the lithium-ion cells extend substantially horizontally in the underfloor region or are arranged at several positions in the motor vehicle. Instead of a horizontal extent at least some, according to an embodiment, all cells can extend vertically. For example, it is also possible that a plurality of outer housing are arranged with one or more modules at several positions in the motor vehicle. This offers the advantage that different free spaces in the motor vehicle can be used to hold the battery. This in turn advantageously enables a balanced weight distribution in the motor vehicle.
Eine im Wesentlichen horizontale Anordnung der Lithium-Ionen-Zellen im Unterbodenbereich hat verschiedene Vorteile. Zum einen ist durch Anordnung am Unterbodenbereich eine Aufprallsicherung der Kraftfahrzeug-Batterie gegeben. Zum anderen ist für einen Austausch von Lithium-Ionen-Zellen dadurch eine bessere Erreichbarkeit gegeben, da durch Aufbocken auf eine Arbeitsbühne die Kraftfahrzeug-Batterie sofort zugänglich ist. Zum anderen kann vorgesehen sein, dass eine Schutzabdeckung der Kraftfahrzeug- Batterie im Unterbodenbereich vorgesehen ist, die gleichzeitig auch als Unterboden- Aufprallschutz dient. Dieses dient als weitere Absicherung gegenüber Störfällen. Insbesondere kann auf diese Weise eine abgeschottete Batteriezelle im Kraftfahrzeug herge- stellt werden, so dass im Schadensfall eine Sicherheitszelle für die Kraftfahrzeug-Batterie vorgesehen ist. Darüber hinaus ist es für die Lithium-Ionen-Zellen selbst aufgrund der auf das Kraftfahrzeug einwirkenden Schwingungen, Stöße und Materialbeanspruchungen vorteilhaft, wenn diese quasi liegend sich erstrecken. Die auf das Kraftfahrzeug und damit auch auf die Lithium-Ionen-Zellen einwirkenden Kräfte können auf diese Weise besser verteilt und auch aufgenommen und in den Zellen absorbiert werden. Die Gefahr eines Materialbruches aufgrund von Stressbelastungen wird dadurch verringert. Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Lithium-Ionen-Zellen in verschiedenen Modulgehäusen angeord- net sind, die an einem Außengehäuse der Kraftfahrzeug-Batterie gesichert und elektrisch miteinander auftrennbar verbunden sind, und das Außengehäuse eine Längserstreckung aufweist, die im eingebauten Zustand im Wesentlichen horizontal entlang eines Fahrzeugs verläuft. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass das Kraftfahrzeug ein Elektro- oder Hybridfahrzeug ist und in seinem Unterbodenbereich eine zum Außengehäuse passende Halterung aufweist. Vorzugsweise ist diese mit einer entsprechenden zusätzlichen Abdeckung der Kraftfahrzeug-Batterie versehen.A substantially horizontal arrangement of the lithium-ion cells in the underbody area has various advantages. On the one hand, an impact protection of the motor vehicle battery is provided by arrangement on the underbody area. On the other hand, a better accessibility is given for an exchange of lithium-ion cells, since by jacking up on a working platform, the motor vehicle battery is immediately accessible. On the other hand, it can be provided that a protective cover of the motor vehicle battery is provided in the underbody area, which also serves as underbody impact protection. This serves as a further protection against accidents. In particular, a sealed battery cell in the motor vehicle can be produced in this way, so that in case of damage a safety cell for the motor vehicle battery is provided. In addition, it is advantageous for the lithium-ion cells themselves due to the vibrations, shocks and material stresses acting on the motor vehicle when they extend quasi-lying. The forces acting on the motor vehicle and thus also on the lithium-ion cells can be better distributed in this way and also absorbed and absorbed in the cells. The risk of a material break due to stress is thereby reduced. A further development provides that the lithium-ion cells are arranged in different module housings. are net, which are secured to an outer housing of the motor vehicle battery and electrically separable connected to each other, and the outer housing has a longitudinal extent, which extends in the installed state substantially horizontally along a vehicle. A further embodiment provides that the motor vehicle is an electric or hybrid vehicle and in its underbody area has a holder which is suitable for the outer housing. Preferably, this is provided with a corresponding additional cover of the motor vehicle battery.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich dann, wenn die Batterie eine in einem Fahrzeug eingebau- te, vorzugsweise Kraftfahrzeug-Batterie ist und das Fahrzeug, beispielsweise ein Kraftfahrzeug ein Elektro- oder Hybridfahrzeug ist und eine, insbesondere in seinem Unterbodenbereich angeordnete, zum Außengehäuse passende Halterung aufweist. Ist die Batterie in einem Unterbodenbereich des Fahrzeugs angeordnet, so besteht zum Beispiel im Falle eines Unfalls und einer damit einhergehenden Beschädigung der Batterie keine Ge- fahr für die Insassen des Fahrzeugs. Darüber hinaus ist es ebenfalls möglich die Batterie im Unterbodenbereich auswechselbar am Fahrzeug zu befestigen, so dass zum Beispiel anstelle eines Aufladens der Batterie ein Austauschen erfolgen könnte.A further advantage results when the battery is a vehicle battery installed in a vehicle, and the vehicle, for example a motor vehicle, is an electric or hybrid vehicle and has a holder that is suitable for the outer housing, especially in its underbody area , If the battery is arranged in an underfloor region of the vehicle, there is no danger for the occupants of the vehicle, for example in the event of an accident and the associated damage to the battery. In addition, it is also possible to attach the battery in the underbody area replaceable on the vehicle, so that, for example, instead of charging the battery could be replaced.
In einer weiteren Ausgestaltungsform wird vorgeschlagen, dass ein Außengehäuse der Baterrie Teil einer selbsttragenden Struktur des Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs ist. Kraftfahrzeuge zum Beispiel besitzen heute zumeist selbsttragende Karosserien, das heißt, die Karosserie bildet eine Verbund, der in sich die Stabilität des Kraftfahrzeug bestimmt. Wird das Außengehäuse derart ausgebildet, dass es einen Teil der Karosserie bildet, so ergibt sich einerseits die Möglichkeit die Karosserie mit dem Außenge- häuse zu versteifen und andererseits der Vorteil einer Gewichtsersparnis, da keine zusätzliche Halterung für das Außengehäuse der Batterie benötigt wird. Bezug genommen kann hierfür auch auf eine Bauweise zum Beispiel bei Motorrädern, bei denen der Motor einen Teil der tragenden Struktur bildet.In a further embodiment, it is proposed that an outer housing of the Baterrie is part of a self-supporting structure of the vehicle, in particular of a motor vehicle. Motor vehicles, for example, today have mostly self-supporting bodies, that is, the body forms a composite, which determines the stability of the motor vehicle in itself. If the outer housing is formed in such a way that it forms part of the body, then on the one hand there is the possibility of stiffening the body with the outer housing and, on the other hand, the advantage of saving weight since no additional mounting is required for the outer housing of the battery. Reference may also be made here to a construction method, for example in motorcycles, in which the motor forms part of the supporting structure.
Ein weitere Ausgestaltung sieht vor, dassdie selbsttragende Karosserie des Kraftfahrzeuges das Außengehäuse der Batterie bildet. Dadurch, dass das Außengehäuse der Batterie einen Teil der Karosserie bildet, besteht die Möglichkeit, dass die Karosserie zumindest zum Teil derart ausgebildet ist, dass die Module unmittelbar in die Karosserie einsetztbar sind. Beispielsweise kann eine Gewichtsersparnis bei Anpassung der Karos- sehe als Außengehäuse gegenüber einem Vergleich gegenüber einem von der Karosserie getrenntem Außengehäuse ergeben. Auch kannbeispielweise eine geringere Anzahl von Bauteilen benötigt werden, was Kosten einsparen kann. So kann zum Beispiel in ei- nem Unterbodenbereich des Kraftfahrzeugs eine Öffnung vorhanden sein, in die die Module einsetzbar sind. Dabei bildet die Karosserie das Außengehäuse und ist derart ausgeformt, dass die Module zum Beispiel eingeschoben und/oder eingelegt und/oder eingesetzt werden können. Ein bevorzugter Bereich zur Bildung des Außengehäuses der Batte- rie liegt hierbei im Kofferraum oder in einem Bereich unterhalb des Fahrgastraums.A further embodiment provides that the self-supporting body of the motor vehicle forms the outer casing of the battery. Due to the fact that the outer casing of the battery forms part of the body, there is the possibility that the body is at least partially designed such that the modules can be inserted directly into the body. For example, can see a weight savings when adjusting the Karos- see as an outer housing over a comparison with a separate from the body outer housing. Also, for example, a smaller number of components may be needed, which can save costs. For example, in one An opening may be present in the underbody area of the motor vehicle, into which the modules can be inserted. In this case, the body forms the outer housing and is formed such that the modules, for example, inserted and / or inserted and / or can be used. A preferred area for forming the outer housing of the battery lies in the trunk or in an area below the passenger compartment.
Ein bevorzugter Werkstoff für das Außengehäuse ist Aluminium, da es leicht ist und somit das Gewicht der Batterie und somit des Fahrzeugs reduziert. Durch die Verwendung von Aluminium ergibt sich somit der Vorteil, dass das Gesamtgewicht der Batterie reduziert werden kann und durch die gute Formbarkeit, bei einer gleichzeitig vorhandener ausreichender Formbeständigkeit von Aluminium das Außengehäuse leicht an die Karosserieform anpassbar oder integrierbar ist.A preferred material for the outer housing is aluminum, since it is lightweight and thus reduces the weight of the battery and thus of the vehicle. The use of aluminum thus provides the advantage that the total weight of the battery can be reduced and the good formability, with a simultaneously sufficient dimensional stability of aluminum, the outer housing is easily adaptable or integrable to the body shape.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass eine Halterung der Batterie oder die selbsttra- gende Struktur derart ausgebildet ist, dass das Außengehäuse im Falle einer impulsartigen Belastung aus der Halterung oder die selbsttragenden Struktur heraus bewegbar ist, wobei eine Bewegung in einen Freiraum des Kraftfahrzeugs hinein oder vom Fahrzeug weg erfolgt. Eine impulsartige oder eine über eine übliche Belastung hinausgehende Belastung erfährt das Fahrzeug beispielsweise dann, wenn das Fahrzeug einen Unfall erlei- det und die Batterie beziehungsweise das Außengehäuse eine impulsartige Belastung erfährt. Ist das Außengehäuse in diesem Fall beispielsweise derartig im Kraftfahrzeug aufgenommen, dass es sich in einen Freiraum hinein bewegen kann, so kommt es zu keiner Gefährdung der Insassen. Eine Weiterbildung sieht vor, dass sich das Außengehäuse aus dem Fahrzeug im Schadensfall heraus bewegt, wodurch beispielsweise die Insassen wiederum geschützt werden. Beispielsweise kann eine Rückhaltevorrichtung vorgesehen sein, die eine Bewegung der Batterie beschränkt. Eine Bewegung aus dem Fahrzeug kann hierbei auch nur teilsweise erlaubt sein, zum Beispiel durch die Rückhaltevorrichtung.A further embodiment provides that a holder of the battery or the self-supporting structure is formed such that the outer housing in the case of a pulse-like load from the holder or the self-supporting structure is movable out, with a movement in a free space of the motor vehicle into or away from the vehicle. The vehicle undergoes a pulse-like or over-normal load, for example, when the vehicle suffers an accident and the battery or the outer housing experiences a pulse-like load. If, in this case, the outer housing is received in the motor vehicle, for example, in such a way that it can move into a free space, then there is no endangering of the occupants. A further embodiment provides that the outer housing moves out of the vehicle in the event of damage, as a result of which, for example, the occupants are again protected. For example, a retaining device may be provided which limits movement of the battery. A movement out of the vehicle can also be only partially permitted, for example by the restraint device.
Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung wird eine Verwendung von Coffee-Bag- Zellen zur Herstellung einer Lithium-Ionen-Batterie für den Kraftfahrzeugeinsatz in einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug vorgeschlagen, wobei mehrere Coffee-Bag-Zellen zusam- mengefasst ein Modul bilden und mehrere gleichartige Module in einem Batteriegehäuse untergebracht und angeschlossen sind, wobei das Batteriegehäuse in einem Unterboden- bereich des Fahrzeugs angeordnet wird. Die Coffee-Bag-Zellen wie auch die Module und das Außengehäuse können wie oben in Bezug auf die allgemein betrachteten Lithium- Ionen-Batterien beschrieben hin ausgestaltet sein. Gemäß einem anderen Gedanken der Erfindung wird vorgeschlagen, ein Verfahren zum Unterbrechen einer stromleitenden Verbindung einer Kraftfahrzeug-Batterie, aufweisend eine Vielzahl an Lithium-Ionen-Zellen, vorzusehen, wobei die Lithium-Ionen-Zellen in Mo- dulen angeordnet sind und wobei die Module jeweils an einem Modulgehäuse befestigt werden, bevor die Modulgehäuse in einem Außengehäuse untergebracht werden, welches in das Kraftfahrzeug austauschbar eingesetzt wird, und bei einer schadensbedingten Krafteinwirkung auf das Außengehäuse und auf ein oder mehrere Modulgehäuse die stromleitende Verbindung aufgrund der Krafteinwirkung unterbrochen wird. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die stromleitende Verbindung in einem Bereich zwischen dem Modulgehäuse und dem Außengehäuse unterbrochen wird. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die stromleitende Verbindung jeweils in einem Bereich innerhalb des Modulgehäuses unterbrochen wird. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass im Schadensfalle keine stromleitenden Teile mit beispielsweise einem Gehäuse in Kontakt treten können.According to a further aspect of the invention, there is proposed a use of coffee bag cells for producing a lithium ion battery for motor vehicle use in a hybrid or electric vehicle, wherein a plurality of coffee bag cells together form one module and several similar ones Modules are housed and connected in a battery case, wherein the battery case is disposed in an underfloor area of the vehicle. The coffee bag cells as well as the modules and the outer housing may be configured as described above with respect to the commonly-considered lithium-ion batteries. According to another aspect of the invention, it is proposed to provide a method for breaking an electrically conductive connection of a motor vehicle battery comprising a multiplicity of lithium ion cells, wherein the lithium ion cells are arranged in modules and wherein the modules are each attached to a module housing before the module housings are housed in an outer housing, which is used interchangeably in the motor vehicle, and at a damage caused by force on the outer housing and on one or more module housing, the current-conducting connection is interrupted due to the force. Furthermore, it can be provided that the current-conducting connection is interrupted in a region between the module housing and the outer housing. It is preferably provided that the current-conducting connection is interrupted in each case in a region within the module housing. In this way, it is ensured that in the event of damage, no current-conducting parts can come into contact, for example, with a housing.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus den nachfolgenden Figuren hervor. Die aus den jeweiligen Figuren hervorgehenden einzelnen Merkmale sind jedoch nicht auf die einzelnen Ausgestaltungen beschränkt, insbesondere nicht auf Lithium-Ionen-Zellen und eine Ausgestaltung als Kraftfahrzeug-Batterie. Vielmehr können diese Merkmale mit einem oder mehreren anderen Merkmalen aus anderen Figuren aus der oben beschriebenen allgemeinen Beschreibung zu weiteren Ausgestaltungen verknüpft werden. Des Weiteren sind die in den Figuren dargestellten Ausgestaltungen beispielhaft und nicht beschränkend auszulegen, ebenso wie die darin jeweils enthaltenen Merkmale. Es zeigen:Further advantageous embodiments and developments will become apparent from the following figures. However, the individual features resulting from the respective figures are not limited to the individual embodiments, in particular not to lithium-ion cells and an embodiment as a motor vehicle battery. Rather, these features can be linked to one or more other features of other figures from the general description described above for further embodiments. Furthermore, the embodiments shown in the figures are to be interpreted as illustrative and not restrictive, as well as the respective features contained therein. Show it:
Fig. 1 : ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug mit einer daran angeordneten Kraftfahrzeug- Batterie in schematischer Darstellung,1: a hybrid or electric vehicle with a motor vehicle battery arranged thereon in a schematic representation,
Fig. 2: eine Aufsicht auf eine Kraftfahrzeug-Batterie in schematischer Ansicht,2 shows a plan view of a motor vehicle battery in a schematic view,
Fig. 3: eine bevorzugte Anordnung von Lithium-Ionen-Zellen zum Wärmetausch,3 shows a preferred arrangement of lithium-ion cells for heat exchange,
Fig. 4: eine Übersicht verschiedener Schadensauswirkungen bei verschiedenartigen4 shows an overview of various damage effects in various types
Kraftfahrzeug-Batterien, Fig. 5: eine vorgeschlagene Kraftfahrzeug-Batterie mit Außengehäuse und im Außengehäuse enthaltenen Modulgehäusen, die bei Schadenseintritt sich voneinander lösen können,Motor vehicle batteries, 5 shows a proposed motor vehicle battery with outer housing and module housings contained in the outer housing, which can separate from each other upon occurrence of damage,
Fig. 6: eine Aufsicht auf eine schematische Kraftfahrzeug-Batterie mit in einem Außengehäuse angeordneten Modulgehäusen sowie beispielhaft dargestelltem Zellenmonitoring,6 shows a plan view of a schematic motor vehicle battery with module housings arranged in an outer housing and cell monitoring as shown by way of example,
Fig. 7: eine schematische Ansicht von verschiedenen Lithium-Ionen-Zellen und dazwi- sehen angeordnetem Material, und7 shows a schematic view of different lithium-ion cells and material arranged between them, and FIG
Fig. 8: ein weiteres Fahrzeug mit einer daran angeordneten Kraftfahrzeug-Batterie in schematischer Darstellung.Fig. 8: another vehicle with a motor vehicle battery arranged thereon in a schematic representation.
Die folgenden Ausgestaltungen werden beispielhaft anhand einer Kraftfahrzeuganwendung näher erläutert, bei der Lithium-Ionen-Zellen zum Einsatz gelangen. Die Ausgestaltungen sind aber nicht hierauf beschränkt. Vielmehr können ein oder mehrere Merkmale aus diesen Ausgestaltungen auch zu anderen oder aber mit anderen Anwendungen und/oder Batterien verknüpft werden.The following embodiments are explained in more detail by way of example with reference to a motor vehicle application in which lithium-ion cells are used. The embodiments are not limited thereto. Rather, one or more features of these embodiments may be linked to other or other applications and / or batteries.
Fig. 1 zeigt in beispielhafter schematischer Ausgestaltung ein Hybrid- oder Elektrofahr- zeug 1. Das Hybrid- oder Elektrofahrzeug 1 weist in einem Unterbodenbereich 2 eine Kraftfahrzeug-Batterie 3 angeordnet auf. Die Kraftfahrzeug-Batterie 3 ist schematisch durch einzelne Lithium-Ionen-Zellen 4 dargestellt, die jeweils Anschlussfahnen 5 aufwei- sen. Die Lithium-Ionen-Zellen 4 können beispielsweise ein Lithiummetall als Anode aufweisen. Bevorzugt ist jedoch eine Ausgestaltung, bei der die Anode einen Kohlenstoff als Speichermedium und die positive Elektrode ein Lithiumübergangsmetalloxid aufweist. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Lithium-Ionen-Zellen eine Lithiuim- Polymer-Zelle enthalten. Derartige Polymer-Ionen-Zellen werden bevorzugt auch als "Cof- fee-Bag-Zellen" bezeichnet und gehen beispielsweise aus der oben im Stand der Technik genannten WO 2008/083920 sowie aus den dort im Stand der Technik genannten Druckschriften hervor, auf die diesbezüglich voll umfänglich Bezug genommen wird. Die Lithium-Ionen-Zellen 4 haben vorzugsweise eine längliche Erstreckung, so wie aus Fig. 1 hervorgehend, und sind damit vorzugsweise prismatisch. So wie aus Fig. 1 hervorgehend, sind die Lithium-Ionen-Zellen 4 übereinander gestapelt, wobei sie jedoch nur eine gewisse Höhe aufweisen. Die liegende Anordnung der Lithium-Ionen-Zellen 4 ergibt eine wesentlich höhere mechanische Stabilität der jeweiligen Zellen gegenüber einer Vibrationsbelas- tung, wie sie beispielhaft durch die jeweiligen Pfeile und das kartesische Koordinatensystem angedeutet sind. Wie schematisch angedeutet, sind typische Vibrationsbelastungen bei einem Fahrzeug in der z-Achse am höchsten. Eine stehende Anordnung von Zellen, wie gestrichelt angedeutet, ist daher ungünstiger gegenüber der hier nun demgegenüber beispielhaft angeführten liegenden Anordnung. Eine Schädigung der Zellen wie auch der Zellenkomponenten beziehungsweise der Komponenten der Kraftfahrzeug-Batterie 3 werden dadurch besser vermieden.1 shows an exemplary schematic embodiment of a hybrid or electric vehicle 1. The hybrid or electric vehicle 1 has a motor vehicle battery 3 arranged in an underbody area 2. The motor vehicle battery 3 is shown schematically by individual lithium-ion cells 4, which each have terminal lugs 5. The lithium-ion cells 4 may, for example, have a lithium metal as the anode. However, an embodiment is preferred in which the anode has a carbon as the storage medium and the positive electrode has a lithium transition metal oxide. A further embodiment provides that the lithium-ion cells contain a lithium polymer cell. Such polymer-ion cells are preferably also referred to as "cofeece-bag cells" and are apparent, for example, from WO 2008/083920 cited above in the prior art and from the publications cited in the prior art thereon is fully referenced. The lithium-ion cells 4 preferably have an elongated extent, as shown in FIG. 1, and are therefore preferably prismatic. As is apparent from Fig. 1, the lithium-ion cells 4 are stacked one above the other, but they only have a certain height. The horizontal arrangement of the lithium-ion cells 4 results in a significantly higher mechanical stability of the respective cells compared to a vibration load. tion, as exemplified by the respective arrows and the Cartesian coordinate system are indicated. As indicated schematically, typical vibration loads are highest in a vehicle in the z-axis. A standing arrangement of cells, as indicated by dashed lines, is therefore less favorable compared to the lying here by way of example lying arrangement. Damage to the cells as well as the cell components or the components of the motor vehicle battery 3 are thereby better avoided.
Fig. 2 zeigt in einer beispielhaften Ausgestaltung eine zweite Kraftfahrzeug-Batterie 6 mit einem Außengehäuse 7 und mehreren Modulen 8 aus weiteren Lithium-Ionen-Zellen 4, wobei die Module 8 jeweils in Modulgehäusen 9 angeordnet sind. So wie dargestellt, können die Modulgehäuse 9 miteinander fest verbunden sein. In einem derartigen Fall bilden die Modulgehäuse 9 ein einzelnes zusammengefügtes Modulgehäuse als eine zweite Struktur 10 der zweiten Kraftfahrzeug-Batterie 6 zur Aufnahme von Kräften, die von au- ßen auf die zweite Kraftfahrzeug-Batterie 6 wirken können. Die zweite Kraftfahrzeug- Batterie 6 wiederum bildet mit dem Außengehäuse 7 eine erste Struktur 11 , die in der Lage ist, entweder durch Eigendeformation oder durch strukturelle Kräfteaufnahme Krafteinwirkungen von außen auffangen und absorbieren zu können. Hierzu kann beispielsweise das Außengehäuse 7 ein oder mehrere Verstrebungen 12 aufweisen, wie sie ge- strichelt angedeutet sind. Die Verstrebungen 12 können als Querstreben wie auch als Längsstreben angeordnet sein. Bevorzugt können diese eine gewisse Erstreckung in den Innenraum der zweiten Kraftfahrzeug-Batterie 6 aufweisen. Sie können jedoch ebenfalls als Materialverstärkung in eine jeweilige Wand der zweiten Kraftfahrzeug-Batterie 6 angeordnet sein. Des Weiteren ist schematisch angedeutet in dem Außengehäuse 7 eine zent- rale Stromschiene 13 vorhanden. An diese Stromschiene 13 können die jeweiligen Lithium-Ionen-Zellen 4 angeschlossen werden. Dieses erfolgt beispielsweise bei Einbau des Modulgehäuses 9 in das Außengehäuse 7. Gemäß der aus Fig. 2 hervorgehenden Ausgestaltung des Modulgehäuses 9 ist eine Soll-Bruchstelle 14 zwischen den verschiedenen Modulen 8 jeweils vorgesehen. Die Soll-Bruchstelle 14 ist schematisch als strich- punktierte Linie angedeutet. Sollte eine Krafteinwirkung derart groß sein, dass das Außengehäuse 7 zerstört und die Krafteinwirkung direkt auf das Modulgehäuse 9 einwirken, kann diese Krafteinwirkung zum einen dazu führen, dass das Modulgehäuse 9 entlang der Soll-Bruchstelle 14 aufgetrennt wird. Durch Anordnung verschiedenster Soll- Bruchstellen kann dafür Sorge getragen werden, dass zum einen eine Absorption der aufgebrachten Kräfte auftritt, andererseits die in den jeweiligen Gehäuseteilen des Modulgehäuses 9 vorhandenen Lithium-Ionen-Zellen 4 weiterhin auslaufsicher gehalten werden. Gleichzeitig kann bei einem derartigen mechanischen Bruch eine elektrische Verbindung der Kraftfahrzeug-Batterie 3 vielfältig unterbrochen werden. So kann gemäß einer Ausgestaltung eine elektrisch leitende Stromführung 15, die aus dem Modulgehäuse herausragt und mit der Stromschiene 13 verbunden ist, hierbei brechen. Vorzugsweise ist eine Bruchsicherung 16 in die elektrisch leitende Stromführung 15 eingesetzt. Die Bruchsiche- rung 16 ist nur schematisch angedeutet, sie gibt vorzugsweise eine Bruchebene vor, wobei bei einem Bruch die jeweiligen Bruchenden durch das übrig gebliebene Material der Bruchsicherung 16 abgeschirmt wird. Ein elektrisch leitfähiger Kontakt wird auf diese Weise mit einem Außengehäuse 7, der Stromschiene 13 oder einem sonstigen elektrisch leitfähigen Gegenstand vermieden, vorzugsweise verhindert. Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass ein Freiraum 17 zwischen den Lithium-Ionen-Zellen 4 mit einem Material gefüllt wird, welches vorzugsweise eine weitere Strukturstabilität für die in dem Modulgehäuse 9 angeordneten Lithium-Ionen-Zellen 4 ermöglicht. Zum anderen kann das Material Schock-absorbierend sein. So kann es beispielsweise elastisch oder elastisch plastisch wie auch plastisch verformbar sein, vorzugsweise beispielsweise in Form eines Schaums. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass das Material in einem Freiraum 17 zwischen den Lithium-Ionen-Zellen 4 wärmeleitfähig ist. Beispielsweise kann ein wärme- leitfähiges Material zwischen den Lithium-Ionen-Zellen 4 angeordnet sein, wie es aus der EP 1 944 824 A2 hervorgeht, auf die diesbezüglich vollumfänglich Bezug genommen wird. Auf diese Weise kann eine Kühlung eines Moduls 8 sichergestellt werden.FIG. 2 shows, in an exemplary embodiment, a second motor vehicle battery 6 with an outer housing 7 and a plurality of modules 8 made of further lithium-ion cells 4, wherein the modules 8 are each arranged in module housings 9. As shown, the module housings 9 can be firmly connected to each other. In such a case, the module housings 9 form a single assembled module housing as a second structure 10 of the second motor vehicle battery 6 for receiving forces which can act on the second motor vehicle battery 6 from the outside. The second motor vehicle battery 6, in turn, forms with the outer housing 7 a first structure 11 which is capable of being able to absorb and absorb forces from the outside either by its own deformation or by structural absorption of forces. For this purpose, for example, the outer housing 7 may have one or more struts 12, as indicated by dashed lines. The struts 12 may be arranged as cross struts as well as longitudinal struts. Preferably, these may have a certain extent in the interior of the second motor vehicle battery 6. However, they can also be arranged as a material reinforcement in a respective wall of the second motor vehicle battery 6. Furthermore, schematically indicated in the outer housing 7 a central busbar 13 is present. At this busbar 13, the respective lithium-ion cells 4 can be connected. This takes place, for example, when the module housing 9 is installed in the outer housing 7. According to the configuration of the module housing 9 that results from FIG. 2, a predetermined breaking point 14 is provided between the various modules 8. The predetermined breaking point 14 is indicated schematically as a dot-dash line. If a force effect is so great that the outer housing 7 is destroyed and the force acts directly on the module housing 9, this force effect can lead to the fact that the module housing 9 is separated along the predetermined breaking point 14. By arranging a variety of predetermined breaking points care can be taken that on the one hand, an absorption of the applied forces occurs, on the other hand, the existing in the respective housing parts of the module housing 9 lithium-ion cells 4 continue to be kept leak-proof. At the same time, in such a mechanical break an electrical connection the motor vehicle battery 3 are interrupted manifold. Thus, according to one embodiment, an electrically conductive current guide 15, which protrudes from the module housing and is connected to the busbar 13, thereby break. Preferably, a breakage fuse 16 is inserted into the electrically conductive current lead 15. The fracture protection 16 is indicated only schematically, it preferably provides a fracture plane, wherein in the event of breakage, the respective fracture ends are shielded by the remaining material of the fracture protection 16. An electrically conductive contact is avoided in this way with an outer housing 7, the busbar 13 or other electrically conductive object, preferably prevented. According to a further development, it is provided that a free space 17 between the lithium-ion cells 4 is filled with a material which preferably allows a further structural stability for the lithium-ion cells 4 arranged in the module housing 9. On the other hand, the material can be shock-absorbing. For example, it may be elastic or elastically plastic as well as plastically deformable, preferably for example in the form of a foam. A further embodiment provides that the material in a free space 17 between the lithium-ion cells 4 is thermally conductive. For example, a heat-conductive material can be arranged between the lithium-ion cells 4, as is apparent from EP 1 944 824 A2, to which reference is made in full. In this way, a cooling of a module 8 can be ensured.
Fig. 3 zeigt eine besonders vorteilhafte Anordnung von einer ersten Lithium-Ionen-Zelle 18 zu einer benachbart angeordneten Lithium-Ionen-Zelle. Die erste und die zweite Lithium-Ionen-Zelle 18, 19 weisen jeweils einen Minuspol 20 und einen Pluspol 21 auf. Gestrichelt angedeutet sind drei unterschiedliche Bereiche bei jeder Zelle 18, 19, die sche- matisch angedeutet eine unterschiedliche Temperaturverteilung über die jeweilige erste bzw. zweite Lithium-Ionen-Zelle 18, 19 wiedergeben. Die ungleichmäßige Wärmeverteilung verstärkt sich bei einem gleichsinnigen Stapeln der Zellen übereinander. Insbesondere im Bereich der Kontaktierung der elektrischen Pole entsteht eine hohe Wärmeentwicklung, die sich bei gleichsinnigem Stapeln entsprechend erhöht. Diese bedingt eine hohe Anforderung an eine Kühlmanagement für ein derartig aufgebautes Zellenpaket. Bevorzug wird daher eine gegensinnige Anordnung der ersten und zweiten Lithium-Ionen-Zellen 18, 19, so dass eine Homogenisierung der Wärmeverteilung erfolgt. Auf diese Weise werden die elektrischen Kontakte Minuspol und Pluspol 20, 21 verdreht zueinander angeordnet. Eine Wärmehomogenisierung kann jedoch auch darüber erfolgen, dass eine nicht voll- ständig gegensinnige Anordnung aber zumindest verdrehte Anordnung zueinander vorliegt. Ein verbesserter Wärmeaustausch zwischen den beiden Zellen 18, 19 wird durch Anordnung eines Wärme leitenden Materials erzielt. Hierbei kann beispielsweise vorge- sehen sein, dass eine gezielte Wärmebrücke durch spezielle Ausgestaltung des zwischen den Zellen angeordneten Materials erzielt wird. Ein thermisch ausgeglicheneres Zellenpaket ist vorzugsweise Grundbestandteil eines Moduls, wobei bevorzugt nur wärmetechnisch sich ausgleichende Zellenpakete in einem Modul angeordnet werden.FIG. 3 shows a particularly advantageous arrangement of a first lithium-ion cell 18 to a lithium ion cell arranged adjacently. The first and second lithium-ion cells 18, 19 each have a negative pole 20 and a positive pole 21. Dashed lines indicate three different regions in each cell 18, 19, which schematically indicate a different temperature distribution over the respective first or second lithium-ion cell 18, 19. The uneven heat distribution increases when stacked in the same direction of the cells on top of each other. In particular, in the field of contacting the electrical poles creates a high heat development, which increases accordingly in the same direction stacking. This requires a high requirement for a cooling management for such a constructed cell stack. Favor is therefore an opposing arrangement of the first and second lithium-ion cells 18, 19, so that a homogenization of the heat distribution takes place. In this way, the electrical contacts minus pole and positive pole 20, 21 are arranged twisted to each other. However, a heat homogenization can also take place in that a not completely opposite arrangement but at least twisted arrangement exists to each other. An improved heat exchange between the two cells 18, 19 is achieved by arranging a heat-conducting material. In this case, for example, be seen that a targeted thermal bridge is achieved by special design of the arranged between the cells material. A thermally balanced cell stack is preferably the basic component of a module, wherein preferably only thermally compensating cell packets are arranged in a module.
Fig. 4 zeigt in einer schematischen Übersicht eine Auswirkung von internen Fehlerquellen, zum Beispiels aufgrund von außen einwirkenden Kräften oder aber leckgeschlagenen Zellen, Überhitzungen oder Ähnlichem. Das Schadensereignis wird jeweils als gezacktes Ereignis dargestellt. Während auf der linken Seite übereinander dargestellt ist, wie ein derartiger Schadensfall sich bei einer herkömmlichen Kraftfahrzeug-Batterie auswirkt und ausgehend von einem lokalen Ereignis schließlich sämtliche Zellen der Kraftfahrzeug- Batterie erfasst, insbesondere bei dabei auftretender Hitzeschädigung, kann ein lokales Schadensereignis bei den auf der rechten Seite der Figur 4 übereinander dargestellten Kraftfahrzeug-Batterien dieses auf ein einzelnes Modul begrenzt bleiben. Kommt es daher dort zu einem Schadensereignis, werden die anderen Module hiervon nicht betroffen. Vielmehr führt die Trennung der einzelnen Module untereinander zu der Möglichkeit der weiteren Nutzung der Kraftfahrzeug-Batterie.4 shows in a schematic overview an effect of internal sources of error, for example due to external forces or leaking cells, overheating or the like. The damage event is shown as a jagged event. While on the left side is shown on top of each other, how such a case of damage affects in a conventional motor vehicle battery and finally detected from a local event all cells of the motor vehicle battery, especially in heat damage occurring, a local damage event in the on the the right side of Figure 4 superimposed motor vehicle batteries this remain limited to a single module. If there is a damage event there, the other modules are not affected. Rather, the separation of the individual modules with each other leads to the possibility of further use of the motor vehicle battery.
Fig. 5 zeigt in schematisch beispielhafter Ausgestaltung eine Vielzahl von voneinander losgelösten Modulgehäusen 29, die einzeln im Außengehäuse 7 angeordnet waren. Ist es beispielsweise zu einem Unfall gekommen, können die einzelnen Modulgehäuse 29 voneinander getrennt werden. Eine Ausgestaltung sieht hierbei vor, dass die Modulgehäuse 29 schon als Einzelgehäuse vorliegen und miteinander gesichert werden. Wird beispielsweise über einen Crash-Sensor festgestellt, dass ein auch für die Batterie relevante Schädigung des Fahrzeuges vorliegt, kann eine automatische Trennung der Modulgehäuse 29, so wie dargestellt, erfolgen. Beispielsweise kann dieses auch dadurch erfolgen, dass in einem derartigen Falle das Außengehäuse 7 ein oder mehrere Modulgehäuse freigibt. Kommt es zu einem strukturellen Schaden des Außengehäuses 7 kann dieses ebenfalls zu einer Freisetzung von ein oder mehreren Modulgehäusen 29 führen. Die Mo- dulgehäuse 29 selbst können ebenfalls in der Lage sein, Energie aufzunehmen, ohne dass es zu einer Schädigung der Hülle des Modulgehäuses 29 kommt. Gemäß einer Ausgestaltung ist bei dieser wie auch bei den anderen beschriebenen Ausgestaltungen vorgesehen, dass das Außengehäuse 7 wie auch die Modulgehäuse 29 jeweils geschlossen sind, vorzugsweise fluiddicht geschlossen. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Modulgehäuse 29 geschlossen, das Außengehäuse 7 jedoch zumindest zum Teil luftdurchlässig ist, zum Beispiel durch Aufbau in Form einer Gitterstruktur. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass die Modulgehäuse 29 vor einem Un- fall ein einziges Gehäuse gebildet haben, sich jedoch aufgrund der wirkenden Kräfte an Soll-Bruchstellen voneinander getrennt haben. Bevorzugt sind die Soll-Bruchstellen so ausgelegt bzw. die Einzelgehäuse der Modulgehäuse 29, dass bei jedem der entstandenen Module eine Gesamtspannung unter 60 Volt liegt. Wird beispielsweise angenommen, dass eine einzelne Lithium-Ionen-Zelle eine Maximalspannung von 4,2 Volt aufbringt, kann in jedem einzelnen Modul eine Anzahl von 14 Zellen vorgesehen werden.FIG. 5 shows, in a schematically exemplary embodiment, a multiplicity of mutually detached module housings 29, which were arranged individually in the outer housing 7. If, for example, an accident has occurred, the individual module housings 29 can be separated from one another. One embodiment provides that the module housings 29 already exist as individual housings and are secured together. If, for example, it is determined via a crash sensor that there is damage to the vehicle which is also relevant to the battery, automatic separation of the module housings 29, as shown, can take place. For example, this can also take place in that in such a case, the outer housing 7 releases one or more module housing. If there is a structural damage of the outer housing 7, this can also lead to a release of one or more module housings 29. The module housings 29 themselves may also be able to absorb energy without damaging the envelope of the module housing 29. According to one embodiment is provided in this as well as in the other embodiments described that the outer housing 7 as well as the module housing 29 are each closed, preferably closed fluid-tight. According to a further embodiment it can be provided that the module housing 29 is closed, the outer housing 7, however, at least partially permeable to air, for example by construction in the form of a lattice structure. Furthermore, there is the possibility that the module housings 29 are in front of a case have formed a single housing, but have separated due to the forces acting on predetermined breaking points. Preferably, the predetermined breaking points are designed so or the individual housing of the module housing 29, that in each of the resulting modules, a total voltage is less than 60 volts. For example, assuming that a single lithium-ion cell applies a maximum voltage of 4.2 volts, a total of 14 cells may be provided in each individual module.
Fig. 6 zeigt eine weitere beispielhafte Ausgestaltung einer dritten Kraftfahrzeug-Batterie 30. Diese ist ebenfalls in Form einer eigen-gesicherten Batterie-Modulbauweise aufge- baut, bei dem eigenständige Modulgehäuse 31 vorgesehen sind. Durch eine Aufteilung der Lithium-Ionen-Zellen 4 in derartig eigen-gesicherte Zellenmodule kann zum einen die Anzahl beschädigter Zellen in einem Fehlerfall und somit auch die Menge der potentiell freigesetzten Energie beschränkt werden. Zum anderen lassen sich defekte Zellenmodule einfach austauschen, so dass nicht die Gesamtbatterie ersetzt werden muss. Der Schutz der Zellen gegenüber äußeren Einwirkungen ist durch die Modularisierung ebenfalls verbessert. Die aus Fig. 6 hervorgehende dritte Kraftfahrzeug-Batterie 30 weist schematisch angedeutet ein integriertes Zellenmonitoring 32 auf. Das integrierte Zellenmonitoring 32 kann mit einer Zellenspannungsüberwachung, einer Zellenbilanzierung und einer Sicherheitsabschaltung versehen sein. So kann beispielsweise das Zellenmonitoring 32 mit ei- nem Kommunikationsnetz 33 verbunden sein. Beispielsweise kann das Zellenmonitoring mit einer Kontaktierungsplatine 34 in Verbindung stehen, insbesondere kann diese auch mit dem Zellenmonitoring 32 integriert vorliegen. Die Kontaktierungsplatine 34 kann beispielsweise die Anschlussfahnen angeschlossen aufweisen, wobei auf der Kontaktierungsplatine beispielsweise eine Zellenausgleichselektronik 35, eine Diagnoseelektronik 36 sowie ein oder mehrere Stecker 37 angeordnet sein können. In ein oder mehreren Bausteinen, die auf der Kontaktierungsplatine 34 sitzen, können zum Beispiel die entsprechenden vielfältigen Funktionen wie Zellenüberwachung, Spannung- bzw. Strombilanzierung, Temperaturüberwachung und anderes untergebracht sein. Bevorzugt ist die Kontaktierungsplatine 34 ebenfalls über das Kommunikationsnetz 33 zum Beispiel mit einem übergeordneten Steuerungsgerät 38 verbunden. Bevorzugt ist das Steuergerät 38 ein Kraftfahrzeug-Batterie-Steuergerät. Dieses kann über ein oder mehrere weitere Leitungen 39 mit anderen Steuergeräten in Verbindung stehen. Das Steuergerät 38 kann beispielsweise als Master dienen, während das Zellenmonitoring 32 als Slave-Modul aufbaut und das Kommunikationsnetz 33 mit diesem Master verbunden ist. Auf der Kontak- tierungsplatine 34 beispielsweise kann des Weiteren ein Informationsspeicher 40 angeordnet sein. Der Informationsspeicher 40 kann jedoch auch am Außengehäuse angeordnet sein bzw. jedes einzelne Modulgehäuse kann einen derartigen Informationsspeicher aufweisen. Darüber hinaus ist gestrichelt angedeutet, dass die jeweiligen Modulgehäuse über Einschübe im Außengehäuse festgehalten werden. Diese Einschübe sind gestrichelt angedeutet. So können die Module beispielsweise gegen Anschläge 41 eingeschoben werden, um damit die jeweilige Position jedes einzelnen Modulgehäuses vorzugeben. Eine mechanische Sicherung kann beispielsweise zusätzlich über einen Deckel erfolgen, der auf das Außengehäuse 7 aufgesetzt wird. Auch die Modulgehäuse können jeweils einen Deckel 42 aufweisen, durch den vorzugsweise die Anschlussfahnen 5 hindurchgelangen. Ein Modulgehäuse kann des Weiteren eine Unterteilung in einer ersten und einen zweiten Raum aufweisen. Dieses ist gestrichelt angedeutet für das Modul, das schema- tisch das Zellenmonitoring 32 aufweist. Hierbei kann es sich um eine feststehende Wand handeln, durch die beispielsweise die Anschlussfahnen 5 hindurch greifen. Auf diese Weise kann das Zellenmonitoring bei einem Schaden der Lithium-Ionen-Zelle in dem Modulgehäuse gegenüber Beschädigung gesichert werden. Die dritte Kraftfahrzeug-Batterie 30 kann des Weiteren über eine Sicherheitsabschaltung 43 verfügen. Die Sicherheitsab- Schaltung ist beispielsweise ein elektronischer Baustein, der vorzugsweise jedem einzelnen Modul zugeordnet ist. Zusätzlich oder alternativ kann die Sicherheitsabschaltung auch der gesamten Kraftfahrzeug-Batterie 30 zugeordnet sein. In diesem Fall sitzt die Sicherheitsabschaltung 43 vorzugsweise in der Nähe eines Pols 44 der dritten Kraftfahrzeug-Batterie 30. Bei dem in Fig. 6 dargestellten System besteht somit die Möglichkeit eine Abspeicherung einer Zellbelastung über den jeweiligen Informationsspeicher 40 über die Zeit gewährleisten zu können, so dass jederzeit der Alterungszustand eines seiner Module bzw. von Zellen abgefragt werden kann. Durch die Sicherheitsabschaltung 43 wiederum kann sichergestellt werden, dass bei einer, einen Grenzwert überschreitenden Zellenbelastung oder im Schadensfalle einer Zelle das betroffene Modul abgeschaltet wird bzw. im Schadensfall des Fahrzeugs beispielsweise die gesamte Kraftfahrzeug-Batterie abgeschaltet werden kann.FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of a third motor vehicle battery 30. This battery is also constructed in the form of a self-protected battery modular design in which separate module housings 31 are provided. By dividing the lithium-ion cells 4 into such self-secured cell modules, on the one hand, the number of damaged cells in the event of a fault and thus also the amount of potentially released energy can be limited. On the other hand, defective cell modules can be easily exchanged so that the entire battery does not have to be replaced. The protection of the cells against external influences is also improved by the modularization. The resulting from Fig. 6 third motor vehicle battery 30 has schematically indicated an integrated cell monitoring 32. The integrated cell monitoring 32 may be provided with cell voltage monitoring, cell balancing and safety shutdown. For example, the cell monitoring 32 may be connected to a communication network 33. For example, the cell monitoring may be connected to a contacting board 34, in particular, this may also be integrated with the cell monitoring 32. The contacting board 34 may have, for example, the terminal lugs connected, wherein on the contacting board, for example, a cell balancing electronics 35, a diagnostic electronics 36 and one or more connectors 37 may be arranged. For example, in one or more building blocks sitting on the bonding board 34, the corresponding various functions such as cell monitoring, voltage balancing, temperature monitoring and others may be accommodated. Preferably, the contacting board 34 is also connected via the communication network 33, for example with a higher-level control device 38. Preferably, the controller 38 is a motor vehicle battery controller. This can be connected via one or more further lines 39 with other control devices. The control unit 38 can serve as a master, for example, while the cell monitoring 32 builds up as a slave module and the communication network 33 is connected to this master. For example, an information memory 40 can furthermore be arranged on the contact board 34. However, the information storage 40 can also be arranged on the outer housing or each individual module housing can store such information exhibit. In addition, dashed lines indicate that the respective module housings are held in place by slots in the outer housing. These inserts are indicated by dashed lines. For example, the modules can be inserted against stops 41 in order to specify the respective position of each individual module housing. A mechanical fuse can for example also be done via a lid which is placed on the outer housing 7. Also, the module housing may each have a cover 42 through which preferably the terminal lugs 5 pass. A module housing may further include a partition in a first and a second space. This is indicated by dashed lines for the module, which has the cell monitoring 32 schematically. This may be a fixed wall through which, for example, the terminal lugs 5 reach through. In this way, the cell monitoring can be secured against damage in case of damage of the lithium-ion cell in the module housing. The third motor vehicle battery 30 may further have a safety shutdown 43. The safety shutdown circuit is, for example, an electronic module, which is preferably assigned to each individual module. Additionally or alternatively, the safety shutdown can also be assigned to the entire motor vehicle battery 30. In this case, the safety shutdown 43 preferably sits in the vicinity of a pole 44 of the third motor vehicle battery 30. In the system shown in FIG. 6, it is thus possible to ensure storage of a cell load via the respective information memory 40 over time that the aging state of one of its modules or of cells can be queried at any time. By means of the safety shutoff 43, in turn, it can be ensured that the affected module is switched off in the event of a cell load exceeding a limit value or in the event of damage to a cell or, for example, the entire motor vehicle battery can be switched off in the event of damage to the vehicle.
Fig. 7 zeigt in schematischer Ansicht ein Modul, welches auseinander gefaltet ist. Wie angedeutet, sind verschiedene Lithium-Ionen-Zellen 4 mit ihren jeweiligen elektrischen Polen gegensinnig wechselweise angeordnet. Zwischen den jeweiligen Lithium-Ionen- Zellen 4 ist eine Kühlvorrichtung oder aber ein Wärme leitendes Material zum Wärmeausgleich zwischen den Zellen angeordnet, so dass entweder eine Wärme abgeführt oder aber zwischen den Zellen verteilt werden kann. Wird beispielsweise eine Wärmeabführung zwischen den Zellen gewünscht, kann dieses mit einer Vorrichtung erfolgen, wie sie aus der oben schon erwähnten EP 1 994 824 A2 hervorgeht. Wird eine Wärmeverteilung gewünscht, kann hierzu beispielsweise ein Wärme leitender, gießfähiger Kunststoff genutzt werden. Wärmeleitende Materialien, die Kunststoffe nuten, gehen beispielsweise aus der WO 2001/096458 oder auch aus der WO 2008/068274 hervor, auf die diesbezüglich vollumfänglich im Rahmen der Offenbarung Bezug genommen wird.Fig. 7 shows a schematic view of a module which is unfolded. As indicated, various lithium-ion cells 4 are alternately arranged in opposite directions with their respective electrical poles. Between the respective lithium-ion cells 4, a cooling device or a heat-conducting material for heat balance between the cells is arranged so that either a heat dissipated or can be distributed between the cells. For example, if a heat dissipation between the cells is desired, this can be done with a device, as is apparent from the above-mentioned EP 1 994 824 A2. If a heat distribution is desired, for example, a heat conductive, pourable plastic can be used for this purpose. Thermally conductive materials that groove plastics go, for example from WO 2001/096458 or also from WO 2008/068274, to which reference is made in this regard in its entirety in the context of the disclosure.
In der Fig. 8 ist ein Fahrzeug, bevorzugt ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug 45 in einer schematischen Seitenansicht dargestellt. Eine Batterie 46 ist beispielhaft in einem Unterbodenbereich 47 und unterhalb des Fahrgastraums 48 in das Fahrzeug 45 eingebaut. In einer Ausführungsform kann das Fahrzeug 45 eine selbstragende Karosserie 49 aufweisen, wobei die Batterie 46 beispielsweise mittels einer Halterung 50 an der Karosserie 49 befestigt ist. Dies bietet den Vorteil einer leichten Montage der Batterie 46 und einer Aus- wechselbarkeit im Schadensfall. In einer weiteren Ausführungsfom bildet die Batterie 46 einen Teil der selbsttragenden Karosserie 49, wobei die Batterie dazu dient, die Stabilität der Karosserie 49 zu versteifen. Hierbei kann die Batterie 46 ebenfalls mit der Karosserie 49 mittels Halterungen 50 verbunden sein. In einer weiteren Ausführungsform bildet das Außengehäuse 51 einen Teil der selbsttragenden Karosserie 49, wobei die Module 52 in das Außengehäuse 51 bzw. die Karosserie 49 eingesetzt werden. FIG. 8 shows a vehicle, preferably a hybrid or electric vehicle 45, in a schematic side view. A battery 46 is exemplarily installed in an underbody area 47 and below the passenger compartment 48 in the vehicle 45. In one embodiment, the vehicle 45 may include a self-supporting body 49, with the battery 46 attached to the body 49, for example, by a bracket 50. This offers the advantage of easy installation of the battery 46 and exchangeability in the event of damage. In another embodiment, the battery 46 forms part of the self-supporting body 49, the battery serving to stiffen the stability of the body 49. Here, the battery 46 may also be connected to the body 49 by means of brackets 50. In a further embodiment, the outer housing 51 forms part of the self-supporting body 49, wherein the modules 52 are inserted into the outer housing 51 and the body 49, respectively.

Claims

1Patentansprüche 1Patentansprüche
1. Batterie (3, 46), die mehrere Zellen (4, 18, 19), vorzugsweise Lithium-Ionen-Zellen, und ein Außengehäuse (7, 11 , 51) umfasst, wobei mehrere Zellen (4, 18, 19) zu- sammengefasst jeweils Module (8, 52) bilden und die Module (8, 52) nebeneinander angeordnet sind, wobei über Modulgehäuse (9, 29, 31) der Module (8, 52) die Zellen (4, 18, 19) miteinander im Schadensfalle trennbar verbunden angeordnet in dem Außengehäuse (7, 11 , 51) sind, wobei jeweils ein Modulgehäuse (9, 29, 31) eines Moduls (8) eine erste Struktur (10) bildet, die schockabsorbierend im Scha- densfall wirkt und mehrere Modulgehäuse (9, 29, 31) in dem Außengehäuse (7,A battery (3, 46) comprising a plurality of cells (4, 18, 19), preferably lithium-ion cells, and an outer housing (7, 11, 51), wherein a plurality of cells (4, 18, 19) together form modules (8, 52) and the modules (8, 52) are arranged side by side, wherein module modules (9, 29, 31) of the modules (8, 52) the cells (4, 18, 19) with each other in Damage trap separably arranged arranged in the outer housing (7, 11, 51), wherein in each case a module housing (9, 29, 31) of a module (8) forms a first structure (10) which acts shock absorbing in case of damage and a plurality of module housing (9, 29, 31) in the outer housing (7,
11 , 51) fest angeordnet sind.11, 51) are fixed.
2. Batterie (3, 46) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Außengehäuse (7, 11 , 51) eine zweite Struktur (11) bildet, die schockabsorbierend im Schadensfall wirkt.2. Battery (3, 46) according to claim 1, characterized in that the outer housing (7, 11, 51) forms a second structure (11), which acts shock-absorbing in case of damage.
3. Batterie (3, 46) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine, aus einem Modulgehäuse (9, 29, 31) herausführende, elektrisch leitende Stromführung (15) mit einer Bruchsicherung (16) versehen ist, die bei einer Verschiebung des Modulgehäuses (9, 29, 31) relativ zum Außengehäuse (7, 11 , 51) auslöst und die3. Battery (3, 46) according to claim 1 or 2, characterized in that one of a module housing (9, 29, 31) leading out, electrically conductive current guide (15) is provided with a break protection (16) at a Displacement of the module housing (9, 29, 31) relative to the outer housing (7, 11, 51) triggers and the
Stromführung (15) unterbricht.Power supply (15) interrupts.
4. Batterie (3, 46) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine in einem Modulgehäuse (9, 29, 31) angeordnete erste Zelle (18) einen Wärmeausgleich zu einer zweiten, benachbart angeordneten Zelle (19) aufweist, bei der jeweils entlang der Erstreckung der ersten und der zweiten Zelle (18, 19) unterschiedliche Wärmeentwicklungen zumindest angeglichen werden.4. Battery (3, 46) according to any one of the preceding claims, characterized in that in a module housing (9, 29, 31) arranged first cell (18) has a heat balance to a second, adjacent cell (19), at in each case along the extension of the first and the second cell (18, 19) different heat developments are at least equalized.
5. Batterie (3, 46) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die in einem Modulgehäuse (9, 29, 31) angeordnete, einander gegenüberliegende Zellen (4, 18, 19) jeweils zueinander verdreht angeordnet sind.5. Battery (3, 46) according to any one of the preceding claims, characterized in that arranged in a module housing (9, 29, 31), opposing cells (4, 18, 19) are arranged in each case rotated.
6. Batterie (3, 46) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in einem Modulgehäuse (9, 29, 31) angeordneten Zellen (4, 18, 19) versetzt zueinander angeordnet sind. 6. Battery (3, 46) according to any one of the preceding claims, characterized in that in a module housing (9, 29, 31) arranged cells (4, 18, 19) are arranged offset from one another.
7. Batterie (3, 46) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in einem (9, 29, 31) angeordnete Zellen (4, 18, 19), insbesondere Coffee-Bag-Zellen, in Bezug auf das Außengehäuse (7, 11 , 51) vertikal und nebeneinander ausgerichtet sind.7. battery (3, 46) according to any one of the preceding claims, characterized in that in a (9, 29, 31) arranged cells (4, 18, 19), in particular coffee-bag cells, with respect to the outer housing (7, 11, 51) are aligned vertically and side by side.
8. Batterie (3, 46) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Freiraum (17) zwischen zwei Zellen (4, 18, 19) mit einem vorzugsweise wärmeleitendem und/oder schockabsorbierenden Material gefüllt ist.8. Battery (3, 46) according to any one of the preceding claims, characterized in that a free space (17) between two cells (4, 18, 19) is filled with a preferably heat-conducting and / or shock-absorbing material.
9. Batterie (3, 46) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem (9, 29, 31) angeordnete Zellen (4, 18, 19) ein an dem Modulgehäuse (9, 29, 31) angeordnetes Zellenmonitoring (32) aufweisen.9. battery (3, 46) according to any one of the preceding claims, characterized in that in a (9, 29, 31) arranged cells (4, 18, 19) arranged on the module housing (9, 29, 31) cell monitoring ( 32).
10. Batterie (3, 46) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Zellenmoni- toring (32) zumindest eine Zellenspannungsüberwachung und eine Sicherheitsabschaltung (43) vorsieht.10. Battery (3, 46) according to claim 8, characterized in that the cell monitoring (32) at least one cell voltage monitoring and a safety shutdown (43) provides.
11. Batterie (3, 46) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Außengehäuses (7, 11) angeordnete Module (8, 52) mit darin enthaltenen Zellen (4, 18, 19) als Slave-Module in einem Kommunikationsnetz (33) geschaltet sind.11. Battery (3, 46) according to any one of the preceding claims, characterized in that within the outer housing (7, 11) arranged modules (8, 52) with cells contained therein (4, 18, 19) as slave modules in one Communication network (33) are connected.
12. Batterie (3, 46) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Außengehäuse (7, 11 , 51) zumindest ein auslesbarer Informa- tionsspeicher (40) zugeordnet ist.12. Battery (3, 46) according to any one of the preceding claims, characterized in that the outer housing (7, 11, 51) is associated with at least one readable information storage (40).
13. Batterie (3, 46) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Außengehäuse (7, 11 , 51) mehrere Informationsspeicher (40) angeordnet sind, die jeweils verschiedenen, im Außengehäuse (7, 11 , 51) an- geordneten Modulen (8) zugeordnet sind.13. Battery (3, 46) according to any one of the preceding claims, characterized in that in the outer housing (7, 11, 51) a plurality of information storage (40) are arranged, each different, in the outer housing (7, 11, 51) - Assigned modules (8) are assigned.
14. Batterie (3, 46) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einem Modulgehäuse (9, 29, 31) ein Informationsspeicher (40) angeordnet ist, der von außerhalb des Modulgehäuses (9, 29, 31) auslesbar ist. 14, battery (3, 46) according to claim 11, characterized in that at least in a module housing (9, 29, 31) an information memory (40) is arranged, which is read from outside the module housing (9, 29, 31).
15. Batterie (3, 46) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Gehäusemodule (9; 29) mit jeweils darin enthaltenen Zellen (4, 18, 19) austauschbar im Außengehäuse (7, 11 , 51) angeordnet sind.15. Battery (3, 46) according to any one of the preceding claims, characterized in that a plurality of housing modules (9; 29) are arranged interchangeably in the outer housing (7, 11, 51) with each cell contained therein (4, 18, 19).
16. Batterie (3, 46) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Außengehäuse (7, 11 , 51) mehrere definierte Einschübe aufweist, in die daran angepasste Gehäusemodule (9; 29) einsetzbar, sicherbar und elektrisch anschließbar sind.16. Battery (3, 46) according to any one of the preceding claims, characterized in that the outer housing (7, 11, 51) has a plurality of defined slots, in the adapted thereto housing modules (9; 29) can be used, secured and electrically connected.
17. Batterie (3, 46) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (3) eine Berstsicherung aufweist.17. Battery (3, 46) according to one of the preceding claims, characterized in that the battery (3) has a rupture protection.
18. Batterie (3, 46) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Außengehäuse (7, 11, 51) einen Rahmen mit aufgesetztem Deckel (42) aufweist, wobei der Deckel (42) als Berstsicherung eingesetzt ist.18. Battery (3, 46) according to any one of the preceding claims, characterized in that the outer housing (7, 11, 51) has a frame with attached cover (42), wherein the lid (42) is used as a rupture protection.
19. Batterie (3, 46) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Außengehäuse (7, 11 , 51) einen Deckel (42) aufweist, der mit einem Rahmen des Außengehäuses (7, 11) zerstörungsfrei und wiederholbar lös- bar und wiederverbindbar ist und die Batterie (3, 46) in einem Fahrzeug (1) eingebaut ist, wobei der Deckel (42) bei eingebauter Batterie (3, 46) vorzugsweise zu einem Boden (2) unterhalb des Fahrzeugs (1) hinweist.19. Battery (3, 46) according to any one of the preceding claims, characterized in that the outer housing (7, 11, 51) has a cover (42) with a frame of the outer housing (7, 11) non-destructively and repeatable solvable bar and reconnectable and the battery (3, 46) is installed in a vehicle (1), wherein the cover (42) with built-in battery (3, 46) preferably to a bottom (2) below the vehicle (1) points.
20. Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Module (8, 52), bevorzugt jedes Modul, eine eigene20. Battery according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the modules (8, 52), preferably each module, its own
Berstsicherung aufweist.Berstsicherung has.
21. Batterie (3, 46) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Außengehäuses (7, 11) mehrere Modulgehäuse (9, 29, 31) für Zellen (4, 18, 19) angeordnet sind, die jeweils einen Rahmen aufweisen und fest mit dem Rahmen verbundene Deckel (42) aufweisen, wobei die Deckel (42) jeweils als Berstsicherung gestaltet sind, wobei bei einer Aktivierung der Berstsicherung vorgesehen ist, dass eine elektrisch leitende Verbindung der Zellen (4, 18, 19) in dem Modulgehäuse (9, 29, 31) nach außen unterbrochen wird.21. Battery (3, 46) according to any one of the preceding claims, characterized in that within the outer housing (7, 11) a plurality of module housing (9, 29, 31) for cells (4, 18, 19) are arranged, each having a Have frame and fixedly connected to the frame lid (42), wherein the cover (42) are each designed as a rupture protection, wherein when activating the rupture protection is provided that an electrically conductive connection of the cells (4, 18, 19) in the module housing (9, 29, 31) is interrupted to the outside.
22. Batterie (3, 46) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Modulgehäuse (9, 29, 31) eine Kontaktierungsplatine (34) angeordnet ist, mit der die in dem Modulgehäuse (9, 29, 31) angeordneten Zellen (4, 18, 19) zur Stromweiterleitung elektrisch verbunden sind und die Kontaktie- rungsplatine (34) so lösbar mit dem Modulgehäuse (9, 29, 31) verbunden ist, dass in einem Schadensfall die Kontaktierungsplatine (34) zumindest teilweise sich ab- löst und dabei eine stromführende elektrische Verbindung unterbrochen wird.22. Battery (3, 46) according to any one of the preceding claims, characterized in that on a module housing (9, 29, 31) a contacting board (34) is arranged, with which in the module housing (9, 29, 31) arranged cells (4, 18, 19) are electrically connected to the current forwarding and the contacting circuit board (34) so releasably connected to the module housing (9, 29, 31) is connected, that in a damage, the contacting board (34) at least partially detached and thereby a current-carrying electrical connection is interrupted.
23. Batterie (3, 46) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Außengehäuse (7, 11 , 51) an jeweils einem Modulgehäuse (9, 29, 31) enthaltend eine Anzahl an Zellen (4, 18, 19) eine Kontaktierungsplatine (34) angeordnet ist, die Kontakte für ein oder mehrere Anschlussfahnen (5) der23. Battery (3, 46) according to any one of the preceding claims, characterized in that in the outer housing (7, 11, 51) on each module housing (9, 29, 31) containing a number of cells (4, 18, 19 ) a contacting board (34) is arranged, the contacts for one or more terminal lugs (5) of the
Zellen (4, 18, 19), eine Zellen-Ausgleichselektronik (35), eine Diagnose-Elektronik (36) vorzugsweise in Form eines Slave-Moduls für ein zentrales Batterie- Steuergerät (38) und ein oder mehrere Stecker (37) für einen elektrischen Anschluß der Zellen (4, 18, 19) an eine übergeordnete Stromleitung sowie für eine Kommunikationsleitung aufweist.Cells (4, 18, 19), a cell compensation electronics (35), a diagnostic electronics (36) preferably in the form of a slave module for a central battery control unit (38) and one or more plugs (37) for a having electrical connection of the cells (4, 18, 19) to a higher power line and a communication line.
24. Batterie (3, 46) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Außengehäuse (7, 11) mehrere Modulgehäuse (9, 29, 31) angeordnet sind, die eine Unterteilung aufweisen, wobei jeweils in einem ersten Raum ein oder mehrere Zellen (4, 18, 19) angeordnet sind und in einem, vom ersten Raum abgetrennten zweiten Raum eine Kontaktierungsplatine (34) und/oder ein Informationsspeicher (40) angeordnet sind.24. Battery (3, 46) according to any one of the preceding claims, characterized in that in the outer housing (7, 11) a plurality of module housing (9, 29, 31) are arranged, which have a subdivision, wherein in each case in a first space or a plurality of cells (4, 18, 19) are arranged and in a second space separated from the first space, a contacting board (34) and / or an information memory (40) are arranged.
25. Batterie (3, 46) nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der erste oder der zweite Raum als Begrenzungswand einen aufgesetzten Deckel (42) aufweisen.25. Battery (3, 46) according to claim 24, characterized in that the first or the second space as a boundary wall an attached cover (42).
26. Batterie (3, 46) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Außengehäuse (7, 11) mehrere Modulgehäuse (9, 29, 31) angeordnet sind, die jeweils einen Deckel (42) aufweisen, der zumindest einen26. Battery (3, 46) according to any one of the preceding claims, characterized in that in the outer housing (7, 11) a plurality of module housing (9, 29, 31) are arranged, each having a cover (42), at least one
Durchlass aufweist, durch den ein oder mehrere Anschlussfahnen (5) von ein oder mehreren Zellen (4, 18, 19) hindurchragen.Having passage through which one or more terminal lugs (5) of one or more cells (4, 18, 19) protrude.
27. Anordnung einer Batterie (3, 46) in einem Kraftfahrzeug aufweisend eine Vielzahl an Zellen (4, 18, 19) in einem unteren Bereich (2) eines Kraftfahrzeugs (1) als Unterbodeneinbau, wobei die Zellen (4, 18, 19) im wesentlichen in horizontaler Erstreckung im Unterbodenbereich (2, 47) oder an mehreren Positionen im Kraft- fahrzeug angeordnet sind, wobei die Zellen (4, 18, 19) in verschiedenen Modulgehäusen (9, 29, 31) angeordnet sind, die in einem Außengehäuse (7, 11, 51) der Kraftfahrzeug-Batterie (3, 46) gesichert und elektrisch miteinander auftrennbar verbunden sind, und das Außengehäuse (7, 11 , 51) eine Längserstreckung auf- weist, die im eingebauten Zustand im wesentlichen horizontal verläuft.27. Arrangement of a battery (3, 46) in a motor vehicle having a plurality of cells (4, 18, 19) in a lower region (2) of a motor vehicle (1) as an underbody installation, wherein the cells (4, 18, 19) essentially in the horizontal extent in the underfloor region (2, 47) or at several positions in the force vehicle are arranged, wherein the cells (4, 18, 19) in different module housings (9, 29, 31) are arranged in an outer housing (7, 11, 51) of the motor vehicle battery (3, 46) secured and electrically are separably connected to each other, and the outer housing (7, 11, 51) has a longitudinal extent, which extends in the installed state substantially horizontally.
28. Anordnung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug ein Elektro- oder Hybridfahrzeug (1) ist und eine, insbesondere in seinem Unterbodenbereich (2, 47) angeordnete, zum Außengehäuse (7, 11) passende Halte- rung (50) aufweist.28. The arrangement according to claim 27, characterized in that the motor vehicle is an electric or hybrid vehicle (1) and a, in particular in its underbody area (2, 47) arranged to the outer housing (7, 11) matching holding tion (50) having.
29. Anordnung nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Außengehäuse (7, 11, 51) Teil einer selbsttragenden Struktur des Kraftfahrzeugs ist.29. Arrangement according to claim 27 or 28, characterized in that the outer housing (7, 11, 51) is part of a self-supporting structure of the motor vehicle.
30. Anordnung nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass eine Halterung (50) oder eine selbsttragende Struktur derart ausgebildet ist, dass das Außengehäuse (7, 11 , 51) im Falle einer impulsartigen Belastung aus der Halterung (50) oder die selbsttragenden Struktur heraus bewegbar ist, wobei eine Bewegung in einen Freiraum des Kraftfahrzeugs hinein oder vom Fahrzeug weg erfolgt.30. Arrangement according to one of claims 27 to 29, characterized in that a holder (50) or a self-supporting structure is formed such that the outer housing (7, 11, 51) in the case of a pulse-like load from the holder (50) or the self-supporting structure is movable out, wherein a movement takes place in a free space of the motor vehicle or away from the vehicle.
31. Verwendung von Coffee-Bag-Zellen (4, 18, 19) zur Herstellung einer Batterie bevorzugt für den Kraftfahrzeugeinsatz in einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug (1), wobei mehrere Coffee-Bag-Zellen (4, 18, 19) zusammengefasst ein Modul (8) bil- den und mehrere gleichartige Module (8, 52) in einem Batteriegehäuse untergebracht und angeschlossen sind und zwischen den Modulen eine stromleitende Verbindung unter schadensbewirkender Krafteinwirkung unterbrechbar ist , wobei bevorzugt das Batteriegehäuse in einem Unterbodenbereich (2, 47) eines Fahrzeugs angeordnet wird.31. Use of coffee bag cells (4, 18, 19) for producing a battery preferably for motor vehicle use in a hybrid or electric vehicle (1), wherein a plurality of coffee bag cells (4, 18, 19) summarized Module (8) bil- and a plurality of similar modules (8, 52) housed and connected in a battery housing and between the modules an electrically conductive connection under damage-inducing force is interrupted, wherein preferably the battery housing in an underbody area (2, 47) of a vehicle is arranged.
32. Verfahren zum Unterbrechen einer ström leitenden Verbindung einer Batterie (3, 46) aufweisend eine Vielzahl an Zellen (4, 18, 19), die in Modulen (8) angeordnet sind, wobei die Module (8, 52) jeweils in einem Modulgehäuse (9, 29, 31) befestigt werden, bevor die Modulgehäuse (9, 29, 31) in einem Außengehäuse (7, 11) un- tergebracht werden, welches in einer Vorrichtung, bevorzugt ein Kraftfahrzeug, austauschbar eingesetzt wird, und bei einer schadensbedingten Krafteinwirkung auf das Außengehäuse (7, 11) und auf ein oder mehrere Modulgehäuse (9, 29, 31) die stromleitende Verbindung aufgrund der Krafteinwirkung unterbrochen wird.32. A method for interrupting a ström leitverbindung a battery (3, 46) comprising a plurality of cells (4, 18, 19) which are arranged in modules (8), wherein the modules (8, 52) each in a module housing (9, 29, 31) are fastened before the module housings (9, 29, 31) are accommodated in an outer housing (7, 11), which is used interchangeably in a device, preferably a motor vehicle, and in the event of damage force on the outer housing (7, 11) and on one or more module housing (9, 29, 31), the current-conducting connection is interrupted due to the action of force.
33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die stromleitende Verbindung in einem Bereich zwischen den Modulgehäusen (9, 29, 31) und dem33. The method according to claim 32, characterized in that the current-conducting connection in a region between the module housings (9, 29, 31) and the
Außengehäuse (7, 11) unterbrochen wird.Outer housing (7, 11) is interrupted.
34. Verfahren nach Anspruch 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, dass die stromleitende Verbindung jeweils in einem Bereich innerhalb der Modulgehäuse (9, 29, 31) unterbrochen wird. 34. The method according to claim 32 or 33, characterized in that the current-conducting connection in each case in an area within the module housing (9, 29, 31) is interrupted.
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