WO2022008610A1

WO2022008610A1 - Batteriepack zur Integration in ein Batteriemodul sowie Verfahren zum Herstellen eines Batteriepacks

Info

Publication number: WO2022008610A1
Application number: PCT/EP2021/068874
Authority: WO
Inventors: Jochen Haussmann; Mario Meyer; Markus Meiler
Original assignee: Webasto SE
Priority date: 2020-07-07
Filing date: 2021-07-07
Publication date: 2022-01-13
Also published as: DE102020117928A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriepack (1) zur Integration in einem Batteriemodul, umfassend eine Mehrzahl von Batteriezellen (2), wobei ein Aufnahmekörper (3) zur Aufnahme und Positionierung der Mehrzahl von Batteriezellen (2) vorgesehen ist, wobei der Aufnahmekörper (3) aus einem schaumartigen Material ausgebildet ist und in den Aufnahmekörper (3) mindestens ein mechanisches Funktionselement (4) zur Integration des Aufnahmekörpers (3) in dem Batteriemodul integriert ist. Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Batteriesystem. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Batteriepacks und ein Verfahren zur Montage eines Batteriemoduls.

Description

Batteriepack zur Integration in ein Batteriemodul sowie Verfahren zum Herstellen eines

Batteriepacks

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriepack zur Integration in einem Batteriemodul sowie ein Batteriesystem. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Herstellen eines Batteriepacks und ein Verfahren zur Montage eines Batteriemoduls zum Einsatz in einem Batteriesystem zum Antrieb eines Fahrzeugs.

Stand der Technik

Zum Aufbau von Batterien für elektrisch angetriebene Fahrzeuge, beispielsweise für reine Elektrofahrzeuge oder Hybridfahrzeuge, ist es bekannt, die eigentliche Traktionsbatterie aus Batteriemodulen zusammenzusetzen, in welchen die einzelnen Batteriezellen mechanisch und elektrisch integriert sind. Dabei ist es bekannt, die Batteriezellen zunächst in Batteriepacks zu organisieren, welche dann in einem Batteriemodul aufgenommen werden können, um auf diese Weise ein Batteriemodul auszubilden.

Batteriepacks, die in ein Batteriemodul integrierbar sind, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die Offenlegungsschrift DE 10 2018 110 269 A1 offenbart eine Batteriehaltevorrichtung aus einem Polyurethane-Block für ein Batteriepack. In dem Polyurethane-Block werden einzelne Batteriezellen vollständig aufgenommen. Weiterhin sind darin Kühlkanäle zur Kühlung der Batteriezellen angeordnet.

Die Patentschrift DE 10 2014 002 165 B3 ist auf ein Verfahren zu Fixierung von Batteriezellen gerichtet. An den jeweiligen Enden der im Wesentlichen zylindrischen Batteriezellen werden hierbei Zellträger angebracht, zwischen denen eine Zellenfixierung anzuordnen ist. Zur endgültigen Fixierung der Zellen wird die Zellenfixierung mittels der beiden Zellträger komprimiert.

Die europäische Patentanmeldung EP 3 176 851 A1 ist auf ein Batteriepack gerichtet. Die einzelnen Zellen des Batteriepacks werden über eine Schaumstruktur, die sich über die gesamte Höhe der Zellen erstreckt, gehalten. Über an einem Ende der Zellen angebrachte metallische Finnen, die einem Luft-Massestrom ausgesetzt sind, soll die Wärmeableitung an den Zellen begünstigt werden.

In der europäischen Patentanmeldung EP 3 503244 A1 ist ein Akkupack für eine Handwerkzeugmaschine offenbart. Der Akkupack wird aus Vergussmasse hergestellt. Für eine begünstigte Wärmeabfuhr sieht jene Patentanmeldung vor, in der Batteriezellenhöhenrichtung einzelne Abschnitte freizulassen.

Die Patentschrift DE 195 39257 C1 lehrt ein Strukturelement mit veränderbarer Oberflächengestalt. Demgemäß können Batteriezellen in einem Polyurethane-Schaum angeordnet sein.

Darstellung der Erfindung

Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Batteriepack und ein verbessertes Batteriesystem bereitzustellen. Weiterhin zielt die Erfindung darauf ab, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines Batteriepacks bereitzustellen. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Montage eines Batteriemoduls zum Einsatz in einem Batteriesystem zum Antrieb eines Fahrzeugs bereitzustellen.

Die Aufgabe wird durch ein Batteriepack mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , ein Batteriemodul mit den Merkmalen des Anspruchs 8 sowie durch die Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Verfahrensansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren.

Entsprechend wird ein Batteriepack zur Integration in ein Batteriemodul vorgeschlagen, wobei das Batteriepack weist eine Mehrzahl von Batteriezellen aufweist. Außerdem ist in dem Batteriepack ein Aufnahmekörper zur Aufnahme und Positionierung der Mehrzahl von Batteriezellen vorgesehen.

Die Batteriezellen sind als elektrochemische Energiespeicher vorgesehen. Der Aufnahmekörper kann die einzelnen Batteriezellen zueinander positionsbestimmt aufnehmen. Positionsbestimmt kann im Rahmen der vorliegenden Offenbarung bedeuten, dass eine im montierten Zustand eingenommene Position zweier Komponenten zueinander vorherbestimmt und aufeinander abgestimmt ist. Eines oder mehrere Batteriepacks können in einem Batteriemodul aufgenommen werden, welches dann zur Ausbildung einer Traktionsbatterie eines Fahrzeugs verwendet werden kann.

Der Aufnahmekörper des Batteriepacks ist aus einem schaumartigen Material ausgebildet und in den Aufnahmekörper ist mindestens ein mechanisches Funktionselement zum positionsbestimmten Aufnehmen Aufnahmekörpers in dem Batteriemodul integriert.

Ein schaumartiges Material kann ein Kunststoff- oder Kunstharz-Material auf Basis eines Schaums, beispielsweise eines Polyurethane-Schaums, sein.

Das mechanische Funktionselement kann ein in den Aufnahmekörper integriertes Element sein, das zur Aufnahme und/oder Weitergabe von mechanischen Kräften angepasst ist. Das mechanische Funktionselement kann die Handhabung des Batteriepacks erleichtern. Das mechanische Funktionselement kann funktionell dazu angepasst sein, den Aufnahmekörper mit den darin angeordneten Batteriezellen kraft-, wärme- und/oder positionsoptimiert in das Batteriemodul zu integrieren. Hierfür kann das Funktionselement strukturell verschiedene Formen annehmen.

Dadurch, dass das Batteriepack den schaumartigen Aufnahmekörper einerseits und das mechanische Funktionselement andererseits aufweist, verbindet es die Vorteile von Toleranzausgleich einerseits und definiertem Kraftfluss andererseits. Dies ermöglicht eine sichere Montage des Batteriepacks, eine robuste Halterung des Batteriepacks sowie eine flexible Anordnung der Batteriezellen in den Batteriepack. In anderen Worten ausgedrückt ermöglicht der schaumartige Aufnahmekörper eine sichere, schwingungsabsorbierende Halterung, während er zeitgleich eine hohe mechanische Stabilität sowie ein vereinfachtes Einsetzen des Batteriepacks in ein Batteriemodul aufgrund der integrierten mechanischen Funktionselemente gewährleistet.

Ein mechanisches Funktionselement kann in Form einer vom Aufnahmekörper ausgehenden Verrastvorrichtung und/oder Positioniernase vorgesehen sein, die dazu angepasst ist, den Aufnahmekörper mit den darin aufgenommenen Batteriezellen formschlüssig in einem Gehäuse des Batteriemoduls zu fixieren. Das mechanische Funktionselement kann somit mit dem Gehäuse des Batteriemoduls nach Art eines Stecker-Steckdose-Prinzips Zusammenwirken. Dies kann ein effizientes Verrasten des Batteriepacks in dem Gehäuse sicherstellen. Die Verrastvorrichtung und/oder die Positioniernase können zumindest teilweise eine von dem restlichen Aufnahmekörper separate Kontur aufweisen, um die Flexibilität in der Positionierung zu erhöhen. Ein formschlüssiges Fixieren zeichnet sich durch eine simple Montage, eine robuste Halterung im Betrieb sowie einen definierten Kraftfluss aus.

Die zumindest eine Verrastvorrichtung und/oder Positioniernase kann als Lasche ausgebildet sein, die relativ zu einer Batteriezellenhöhenrichtung in einem spitzen Winkel, vorzugsweise einem Wnkel von weniger als 30°, verläuft. Die in dem Batteriepack angeordneten Batteriezellen können eine im Wesentlichen zylindrische Form aufweisen. Die einzelnen Batteriezellen können sich somit in eine Radialrichtung und eine Batteriezellenhöhenrichtung erstrecken. Je spitzer der Wnkel zwischen der Lasche und der Batteriezellenhöhenrichtung, desto weniger Bauraum nimmt der Aufnahmekörper ein. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann der Aufnahmekörper eine Vielzahl an Verrastvorrichtungen und/oder Positioniernasen aufweisen. Je mehr Verrastvorrichtungen und/oder Positioniernasen von dem Aufnahmekörper ausgebildet werden, desto stabiler kann der Formschluss zwischen dem Aufnahmekörper und dem Gehäuse des Batteriemoduls sein.

Das mindestens eine mechanische Funktionselement kann einstückig mit dem restlichen Aufnahmekörper ausgebildet sein. Damit sind der Aufnahmekörper und das mechanische Funktionselement demselben Material ausgestaltet. Einstückig kann bedeuten, dass sich der restliche Aufnahmekörper und das mechanische Funktionselement durch die ihnen zugewiesene Funktion unterscheiden, werkstofflich jedoch zueinander homogen sind. Dies ermöglicht es, den restlichen Aufnahmekörper mit dem mechanischen Funktionselement in einem Schritt, aus demselben Material herzustellen.

Alternativ hierzu kann das mindestens eine mechanische Funktionselement aus einem anderen, vorzugsweise härteren, Material als der restliche Aufnahmekörper ausgestaltet sein und bevorzugt als Insertteil ausgebildet sein. Die funktionale Trennung der beiden Komponenten kann sich so auch in den Werkstoffen niederschlagen. Dadurch, dass das mechanische Funktionselement härter ausgestaltet ist als der restliche Aufnahmekörper, ermöglicht es eine effiziente Kraftleitung in das Gehäuse des Batteriemoduls. Dadurch, dass der restliche Aufnahmekörper aus dem schaumartigen Material hergestellt ist, ermöglicht er einen Toleranzausgleich sowie ein effizientes Thermo management.

Der Aufnahmekörper, bevorzugt mit Ausnahme des mechanischen Funktionselements, kann eine definierte Massestruktur mit lokal variabler Dichte aufweisen, um eine Temperaturverteilung innerhalb des Aufnahmekörpers zu begünstigen. So kann die Dichte gezielt derart gesteuert werden, dass eine Temperierung der Batteriezellen, d.h. je nach Umgebungsbedingungen, ein Wärmen oder ein Wärmeableiten, optimiert ist. Beispielsweise kann das schaumartige Material an Kontaktstellen, an denen ein erhöhter Wärmeaustausch zielführend ist, etwa im Mittelbereich bzw. in einem mittleren Teil einer Batteriezelle, dichter sein als an Kontaktstellen, an denen weniger Wärmeaustausch stattzufinden hat, etwa an den Polstellen einer Batteriezelle.

Eine Höhe des Batteriepacks in einer Batteriezellenhöhenrichtung kann geringer als eine Höhe der Batteriezellen sein. Auf diese Weise kann der Aufnahmekörper die Mehrzahl an Batteriezellen gürtelartig fixieren. Weiterhin kann auf diese Weise an den Polstellen der jeweiligen Batteriezellen ein erhöhter Wärmeaustausch durch Konvektion erfolgen.

Weiterhin wird ein Batteriemodul zum Aufbau einer Traktionsbatterie für ein Fahrzeug vorgeschlagen. Das Batteriemodul weist ein Gehäuse auf. Das Batteriemodul kann zumindest ein Batteriepack gemäß dieser Offenbarung aufweisen, welches mittels des mechanischen Funktionselements positionsbestimmt in dem Gehäuse aufgenommen ist.

Dabei ist das Batteriepack bevorzugt mittels des mechanischen Funktionselements formschlüssig mit dem Gehäuse verrastet.

Das Gehäuse kann eine Rastaufnahme aufweisen. Diese kann dazu vorgesehen sein, mit dem mechanischen Funktionselement eine Wirkverbindung einzugehen, um ein sicheres Arretieren des Batterieparks in dem Gehäuse zu gewährleisten. Das Gehäuse kann stranggepresst hergestellt werden. Das Gehäuse kann eine Bodenplatte und Seitenwände aufweisen. Die Rastaufnahme kann bevorzugt in den Seitenwänden oder an deren Endabschnitt angeordnet sein.

In dem einen Gehäuse des Batteriemoduls können eine Mehrzahl an Batteriepacks angeordnet sein. Dadurch, dass jedes Batteriepack aufgrund der mechanischen Funktionselemente formschlüssig und reversibel mit der Rastaufnahme und somit dem Gehäuse verbindbar ist, ist das Batteriesystem montage- und wartungsfreundlich.

Es wird außerdem ein Verfahren zum Herstellen eines Batteriepacks vorgeschlagen, das eine Mehrzahl an Batteriezellen aufweist. Bei dem Batteriepack kann es sich um eines gemäß dieser Offenbarung handeln.

Das Verfahren zum Herstellen des Batteriepacks weist den Schritt des räumlichen Anordnens von Batteriezellen auf. Hierbei kann es sich um eine Mehrzahl von Batteriezellen handeln. Diese sind zueinander räumlich auszurichten, um die gewünschte Struktur und Packungsdichte der Batteriezellen zu erreichen. Die Batteriezellen können eine im Wesentlichen zylindrische Form haben.

Das Verfahren zum Herstellen des Batteriepacks weist weiterhin den Schritt des Umschäumens der Batteriezellen mit einem schaumartigen Material auf, sodass um die Batteriezellen ein Aufnahmekörper entsteht. Auf diese Weise können die einzelnen Batteriezellen werkzeuggebunden in die Geometrie des Aufnahmekörpers integriert werden. Sobald das Umschäumen stattgefunden hat, sind die einzelnen Batteriezellen zueinander positionsdefiniert. Das Umschäumen kann eine Polyurethane-Applikation sein. Hierbei wird Polyurethane direkt aus einer werkzeuggebundenen Düse um die Batteriezellen appliziert.

Gemäß dem vorliegenden Verfahren zum Herstellen des Batteriepacks ist eine Höhe des Aufnahmekörpers in einer Batteriezellenhöhenrichtung geringer als eine Höhe der Batteriezellen.

So wird in der Batteriezellenhöhenrichtung eine teilweise Aufnahme erreicht. Dies bietet ein optimales Zusammenspiel aus Thermomanagement, Stabilität, Toleranzausgleich und Bauraum.

Weiterhin wird beim Umschäumen mindestens ein mechanisches Funktionselement zum positionsbestimmten Aufnehmen des Aufnahmekörpers in einem Batteriemodul in den Aufnahmekörper integriert.

Nach dem Schritt des Umschäumens ist damit kein zusätzlicher Prozess, wie beispielsweise das Vorsehen zusätzlicher Befestigungselemente, nötig. Außerdem erreicht das Umschäumen eine elektrische Isolation der einzelnen Batteriezellen zueinander. Nicht zuletzt ist das Batteriepack nach dem Umschäumen schockabsorbierend und schwingungsgedämpft gelagert.

Beim Umschäumen kann an einer Außenfläche des Aufnahmekörpers zumindest ein mechanisches Funktionselement aus dem schaumartigen Material einstückig integriert werden, das dazu angepasst ist, den Aufnahmekörper formschlüssig in einem Gehäuse eines Batteriemoduls zu fixieren.

Alternativ hierzu kann der Schritt des Umschäumens ein Mehrkomponenten-Verfahren sein, bei dem neben dem schaumartigen Material an einer Außenfläche des Aufnahmekörpers zumindest ein mechanisches Funktionselement aus einem anderen Material vorgesehen wird, das dazu angepasst ist, den Aufnahmekörper formschlüssig in einem Gehäuse zu fixieren. Das mechanische Funktionselement wird dabei beispielsweise als Insert-T eil bereitgestellt. Bei dem Mehrkomponenten-Verfahren kann es sich um ein Mehrkomponenten-Spritzgießen handeln, bei dem die einzelnen Komponenten, d. h. das schaumartige Material und das Material des mechanischen Funktionselements, nacheinander oder auch gleichzeitig in die jeweiligen Kavitäten des Werkzeugs eingespritzt werden.

Außerdem wird ein Verfahren zur Montage eines Batteriemoduls zum Einsatz in einer Traktionsbatterie zum Antrieb eines Fahrzeugs vorgeschlagen.

Das Verfahren zur Montage des Batteriemoduls weist den Schritt des Bereitstellens eines Gehäuses mit zumindest einer Rastaufnahme auf. Das Gehäuse kann stranggepresst hergestellt werden. Das Gehäuse kann eine Bodenplatte und Seitenwände aufweisen. Der Rastaufnahme kann bevorzugt in den Seitenwänden angeordnet sein.

Das Verfahren zur Montage des Batteriemoduls weist den Schritt des Anordnens eines Batteriepacks gemäß dieser Offenbarung in dem Gehäuse auf. Das Batteriepack hat einen schaumartigen Aufnahmekörper, in den mindestens ein mechanisches Funktionselement integriert ist. In dem Aufnahmekörper sind eine Mehrzahl an Batteriezellen positioniert.

Das Verfahren zur Montage des Batteriemoduls weist den Schritt des Einrastens des Aufnahmekörpers durch ein formschlüssiges Eingreifen des zumindest einen mechanischen Funktionselements in die Rastaufnahme auf. Nach dem Einrasten ist das Batteriepack mit dem Gehäuse gekoppelt. Das formschlüssige Eingreifen des Funktionselements in die Rastaufnahme ist reversibel lösbar, sodass das Batteriepack über ein entsprechendes Betätigen des Funktionselements von dem Gehäuse getrennt werden kann.

Das Verfahren zur Montage des Batteriemoduls zeichnet sich durch seine Simplizität aus. Anstelle einer Vielzahl von vorzunehmenden Einstellungen ist aufgrund der Ausgestaltung des Batteriepacks mit dem mechanischen Funktionselement nur ein Einrasten mit dem Rastaufnahme nötig, um das Gehäuse und das Batteriepack zu koppeln.

Kurze Beschreibung der Figuren

Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines Batteriepacks mit einer Mehrzahl an Batteriezellen;

Figur 2 eine vergrößerte Ansicht eines Teilschnitts des Batteriepacks aus Figur 1 ; Figur 3 das Batteriepack aus Figur 2 formschlüssig in ein Gehäuse eines Batteriemoduls eingerastet;

Figur 4 eine vergrößerte Ansicht eines Teilschnitts eines Batteriepacks in einer weiteren Ausführungsform; und

Figur 5 den Batteriepack aus Figur 4 in ein Gehäuse eingesetzt.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführunqsbeispiele

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei werden gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.

In Figur 1 ist schematisch ein Batteriepack 1 zur Integration in einem Batteriemodul zur Ausbildung einer Traktionsbatterie für ein Elektrofahrzeug dargestellt.

Das Batteriepack 1 weist eine Vielzahl an Batteriezellen 2 auf. Die einzelnen Batteriezellen 2 haben eine im Wesentlichen zylindrische Form. Die zylindrischen Batteriezellen 2 sind in einer möglichst engen Packung angeordnet, so dass das Batteriepack 1 möglichst kompakt ausgebildet werden kann.

Die Batteriezellen 2 sind in einem Aufnahmekörper 3 angeordnet. Vorliegend sind fünf Reihen an Batteriezellen 2 in dem Aufnahmekörper 3 aufgenommen. Der Aufnahmekörper 3 ist aus einem schaumartigen Material hergestellt, welches direkt um die in der vorgegebenen Konfiguration angeordneten Batteriezellen 2 herum werkzeuggebunden aufgeschäumt wurde. Entsprechend stehen alle Batteriezellen mit dem Aufnahmekörper 3 in direktem Kontakt und sind in diesem mechanisch gehalten. Durch das direkte Einschäumen der Batteriezellen 2 in den Aufnahmekörper kann eine toleranzausgleichende Halterung der Batteriezellen 2 sowie ein effizientes Thermomanagement erreicht werden.

Der Aufnahmekörper 3 ist dabei um einen in der Batteriezellenhöhenrichtung H mittleren Teil 5 der Batteriezellen 2 herum angeordnet. Endbereiche 6 in der Batteriezellenhöhenrichtung H der Batteriezellen 2 stehen hingegen frei. Orthogonal zur Batteriezellenhöhenrichtung H verläuft eine Breitenrichtung B. Während das Thermomanagement des mittleren Teils 5 maßgeblich von der Wärmeleitung durch den Aufnahmekörper 3 geprägt wird, wird das der Endbereiche 6 maßgeblich von Konvektion geprägt. Zusätzlich können die Endbereiche 6 aber auch an entsprechenden Temperierungskörpern eines Gehäuses 7 eines Batteriemoduls anliegen, um auf diese Weise eine Temperierung der Batteriezellen 2 in ihren Endbereichen 6 zu ermöglichen.

Die Wärmeleitung durch den Aufnahmekörper 3 ist durch entsprechende Anpassung der Dichte des schaumartigen Materials des Aufnahmekörpers 3 steuerbar. Je dichter das schaumartige Material, desto höher der Wärmeübertragungskoeffizient.

Der Aufnahmekörper 3 weist eine Vielzahl an mechanischen Funktionselementen 4 auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind diese als Verrastvorrichtungen ausgebildet. Diese Verrastvorrichtungen ragen von dem Aufnahmekörper 3 in der Breitenrichtung B hervor. Sie sind dazu angepasst, mit einem Gehäuse 7 einen Formschluss einzugehen (wie den Figuren 3 und 5 gezeigt).

Die Verrastvorrichtungen als mechanische Funktionselemente 4 sind an den restlichen Aufnahmekörper 3 elastisch angebunden. Der Winkel zwischen der jeweiligen Verrastvorrichtung und dem restlichen Aufnahmekörper 3 ist daher in einer gewissen Winkelspanne variabel. Die mechanischen Funktionselemente 4 lassen sich in das Gehäuse 7 einclipsen und sind auch dazu eingerichtet, eine Zentrierfunktion wahrzunehmen.

Mit anderen Worten können die mechanischen Funktionselemente 4 dazu dienen, sowohl eine Positionierung des Batteriepacks 1 in einem Gehäuse 7 zu erreichen, als auch gleichzeitig eine mechanische Verbindung zwischen dem Batteriepack 1 und dem Gehäuse 7 mittels eines Formschlusses durch Verrasten bereit zu stellen.

Die mechanischen Funktionselemente 4 sind dabei gleichzeitig mit dem Aufnahmekörper 3 ausgebildet und mittels des verwendeten Formwerkzeugs in den Aufnahmekörper 3 integriert. Mit anderen Worten sind die mechanischen Funktionselemente 4 einstückig mit dem Aufnahmekörper 3 ausgebildet.

In einer Alternative können die mechanischen Funktionselemente 4 auch als separate Insertteile bereitgestellt werden, beispielsweise als Klammern, und dann in dem verwendeten Formwerkzeug gemeinsam mit den Batteriezellen 2 in den Aufnahmekörper 3 eingeschäumt und auf diese Weise integriert werden. In Figur 2 ist eine perspektivische Schnittansicht des Batteriepacks 1 aus Figur 1 dargestellt. Der mittlere Teil 5 des Aufnahmekörpers 3 liegt durchgängig an den Batteriezellen 2 an. Aufgrund der Elastizität des schaumartigen Aufnahmekörpers 3 sind hierfür keine erhöhten Toleranzanforderungen einzuhalten. Vielmehr eignet sich der schaumartige Aufnahmekörper 3, um einzelne Toleranzabweichungen auszugleichen. Die einzelnen Batteriezellen 2 werden entsprechend von dem schaumartigen Aufnahmekörper 3 umschäumt. Somit ist sichergestellt, dass auch der enge Bauraum zwischen den einzelnen Batteriezellen 2 vom schaumartigen Aufnahmekörper 3 ausgefüllt ist.

In Figur 3 ist das Batteriepack 1 aus Figur 2 in ein Gehäuse 7 eines Batteriemoduls eingesetzt dargestellt. Das Gehäuse 7 ist als Strangpressprofil bereitgestellt. Das Gehäuse 7 weist eine Bodenplatte 8 und zwei Seitenwände 9 auf. Die Seitenwände 9 weisen jeweils eine Rastaufnahme 10 auf, die in Form eines Gehäusevorsprungs ausgebildet ist. Dieser ist am oberen Ende der Seitenwand 9 angeordnet und ermöglicht ein formschlüssiges Eingreifen des mechanischen Funktionselements 4 in die Seitenwand 9 des Gehäuses 7. Die Rastaufnahme 10 weist eine T- Form auf, wodurch ein Eingreifen eines mechanischen Funktionselements 4 von jeder Seite der Seitenwand 9 ermöglicht ist. Die Rastaufnahme 10 bietet dem mechanischen Funktionselement 4 nach Art einer Verrastvorrichtung sowohl in der Breitenrichtung B als auch in der Batteriezellenhöhenrichtung H einen Anschlag. Dies stellt ein robustes Positionieren und Verankern des Batteriepacks 1 in dem Gehäuse 7 zuverlässig sicher.

In Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Batteriepacks 1 dargestellt. Dieses weist eine Vielzahl an Batteriezellen 2 auf, die zueinander versetzt in dem schaumartigen Aufnahmekörper 3 angeordnet sind. Der grundsätzliche Aufbau der in Figur 4 dargestellten Ausführungsform gleicht dem aus Figur 2. Zur Vermeidung von Wiederholungen sei daher auf das Vorstehende verwiesen.

Der schaumartige Aufnahmekörper 3 weist vorliegend mechanische Funktionselemente 4 in Form von Positioniernasen auf. Diese sind im Wesentlichen quaderförmig. Sie ragen in einem spitzen Winkel vom restlichen Aufnahmekörper 3 ab. Die mechanischen Funktionselemente 4 sind mittels eines entsprechenden Formwerkzeugs gemeinsam mit dem Aufnahmekörper 3 ausgebildet.

In Figur 5 ist das Batteriepack 1 aus Figur 4 in das Gehäuse 7 eingesetzt. Das Gehäuse 7 aus Figur 5 gleicht dem aus Figur 3. Zur Vermeidung von Wiederholungen sei daher auf das Vorstehende verwiesen. Der Rastaufnahme 10 bietet auch dem mechanischen Funktionselement 4 nach Art einer Positioniernase sowohl in der Breitenrichtung B als auch in der Batteriezellenhöhenrichtung H einen Anschlag. Dies stellt ein robustes Verankern des Batteriepacks 1 in dem Gehäuse 7 zuverlässig sicher.

Die Ausgestaltung des mechanischen Funktionselements 4 in Form einer Positioniernase weist in Summe weniger mechanische Funktionselement 4 auf, als die Ausgestaltung des mechanischen Funktionselements 4 in Form einer Verrastvorrichtung (vergleiche Figuren 2, 3). Dafür hat die einzelne Verrastvorrichtung weniger Kraft zu übertragen als die Positioniernase. Der jeweilige Einsatz bestimmt sich nach den Umgebungsbedingungen.

Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.

Bezuqszeichenliste

1 Batteriepack

2 Batteriezelle

3 Aufnahmekörper

4 mechanisches Funktionselement

5 mittlerer Teil

6 Endbereich

7 Gehäuse

8 Bodenplatte

9 Seitenwand

10 Rastaufnahme

B Breiten richtung

H Batteriezellenhöhenrichtung

Claims

Ansprüche

1 . Batteriepack (1) zur Integration in ein Batteriemodul, umfassend eine Mehrzahl von Batteriezellen (2), wobei ein Aufnahmekörper (3) zur Aufnahme und Positionierung der Mehrzahl von Batteriezellen (2) vorgesehen ist, wobei der Aufnahmekörper (3) aus einem schaumartigen Material ausgebildet ist und in den Aufnahmekörper (3) mindestens ein mechanisches Funktionselement (4) zum positionsbestimmten Aufnehmen des Aufnahmekörpers (3) in dem Batteriemodul integriert ist.

2. Batteriepack nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das mechanische Funktionselement (4) in Form einer vom Aufnahmekörper (3) ausgehenden Verrastvorrichtung und/oder Positioniernase vorgesehen ist, die dazu angepasst ist, den Aufnahmekörper (3) mit den darin aufgenommenen Batteriezellen (2) formschlüssig in einem Gehäuse (7) des Batteriemoduls zu fixieren.

3. Batteriepack (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Verrastvorrichtung und/oder Positioniernase als Lasche ausgebildet ist, die relativ zu einer Batteriezellenhöhenrichtung (H) in einem spitzen Winkel, vorzugsweise einem Wnkel von weniger als 30°, verläuft und/oder dass der Aufnahmekörper (3) eine Vielzahl an

Verrastvorrichtungen und/oder Positioniernasen aufweist.

4. Batteriepack (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine mechanische Funktionselement (4) einstückig mit dem restlichen Aufnahmekörper (3) ausgebildet ist.

5. Batteriepack (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine mechanische Funktionselement (4) aus einem anderen, vorzugsweise härteren, Material als der restliche Aufnahmekörper (3) ausgestaltet ist und das mechanische Funktionselement (4) bevorzugt als Insertteil in den Aufnahmekörper (3) integriert ist.

6. Batteriepack (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmekörper (3) eine definierte Massestruktur mit lokal variabler Dichte aufweist, um eine Temperaturverteilung innerhalb des Aufnahmekörpers (3) zu begünstigen.

7. Batteriepack (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Höhe des Batteriepacks (1) in einer Batteriezellenhöhenrichtung (H) geringer ist als eine Höhe der Batteriezellen (2).

8. Batteriemodul zum Aufbau einer Traktionsbatterie für ein Fahrzeug, umfassend ein

Gehäuse (7), wobei ein Batteriepack (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche mittels des mechanischen Funktionselements (4) positionsbestimmt in dem Gehäuse (7) aufgenommen ist, wobei das Batteriepack mittels des mechanischen Funktionselements (4) bevorzugt formschlüssig mit dem Gehäuse (7) verrastet ist.

9. Verfahren zum Herstellen eines Batteriepacks (1), welches eine Mehrzahl an Batteriezellen (2) aufweist, bevorzugt nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit den folgenden Schritten: räumliches Anordnen der Batteriezellen (2),

Umschäumen der Batteriezellen (2) mit einem schaumartigen Material zur Ausbildung eines Aufnahmekörpers (3) um die Batteriezellen (2) herum, wobei eine Höhe des Aufnahmekörpers (3) in einer Batteriezellenhöhenrichtung (H) geringer ist als eine Höhe der Batteriezellen (2),

Integrieren eines mechanischen Funktionselements (4) zum positionsbestimmten

Aufnehmen des Aufnahmekörpers (3) in einem Batteriemodul in den Aufnahmekörper (3) beim Umschäumen.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Umschäumens an einer Außenfläche des Aufnahmekörpers (3) zumindest ein mechanisches Funktionselement (4) aus dem schaumartigen Material einstückig ausbildet, welches dazu angepasst ist, den Aufnahmekörper (3) formschlüssig in einem Gehäuse (7) eines Batteriemoduls zu fixieren, oder der Schritt des Umschäumens ein Mehrkomponenten-Verfahren ist, bei dem neben dem schaumartigen Material an einer Außenfläche des Aufnahmekörpers (3) zumindest ein mechanisches Funktionselement (4) aus einem anderen Material vorgesehen wird, das dazu angepasst ist, den Aufnahmekörper (3) formschlüssig in einem Gehäuse (7) eines Batteriemoduls zu fixieren, wobei das mechanische Funktionselement (4) bevorzugt als Insertteil vorgesehen wird.

11. Verfahren zur Montage eines Batteriemoduls zum Einsatz in einer Traktionsbatterie für ein

Fahrzeug, mit den folgenden Schritten:

Bereitstellen eines, vorzugsweise stranggepressten, Gehäuses (7) mit zumindest einer Rastaufnahme (10),

Anordnen eines Batteriepacks (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 in dem Gehäuse (7), und

Einrasten des Aufnahmekörpers (3) durch ein formschlüssiges Eingreifen des zumindest einen mechanischen Funktionselements (4) in der Rastaufnahme (10).