DE202017007736U1

DE202017007736U1 - Batteriemodul mit verbesserter Rahmenstruktur und Rahmenbaugruppe dafür

Info

Publication number: DE202017007736U1
Application number: DE202017007736.1U
Authority: DE
Original assignee: LG Energy Solution Ltd
Current assignee: LG Energy Solution Ltd
Priority date: 2016-08-12
Filing date: 2017-08-11
Publication date: 2025-09-01
Anticipated expiration: 2027-08-12
Also published as: KR20180018109A; JP2019502250A; US20190006647A1; DE202017007749U1; JP6791982B2; HUE072273T2; KR102065098B1; WO2018030846A1; US10985421B2; ES3037503T3; CN108475745B; EP3389112A4; CN108475745A; EP3389112B1; DE202017007747U1; EP3389112A1

Abstract

Batteriemodul, umfassend:
eine Vielzahl von Zellen (100);
eine Rahmenbaugruppe, die eine untere Platte (111), die so konfiguriert ist, dass sie untere Endflächen der Vielzahl von Zellen (100) stützt, ein Paar Seitenplatten (113),
die sich senkrecht von den gegenüberliegenden Kantenenden der unteren Platte (111) aus erstrecken und angrenzend an eine äußerste Seite der Zellen (100) platziert sind,
und eine obere Platte (114) umfasst, die mit einem oberen Ende der Seitenplatte (113) gekoppelt ist, um einen oberen Abschnitt der Zellen (100) abzudecken,
wobei das Batteriemodul ferner zweite Führungsplatten (115) umfasst, die sich senkrecht von gegenüberliegenden Kantenenden der oberen Platte (114) aus erstrecken,
die nicht mit den Seitenplatten (113) in Kontakt sind, um eine Trennung der Vielzahl von Zellen (100) zu verhindern, und wobei die zweiten Führungsplatten (115) von der oberen Platte (114) aus in einem Stück mit der oberen Platte (114) gebogen sind.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2016-0103079 , die am 12. August 2016 in der Republik Korea eingereicht wurde.
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Batteriemodul, insbesondere auf ein Batteriemodul mit einer Struktur, in der eine Zelle von einem Außenrahmen getragen wird, sowie eine Rahmenbaugruppe dafür.
STAND DER TECHNIK
Im Allgemeinen sind Batteriemodule in einer Struktur gebildet, in der eine Vielzahl von Zellen durch Reihen- und/oder Parallelschaltung zusammengefügt sind. Ein solches Batteriemodul enthält: eine Zellbaugruppe, in der eine Vielzahl von Zellen in einer Richtung angeordnet und gestapelt sind; und einen Rahmen, der eine Platte aufweist, die die Zellbaugruppe umgeben kann.
Ein Batteriemodul gemäß dem Stand der Technik wird in einer Struktur hergestellt, in der eine Zellbaugruppe 20 von einem durch ein Extrusions- oder Druckgussverfahren in einem Stück gebildeten Rahmen 10 umgeben ist, wie in 1 gezeigt.
Ein solches Extrusions- oder Druckgussverfahren ist jedoch eine Hauptursache für die Erhöhung des Stückpreises von Batteriemodulen aufgrund hoher Prozesskosten, und da die Ausdehnung von Batteriemodulen zwangsweise verhindert wird, kann sich das negativ auf die Lebensdauer der Zellen auswirken.
Alternativ offenbart die KR 2015-0031861 A ein Batteriemodul, in dem eine Seitenplatte angrenzend an eine Seite einer Zellbaugruppe platziert ist. Das in der KR 2015-0031861 A offenbarte Batteriemodul enthält: eine Vielzahl von Batteriezellen, die in eine Richtung ausgerichtet sind; und eine Seitenplatte, die angrenzend an die Seiten der Batteriezellen platziert ist, wobei die Seitenplatte einen Druckbereich enthält, der in Richtung der Batteriezellen vorsteht, um die Batteriezellen zu drücken, und da der Druckbereich Spannung auf die Batteriezellen ausübt und eine Bewegung der Batteriezellen verhindert, wird die Sicherheit des Batteriemoduls verbessert.
Die KR 2012-0051237 A offenbart ein Batteriemodulgehäuse, in dem mindestens zwei Sekundärbatterien des Pouch-Typs nebeneinander gestapelt und angeordnet sind, wobei die Elektrodenabgriffseiten der Sekundärbatterien des Pouch-Typs in gleicher Weise angeordnet sind, wobei jede der Sekundärbatterien des Pouch-Typs vertikal oder horizontal verschiebbar montiert ist, das Batteriemodulgehäuse mit den Außenflächen der Sekundärbatterien des Pouch-Typs einschließlich der Elektrodenabgriffseiten gekoppelt ist und das Batteriemodulgehäuse eine obere, eine untere und eine seitliche trennbare Montagestruktur aufweist.
Batteriemodule sind in der US 2014/295235 A1 und der KR 2015 0064257 A offenbart.
Obwohl Verfahren wie die oben beschriebenen vorgeschlagen wurden, sind noch keine technischen Mittel zum stabilen Stützen von Batteriemodulen und zum Reduzieren von Material- oder Prozesskosten vorgeschlagen worden, bei denen auch gleichzeitig eine durch Quellung verursachte Ausdehnung einer Endplatte möglich ist, weshalb Maßnahmen erforderlich sind.
OFFENBARUNG
Technisches Problem
Die vorliegende Offenbarung wurde unter Berücksichtigung der beschriebenen Probleme entwickelt, und daher ist es gemäß der vorliegenden Offenbarung eine Aufgabe, ein Batteriemodul mit einer Struktur, in der ein Rahmen durch das Zusammenfügen von Platten aus einem Material wie einem Metallblech gebildet wird, sowie eine Rahmenbaugruppe dafür bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, ein Batteriemodul mit einer Struktur, in der ein Rahmen durch ein Schweißverfahren gebildet wird, sowie eine Rahmenbaugruppe dafür bereitzustellen.
Technische Lösung
Um die oben beschriebenen Aufgaben zu erreichen, sieht die vorliegende Offenbarung ein Batteriemodul vor, das Folgendes enthält: eine Vielzahl von Zellen; und eine Rahmenbaugruppe, die eine untere Platte, die so konfiguriert ist, dass sie untere Endflächen der Vielzahl von Zellen stützt, ein Paar Seitenplatten, die sich senkrecht von den gegenüberliegenden Kantenenden der unteren Platte erstreckt und angrenzend an eine äußerste Seite der Zellen platziert ist, und eine obere Platte enthält, die mit einem oberen Ende der Seitenplatte gekoppelt ist, um einen oberen Abschnitt der Zellen abzudecken, wobei das Batteriemodul ferner zweite Führungsplatten umfasst, die sich senkrecht von gegenüberliegenden Kantenenden der oberen Platte aus erstrecken, die nicht mit den Seitenplatten in Kontakt sind, um eine Trennung der Zellen zu verhindern, und wobei die zweiten Führungsplatten von der oberen Platte aus in einem Stück mit der oberen Platte gebogen sind.
Entgegengesetzte Kantenabschnitte der oberen Platte können mit den oberen Enden der Seitenplatte durch Schweißen gekoppelt sein.
Das Batteriemodul der vorliegenden Offenbarung kann ferner erste Führungsplatten enthalten, die sich senkrecht von anderen gegenüberliegenden Kantenenden der unteren Platte erstrecken, um eine Trennung der Zellen zu verhindern.
Die ersten Führungsplatten können von der unteren Platte aus in einem Stück mit der unteren Platte gebogen werden.
Die ersten Führungsplatten verhindern die Trennung der Vielzahl von Zellen in einer Richtung senkrecht zu der Richtung, in der die Zellen angeordnet sind.
Vorteilhafte Wirkungen
Gemäß der vorliegenden Offenbarung besteht die Rahmenbaugruppe des Batteriemoduls zur Gewichtsreduzierung aus einem Plattenmaterial wie einem Metallblech und wird durch ein Schweißverfahren zur Reduzierung von Prozesskosten zusammengefügt.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann ein Batteriemodul bereitgestellt werden, das im Vergleich zur Verwendung eines Rahmens, der durch ein herkömmliches Strangpress- oder Druckgussverfahren hergestellt wurde, ein geringeres Gewicht aufweist und geringere Montagekosten verursacht.
Darüber hinaus kann auch dann, wenn das Batteriemodul aufgrund einer überladenen Zelle aufquillt, die Ausdehnung der Seitenplatte ordnungsgemäß zugelassen und somit die Lebensdauer der Zelle nicht negativ beeinflusst werden.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die beigefügten Zeichnungen veranschaulichen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung und dienen zusammen mit der vorangehenden Offenbarung dazu, ein besseres Verständnis der technischen Merkmale der vorliegenden Offenbarung zu vermitteln, und daher ist die vorliegende Offenbarung nicht so auszulegen, als sei sie auf die Zeichnung beschränkt.

1 ist eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration eines Batteriemoduls des Standes der Technik veranschaulicht.
2 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine Konfiguration eines Batteriemoduls gemäß der Erfindung zeigt.
3 ist eine Perspektivansicht, die das Batteriemodul der 2 in zusammengebauter Form zeigt.

BESTE AUSFÜHRUNGSWEISE
2 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine Konfiguration eines Batteriemoduls gemäß der Erfindung zeigt.
Unter Bezugnahme auf 2, gemäß der Erfindung, enthält das Batteriemodul: eine Vielzahl von Zellen 100, und eine Rahmenbaugruppe 110, die so angeordnet ist, dass sie die Vielzahl von Zellen 100 umgibt und eine untere Platte 111, Seitenplatten 113 und eine obere Platte 114 enthält.
Jede der Zellen 100 hat einen dünnen plattenartigen Körper und ist vorzugsweise eine Sekundärzelle vom Pouch-Typ. Die Vielzahl von Zellen 100 sind in eine Richtung angeordnet, um im Wesentlichen eine gestapelte Struktur zu bilden.
Die Rahmenbaugruppe 110 ist eine Struktur zum Aufnehmen, Stützen und Schützen der Zellen 100 in Einheiten einer Vielzahl von Zellen, und die Rahmenbaugruppe 110 enthält die untere Platte 111, die unterhalb der Zellen 100 platziert ist, die Seitenplatten 113, die angrenzend an äußerste Seiten der Zellen 100 platziert sind, und die obere Platte 114, die oberhalb der Zellen 100 platziert ist. Jede der Platten 111, 113 und 114 der Rahmenbaugruppe 110 ist aus einem Metallblech (oder einer Metallplatte) wie einer Aluminiumplatte mit einer dünnen Dicke von etwa einigen Millimetern ausgebildet.
Die untere Platte 111 weist eine Bodenfläche auf, die in der Lage ist, die unteren Endflächen der Vielzahl von Zellen 100 gemeinsam zu tragen.
Die Seitenplatten 113 erstrecken sich senkrecht nach oben von gegenüberliegenden Kantenenden der unteren Platte 111 aus und sind angrenzend an die äußersten Seiten der Zellen 100 platziert. Das heißt, es ist ein Paar Seitenplatten 113 vorgesehen, und der Abstand zwischen den Seitenplatten 113 ist so eingestellt, dass er die Vielzahl von Zellen 100 aufnimmt. Vorzugsweise sind die Seitenplatten 113 von der unteren Platte 111 aus in einem Stück mit der unteren Platte 111 gebogen, um einen ⊏- förmigen Abschnitt zu bilden.
Eine erste Führungsplatte 112 erstreckt sich senkrecht nach oben von anderen gegenüberliegenden Kantenenden der unteren Platte 111 aus bis zu einer Höhe von mehreren Zentimetern, um eine Trennung der Zellen 100 von der Rahmenbaugruppe 110 in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung zu verhindern, d. h. in Richtungen, die senkrecht zu der Richtung sind, in der die Zellen 100 angeordnet sind. Die erste Führungsplatte 112 ist von der unteren Platte 111 aus in einem Stück mit der unteren Platte 111 gebogen.
Die obere Platte 114 ist mit oberen Enden der Seitenplatten 113 gekoppelt, um gemeinsam obere Abschnitte der Vielzahl von Zellen 100 abzudecken. Vorzugsweise sind gegenüberliegende Kantenabschnitte der oberen Platte 114 jeweils mit den oberen Enden der Seitenplatten 113 verschweißt. Daher sind Schweißzonen (siehe W in 3) an den Kantenabschnitten ausgebildet, an denen die Seitenplatten 113 auf die obere Platte 114 treffen. Dabei kann ein Schweißverfahren wie ein Laserschweißverfahren, ein Ultraschallschweißverfahren oder ein Punktschweißverfahren zum Einsatz kommen.
3 veranschaulicht einen Zustand, in dem die obere Platte 114 durch Schweißen mit den oberen Enden der Seitenplatten 113 zusammengefügt ist. Wie in 3 gezeigt, wird das Batteriemodul, das die in Einheiten von einer Vielzahl von Zellen 100 bereitgestellte Rahmenbaugruppe 110 enthält, hergestellt, indem Kantenabschnitte der oberen Platte 114 mit den oberen Enden der Seitenplatten 113 in einem Zustand verschweißt werden, in dem die Vielzahl von Zellen 100 in der Rahmenbaugruppe 110 angeordnet sind.
Vorzugsweise ist die Breite der oberen Platte 114 im Wesentlichen gleich dem Abstand zwischen den Innenflächen des Paars von Seitenplatten 113 oder dem Abstand zwischen den Außenflächen des Paars von Seitenplatten 113.
Zweite Führungsplatten 115 erstrecken sich bis zu einer Höhe von mehreren Zentimetern senkrecht nach unten von gegenüberliegenden Kantenenden der oberen Platte 114 aus, die nicht mit den Seitenplatten 113 in Kontakt sind, so dass eine Trennung der Zellen 100 von der Rahmenbaugruppe 110 in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung verhindert wird, d. h. in Richtungen, die senkrecht zu der Richtung sind, in der die Zellen 100 angeordnet sind. Vorzugsweise sind die zweiten Führungsplatten 115 von der oberen Platte 114 aus in einem Stück mit der oberen Platte 114 gebogen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

KR 10-2016-0103079 [0001]
KR 2015-0031861 A [0006]
KR 2012-0051237 A [0007]
US 2014/295235 A1 [0008]
KR 2015 0064257 A [0008]

Claims

Batteriemodul, umfassend: eine Vielzahl von Zellen (100); eine Rahmenbaugruppe, die eine untere Platte (111), die so konfiguriert ist, dass sie untere Endflächen der Vielzahl von Zellen (100) stützt, ein Paar Seitenplatten (113), die sich senkrecht von den gegenüberliegenden Kantenenden der unteren Platte (111) aus erstrecken und angrenzend an eine äußerste Seite der Zellen (100) platziert sind, und eine obere Platte (114) umfasst, die mit einem oberen Ende der Seitenplatte (113) gekoppelt ist, um einen oberen Abschnitt der Zellen (100) abzudecken, wobei das Batteriemodul ferner zweite Führungsplatten (115) umfasst, die sich senkrecht von gegenüberliegenden Kantenenden der oberen Platte (114) aus erstrecken, die nicht mit den Seitenplatten (113) in Kontakt sind, um eine Trennung der Vielzahl von Zellen (100) zu verhindern, und wobei die zweiten Führungsplatten (115) von der oberen Platte (114) aus in einem Stück mit der oberen Platte (114) gebogen sind.
Batteriemodul nach Anspruch 1, wobei die untere Platte (111), die Seitenplatten (113) und die obere Platte (114) jeweils aus einer Metallplatte gebildet sind.
Batteriemodul nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die zweiten Führungsplatten (115) eine Trennung der Vielzahl von Zellen (100) in einer Richtung senkrecht zu der Richtung, in der die Zellen angeordnet sind, verhindern.
Batteriemodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das ferner erste Führungsplatten (112) aufweist, die sich senkrecht von anderen gegenüberliegenden Kantenenden der unteren Platte (111) aus erstrecken, um eine Trennung der Vielzahl von Zellen (100) zu verhindern, und wobei die ersten Führungsplatten (112) von der unteren Platte (111) aus in einem Stück mit der unteren Platte (111) gebogen sind.
Batteriemodul nach Anspruch 4, wobei die ersten Führungsplatten (112) eine Trennung der Vielzahl von Zellen (100) in einer Richtung senkrecht zu der Richtung, in der die Zellen (100) angeordnet sind, verhindern.