DE202017007749U1 - Batteriemodul mit verbesserter Rahmenstruktur und Rahmenanordnung dafür - Google Patents

Batteriemodul mit verbesserter Rahmenstruktur und Rahmenanordnung dafür

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DE202017007749U1 DE202017007749.3U DE202017007749U DE202017007749U1 DE 202017007749 U1 DE202017007749 U1 DE 202017007749U1 DE 202017007749 U DE202017007749 U DE 202017007749U DE 202017007749 U1 DE202017007749 U1 DE 202017007749U1
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Abstract

Batteriemodul, aufweisend:
mehrere Zellen (100); und
eine Rahmenanordnung (110), die eine untere Platte (111), die dazu eingerichtet ist, untere Endflächen der mehreren Zellen (100) zu unterstützen, ein Paar Seitenplatten (113), die sich senkrecht von gegenüberliegenden Randenden der unteren Platte (111) erstrecken und neben einer äußersten Seite der Zellen (100) angeordnet sind, und eine obere Platte (114) aufweist, die mit oberen Enden der Seitenplatten (113) gekoppelt ist, um einen oberen Abschnitt der Zellen (100) abzudecken,
eine zweite Führungsplatte (115), die sich senkrecht von einem Randende der oberen Platte (114) erstreckt, um eine Separierung der Zellen (100) zu verhindern, wobei die zweite Führungsplatte (115) von der oberen Platte (114) in einem Stück mit der oberen Platte (114) gebogen ist,
wobei gegenüberliegende Randabschnitte der oberen Platte (114) jeweils mit oberen Enden der Seitenplatten (113) verschweißt sind, und
wobei eine Breite der oberen Platte (114) im Wesentlichen dem Abstand zwischen Außenflächen des Paares von Seitenplatten (113) entspricht.

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, und deren Offenbarung hiermit durch Verweis aufgenommen wird.
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Batteriemodul, und insbesondere ein Batteriemodul, das eine Struktur aufweist, bei der eine Zelle durch einen äußeren Rahmen gestützt wird, sowie eine Rahmenanordnung dafür.
  • HINTERGRUND
  • Im Allgemeinen sind Batteriemodule in einer Struktur ausgebildet, in der mehrere Zellen durch Reihenschaltung und/oder Parallelschaltung zusammengesetzt sind. Ein solches Batteriemodul beinhaltet: eine Zellenanordnung, in der mehrere Zellen in einer Richtung angeordnet und gestapelt sind; und einen Rahmen, der eine Platte aufweist, die in der Lage ist, die Zellenanordnung zu umgeben.
  • Ein Batteriemodul nach dem Stand der Technik wird in einer Struktur hergestellt, in der eine Zellenanordnung 20 von einem Rahmen 10 umgeben ist, der, wie in 1 gezeigt, in einem Stück durch ein Extrusions- oder Formgussverfahren ausgebildet wird.
  • Ein solches Extrusions- oder Formgussverfahren ist jedoch aufgrund der hohen Prozesskosten ein wesentlicher Grund für den Anstieg des Stückpreises von Batteriemodulen, und da die Ausdehnung von Batteriemodulen zwangsweise gehemmt wird, kann die Lebensdauer der Zellen negativ beeinflusst werden.
  • Alternativ offenbart die koreanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnr. 2015-0031861 ein Batteriemodul, bei dem eine Seitenplatte neben einer Seite einer Zellenanordnung angeordnet ist. Das in der koreanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnr. 2015-0031861 offenbarte Batteriemodul beinhaltet: mehrere Batteriezellen, die in einer Richtung ausgerichtet sind; und eine Seitenplatte, die neben Seiten der Batteriezellen angeordnet ist, wobei die Seitenplatte einen Pressbereich beinhaltet, der in Richtung der Batteriezellen hervorsteht, um die Batteriezellen zu pressen, und da der Pressbereich Spannung auf die Batteriezellen aufbringt und Bewegung der Batteriezellen verhindert, ist das Batteriemodul in seiner Sicherheit verbessert.
  • Die koreanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnr. 2012-0051237 offenbart ein Batteriemodulgehäuse, in dem mindestens zwei Sekundärbatterien vom Pouch-Typ gestapelt und Seite an Seite angeordnet sind, wobei die Elektrodenabgriffseiten der Sekundärbatterien vom Pouch-Typ auf die gleiche Weise angeordnet sind, wobei jede der Sekundärbatterien vom Pouch-Typ in vertikal oder horizontal verschiebbarer Weise montiert ist, das Batteriemodulgehäuse mit Außenflächen der Sekundärbatterien vom Pouch-Typ einschließlich der Elektrodenabgriffseiten gekoppelt ist, und das Batteriemodulgehäuse eine obere, untere und seitlich separierbare Anordnungsstruktur aufweist.
  • Obwohl Techniken wie vorstehend beschrieben vorgeschlagen wurden, wurden bisher noch keine technischen Mittel vorgeschlagen, um Batteriemodule stabil zu unterstützen und Material- oder Prozesskosten zu reduzieren, während eine gewisse Ausdehnung einer Endplatte aufgrund von Schwellung ermöglicht wird, sodass Maßnahmen erforderlich sind.
  • OFFENBARUNG
  • Technisches Problem
  • Die vorliegende Offenbarung wurde unter Berücksichtigung der vorstehend beschriebenen Probleme entwickelt, und die vorliegende Offenbarung ist daher darauf gerichtet, ein Batteriemodul mit einer Struktur bereitzustellen, bei der ein Rahmen durch Anordnung von Platten, die aus einem Material, wie beispielsweise einem metallischen Flächenmaterial, ausgebildet ist, sowie eine Rahmenanordnung dafür bereitzustellen.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, ein Batteriemodul mit einer Struktur bereitzustellen, bei der ein Rahmen durch einen Schweißprozess ausgebildet wird, und eine Rahmenanordnung dafür bereitzustellen.
  • Technische Lösung
  • Um die vorstehend beschriebenen Aufgaben zu erreichen, stellt die vorliegende Offenbarung ein Batteriemodul bereit, das Folgendes beinhaltet: mindestens eine Zelle; und eine Rahmenanordnung, die eine untere Platte, die dazu eingerichtet ist, eine untere Endfläche der Zelle zu unterstützen, eine Seitenplatte, die sich senkrecht von beliebigen gegenüberliegenden Randenden der unteren Platte erstreckt und neben einer äußersten Seite der Zelle angeordnet ist, und eine obere Platte beinhaltet, die mit einem oberen Ende der Seitenplatte gekoppelt ist, um einen oberen Abschnitt der Zelle abzudecken.
  • Vorzugsweise ist ein Randabschnitt der oberen Platte mit dem oberen Ende der Seitenplatte durch Schweißen gekoppelt.
  • Das Batteriemodul der vorliegenden Offenbarung kann ferner eine erste Führungsplatte beinhalten, die sich senkrecht von anderen gegenüberliegenden Randenden der unteren Platte erstreckt, um eine Separierung der Zelle zu verhindern.
  • Die erste Führungsplatte kann in einem Stück mit der unteren Platte von der unteren Platte gebogen sein.
  • Das Batteriemodul der vorliegenden Offenbarung kann ferner eine zweite Führungsplatte beinhalten, die sich senkrecht von einem Randende der oberen Platte erstreckt, um eine Separierung der Zelle zu verhindern.
  • Die zweite Führungsplatte kann in einem Stück mit der oberen Platte von der oberen Platte gebogen sein.
  • Die Seitenplatte kann in einem Stück mit der unteren Platte von der unteren Platte gebogen sein.
  • In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Rahmenanordnung eines Batteriemoduls zur Unterstützung von mindestens einer Zelle von außerhalb des Batteriemoduls bereitgestellt, wobei die Rahmenanordnung beinhaltet: eine untere Platte, die dazu eingerichtet ist, eine untere Endfläche der Zelle zu unterstützen; eine Seitenplatte, die sich senkrecht von beliebigen gegenüberliegenden Randenden der unteren Platte erstreckt und neben einer äußersten Seite der Zelle angeordnet ist; und eine obere Platte, die so angeordnet ist, dass sie einen oberen Abschnitt der Zelle abdeckt, wobei gegenüberliegende Randenden der oberen Platte mit einem oberen Ende der Seitenplatte gekoppelt sind.
  • Vorteilhafte Effekte
  • Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist die Rahmenanordnung des Batteriemoduls aus einem Plattenmaterial, wie beispielsweise einem metallischen Flächenmaterial, zur Gewichtsreduzierung hergestellt und ist durch einen Schweißprozess zur Reduzierung der Prozesskosten zusammengesetzt.
  • Zusätzlich kann selbst dann, wenn das Batteriemodul aufgrund einer überladenen Zelle anschwillt, die Ausdehnung der Seitenplatte ordnungsgemäß zugelassen werden, sodass die Lebensdauer der Zelle nicht negativ beeinflusst wird.
  • BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die beigefügten Zeichnungen veranschaulichen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung und dienen zusammen mit der vorstehenden Offenbarung dazu, ein besseres Verständnis der technischen Merkmale der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen, und daher ist die vorliegende Offenbarung nicht als auf die Zeichnungen beschränkt auszulegen.
    • 1 ist eine perspektivische Ansicht, die das Erscheinungsbild eines Batteriemoduls aus dem Stand der Technik veranschaulicht.
    • 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine Konfiguration eines Batteriemoduls in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 3 ist eine zusammengesetzte perspektivische Ansicht, die das Batteriemodul aus 2 veranschaulicht.
    • 4 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration eines Batteriemoduls in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 5 ist eine zusammengesetzte perspektivische Ansicht, die das Batteriepack aus 4 veranschaulicht.
  • BESTE AUSFÜHRUNGSFORM
  • 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine Konfiguration eines Batteriemoduls in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
  • Unter Bezugnahme auf 2 beinhaltet das Batteriemodul gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung: mehrere Zellen 100; und eine Rahmenanordnung 110, die so angeordnet ist, dass sie die mehreren Zellen 100 umgibt, und eine untere Platte 111, eine Seitenplatte 113 und eine obere Platte 114 beinhaltet.
  • Jede der Zellen 100 hat einen dünnen plattenähnlichen Körper und ist vorzugsweise eine Sekundärzelle vom Pouch-Typ. Die mehreren Zellen 100 sind in einer Richtung angeordnet, um im Wesentlichen eine gestapelte Struktur zu auszubilden.
  • Die Rahmenanordnung 110 ist eine Struktur zur Aufnahme, zur Unterstützung und zum Schützen der Zellen 100 in Einheiten aus mehreren Zellen, und die Rahmenanordnung 110 beinhaltet die untere Platte, die unterhalb der Zellen 100 angeordnet ist, die Seitenplatte 113, die neben äußersten Seiten der Zellen 100 angeordnet ist, und die obere Platte 114, die über den Zellen 100 angeordnet ist. Jede der Platten 111, 113 und 114 der Rahmenanordnung 110 ist aus einem metallischen Flächenmaterial (oder einer metallischen Platte), wie beispielsweise einer Aluminiumplatte, mit einer dünnen Dicke von ungefähr einigen Millimetern ausgebildet.
  • Die untere Platte 111 hat eine Grundfläche, die in der Lage ist, die unteren Endflächen der mehreren Zellen 100 gemeinsam zu unterstützen.
  • Die Seitenplatte 113 erstreckt sich senkrecht nach oben von beliebigen gegenüberliegenden Randenden der unteren Platte 111 und sind neben den äußersten Seiten der Zellen 100 angeordnet. Das heißt, es ist ein Paar von Seitenplatten 113 vorgesehen, und der Abstand zwischen den Seitenplatten 113 ist in einem solchen Maß festgelegt, dass die mehreren Zellen 100 darin aufgenommen sind. Vorzugsweise sind die Seitenplatten 113 von der unteren Platte 111 in einem Stück mit der unteren Platte 111 gebogen, um einen ⊏-förmigen Abschnitt auszubilden.
  • Eine erste Führungsplatte 112 erstreckt sich senkrecht nach oben von anderen gegenüberliegenden Randenden der unteren Platte 111 bis zu einer Höhe von einigen Zentimetern, um eine Separierung der Zellen 100 von der Rahmenanordnung 110 in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung, das heißt, in Richtungen senkrecht zu der Richtung, in der die Zellen 100 angeordnet sind, zu verhindern. Vorzugsweise ist die erste Führungsplatte 112 von der unteren Platte 111 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 mehreren Zellen 100 abzudecken. Vorzugsweise sind gegenüberliegende Randabschnitte der oberen Platte 114 jeweils mit den oberen Enden der Seitenplatten 113 verschweißt. Somit werden Schweißzonen (siehe W in 3) an Randabschnitten ausgebildet, an welchen die Seitenplatten 113 auf die obere Platte 114 treffen. Hier kann ein Schweißverfahren, wie beispielsweise ein Laserschweißverfahren, ein Ultraschallschweißverfahren oder ein Punktschweißverfahren verwendet werden.
  • 3 veranschaulicht einen Zustand, in dem die obere Platte 114 durch Schweißen mit den oberen Enden der Seitenplatten 113 zusammengesetzt ist. Wie in 3 veranschaulicht, wird das Batteriemodul, das in Einheiten aus mehreren Zellen 100 vorgesehen ist und die Rahmenanordnung 110 beinhaltet, durch Zusammenschweißen von Randabschnitten der oberen Platte 114 mit den oberen Enden der Seitenplatten 113 in einem Zustand, in dem die mehreren Zellen 100 in der Rahmenanordnung 110 angeordnet sind, hergestellt.
  • Vorzugsweise entspricht die Breite der oberen Platte 114 im Wesentlichen dem Abstand zwischen Innenflächen des Paares von Seitenplatten 113 oder dem Abstand zwischen Außenflächen des Paares von Seitenplatten 113.
  • Eine zweite Führungsplatte 115 erstreckt sich bis zu einer Höhe von einigen Zentimetern senkrecht nach unten von gegenüberliegenden Randenden der oberen Platte 114, die nicht mit den Seitenplatten 113 in Kontakt stehen, um ein Separieren der Zellen 100 von der Rahmenanordnung 110 in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung, das heißt, in Richtungen senkrecht zu der Richtung, in der die Zellen 100 angeordnet sind, zu verhindern. Vorzugsweise ist die zweite Führungsplatte 115 von der oberen Platte 114 in einem Stück mit der oberen Platte 114 gebogen.
  • Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung stellt ein Batteriemodul bereit, das eine Struktur aufweist, bei der eine Rahmenanordnung 110, wie in 4 gezeigt, auf Einzelzellenbasis gekoppelt ist. In diesem Fall beinhaltet das Batteriemodul: eine allein angeordnete Zelle 100; und die Rahmenanordnung 110, die entsprechend der einzelnen Zelle 100 vorgesehen und so angeordnet ist, dass sie die Zelle 100 umgibt, wobei die Rahmenanordnung 110 eine untere Platte 111, eine Seitenplatte 113 und eine obere Platte 114 beinhaltet.
  • Da die Rahmenbaugruppe 110 entsprechend jeder einzelnen Zelle 100 vorgesehen ist, ist nur eine Zelle 100 in der Rahmenanordnung 110 aufgenommen, und somit kann die Rahmenanordnung 110 eine schlanke Form aufweisen. Die untere Platte 111, die Seitenplatte 113 und die obere Platte 114 der Rahmenanordnung 110 weisen die gleiche spezifische Konfiguration und Kopplungsbeziehung auf, wie die in der vorstehenden Ausführungsform beschriebenen, und somit werden detaillierte Beschreibungen davon ausgelassen.
  • Wie in 5 dargestellt, wird das Batteriemodul, das die Rahmenbaugruppe 110 aufweist, die auf Einzelzellenbasis vorgesehen ist, durch Zusammenschweißen eines Randabschnitts der oberen Platte 114 an ein oberes Ende der Seitenplatte 113 in einem Zustand, in dem die einzelne Zelle 100 in der Rahmenanordnung 110 angeordnet ist, hergestellt. Somit werden Schweißzonen W an Randabschnitten ausgebildet, an welchen die Seitenplatte 113 auf die obere Platte 114 trifft.
  • In dem Batteriemodul, das die vorstehend beschriebene Konfiguration in Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung aufweist, wird die Rahmenanordnung 110 in Einheiten einer einzelnen Zelle 100 oder mehreren Zellen 100 zusammengesetzt.
  • Die Rahmenanordnung 110 kann leicht sein, da die untere Platte 111, die Seitenplatte 113 und die obere Platte 114, die aus einem metallischen Flächenmaterial (oder einer metallischen Platte), wie beispielsweise einer Aluminiumplatte, ausgebildet sind, organisch miteinander gekoppelt sind.
  • Bei der Herstellung der Rahmenanordnung 110 werden die untere Platte 111 und die Seitenplatte 113 in einem Stück durch einen Biegevorgang ausgebildet, und die obere Platte 114 wird durch einen Schweißvorgang, wie beispielsweise einen Laserschweißvorgang oder einen Ultraschallschweißvorgang, mit dem oberen Ende der Seitenplatte 113 gekoppelt.
  • INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
  • Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann ein Batteriemodul mit geringerem Gewicht und geringeren Montagekosten verglichen mit dem Fall, bei dem ein Rahmen verwendet wird, der durch ein konventionelles Extrusions- oder Formgussverfahren hergestellt ist, bereitgestellt werden.
  • 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 [0006]
    • KR 2012-0051237 [0007]

Claims (12)

  1. Batteriemodul, aufweisend: mehrere Zellen (100); und eine Rahmenanordnung (110), die eine untere Platte (111), die dazu eingerichtet ist, untere Endflächen der mehreren Zellen (100) zu unterstützen, ein Paar Seitenplatten (113), die sich senkrecht von gegenüberliegenden Randenden der unteren Platte (111) erstrecken und neben einer äußersten Seite der Zellen (100) angeordnet sind, und eine obere Platte (114) aufweist, die mit oberen Enden der Seitenplatten (113) gekoppelt ist, um einen oberen Abschnitt der Zellen (100) abzudecken, eine zweite Führungsplatte (115), die sich senkrecht von einem Randende der oberen Platte (114) erstreckt, um eine Separierung der Zellen (100) zu verhindern, wobei die zweite Führungsplatte (115) von der oberen Platte (114) in einem Stück mit der oberen Platte (114) gebogen ist, wobei gegenüberliegende Randabschnitte der oberen Platte (114) jeweils mit oberen Enden der Seitenplatten (113) verschweißt sind, und wobei eine Breite der oberen Platte (114) im Wesentlichen dem Abstand zwischen Außenflächen des Paares von Seitenplatten (113) entspricht.
  2. Batteriemodul gemäß Anspruch 1, das ferner erste Führungsplatten (112) aufweist, die sich senkrecht von anderen gegenüberliegenden Randenden der unteren Platte (111) erstrecken, um eine Separierung der Zellen (100) zu verhindern.
  3. Batteriemodul gemäß Anspruch 2, wobei die ersten Führungsplatten (112) von der unteren Platte (111) in einem Stück mit der unteren Platte (111) gebogen sind.
  4. Batteriemodul gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die ersten Führungsplatten (112) eine Separierung der Zellen (100) von der Rahmenanordnung (110) in Richtungen senkrecht zu einer Richtung, in der die Zellen (100) angeordnet sind, verhindern.
  5. Batteriemodul gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die ersten Führungsplatten (112) jeweils eine Breite aufweisen, die einer Breite der unteren Platte (111) entspricht.
  6. Batteriemodul gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei sich die ersten Führungsplatten (112) von den anderen gegenüberliegenden Randenden der unteren Platte (111) senkrecht nach oben bis zu einer Höhe von einigen Zentimetern erstrecken.
  7. Batteriemodul gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die mehreren Zellen (100) in einer Richtung angeordnet sind, um im Wesentlichen eine gestapelte Struktur auszubilden.
  8. Batteriemodul gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die zweite Führungsplatte (115) eine Breite aufweist, die der Breite der oberen Platte (114) entspricht.
  9. Batteriemodul gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei sich die zweite Führungsplatte (115) senkrecht nach unten vom Randende der oberen Platte (114) bis zu einer Höhe von einigen Zentimetern erstreckt.
  10. Batteriemodul gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die untere Platte (111), die Seitenplatten (113) und die obere Platte (114) jeweils aus einer metallischen Platte, beispielsweise einer Aluminiumplatte, ausgebildet sind.
  11. Batteriemodul gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei Schweißzonen (W) an Randabschnitten ausgebildet sind, an welchen die Seitenplatten (113) auf die obere Platte (114) treffen.
  12. Batteriemodul gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die untere Platte (111), die Seitenplatten (113) und die obere Platte (114) organisch miteinander gekoppelt sind.
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