特許 7519469 バッテリーモジュール、バッテリーモジュールの製造方法、およびバッテリーモジュールの使用

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-10

(45)【発行日】2024-07-19

(54)【発明の名称】バッテリーモジュール、バッテリーモジュールの製造方法、およびバッテリーモジュールの使用

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/284 20210101AFI20240711BHJP

   H01M 50/204 20210101ALI20240711BHJP

   H01M 50/213 20210101ALI20240711BHJP

   H01M 50/227 20210101ALI20240711BHJP

   H01M 50/249 20210101ALI20240711BHJP

   H01M 50/291 20210101ALI20240711BHJP

   H01M 50/293 20210101ALI20240711BHJP

   H01M 50/296 20210101ALI20240711BHJP

   H01M 50/569 20210101ALI20240711BHJP

【ＦＩ】

H01M50/284

H01M50/204 401D

H01M50/213

H01M50/227

H01M50/249

H01M50/291

H01M50/293

H01M50/296

H01M50/569

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2022577509

(86)(22)【出願日】2021-06-09

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-07-12

(86)【国際出願番号】 EP2021065473

(87)【国際公開番号】W WO2021254846

(87)【国際公開日】2021-12-23

【審査請求日】2023-02-16

(31)【優先権主張番号】102020207630.8

(32)【優先日】2020-06-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】591245473

【氏名又は名称】ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100196508

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 淳一

(74)【代理人】

【識別番号】100195408

【弁理士】

【氏名又は名称】武藤 陽子

(72)【発明者】

【氏名】ティーフェンバッハ，アンディ

(72)【発明者】

【氏名】グライター，アンドレアス

(72)【発明者】

【氏名】マンカ，ダニエル

【審査官】山下 裕久

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２８８２８６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－１３９８６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】登録実用新案第３１７２０８６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１７－１４３０８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／２０－２９８

Ｈ０１Ｍ ５０／５６９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の円筒形に形成されたバッテリーセル（２）、
とりわけリチウムイオンバッテリーセル（２０）と、
第１の複数（２１）の電気的に直列および／または並列に相互に接続されるバッテリーセル（２）が収容されている
複数の円筒形に形成された第１の収容部（４１）を備えた第１のハウジング要素（３１）と、
第２の複数（２２）の電気的に直列および／または並列に相互に接続されるバッテリーセル（２）が収容されている
複数の円筒形に形成された第２の収容部（４２）を備えた第２のハウジング要素（３２）とを備えたバッテリーモジュールであって、
前記第１のハウジング要素（３１）が、前記第１の収容部（４１）が配置されている第１の基体（５１）を有し、かつ
前記第２のハウジング要素（３２）が、前記第２の収容部（４２）が配置されている第２の基体（５２）を有し、
前記第１の基体（５１）と前記第２の基体（５２）とが、前記バッテリーモジュール（１）の制御機構（１０）が収容されている収容空間（６）を形成しながら相互に接合されている、バッテリーモジュール。

【請求項2】

前記第１の基体（５１）と前記第２の基体（５２）とが、
形状の一致による結合方式によって互いに接合されていることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリーモジュール。

【請求項3】

前記第１の基体（５１）と前記第２の基体（５２）とが、
シーミング接合（８）によって相互に接合されていることを特徴とする、請求項２に記載のバッテリーモジュール。

【請求項4】

前記バッテリーモジュール（１）が、前記第１の基体（５１）および／または前記第２の基体（５２）に組み込まれた電子端子（１３）を含み、前記電子端子（１３）が、
前記バッテリーモジュール（１）の前記制御機構（１０）に接触するために形成されていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載のバッテリーモジュール。

【請求項5】

前記バッテリーモジュール（１）が、前記第１の基体（５１）および／または前記第２の基体（５２）に組み込まれた電気端子（１４、１４１、１４２）を含むことを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載のバッテリーモジュール。

【請求項6】

前記第１の複数（２１）のバッテリーセル（２）が、前記第１の基体（５１）の最長の広がり（１６１）の方向において、並列の第１の系統（１７１）内で相互に並列に接続されており、かつ／または
前記第２の複数（２２）のバッテリーセル（２）が、前記第２の基体（５２）の最長の広がり（１６２）の方向において、並列の第２の系統（１７２）内で相互に並列に接続されており、
前記バッテリーモジュール（１）の前記制御機構（１０）が、
各々の並列の第１の系統（１７１）および／または
各々の並列の第２の系統（１７２）を監視するよう形成されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載のバッテリーモジュール。

【請求項7】

前記バッテリーモジュール（１）の前記制御機構（１０）が、
前記第１の複数（２１）のバッテリーセル（２）の１つのバッテリーセル（２）の状態変数を捕捉するよう形成されている少なくとも１つの第１のセンサー要素（１５１）を含み、かつ／または
前記バッテリーモジュール（１）の前記制御機構（１０）が、
前記第２の複数（２２）のバッテリーセル（２）の１つのバッテリーセル（２）の状態変数を捕捉するよう形成されている少なくとも１つの第２のセンサー要素（１５２）を含むことを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載のバッテリーモジュール。

【請求項8】

前記第１のセンサー要素（１５１）が、前記第１の複数（２１）のバッテリーセル（２）の２つのバッテリーセル（２）を電気的に接合するセルコネクター（７）と接合されており、かつ／または
前記第２のセンサー要素（１５２）が、前記第２の複数（２２）のバッテリーセル（２）の２つのバッテリーセル（２）を電気的に接合するセルコネクター（７）と接合されていることを特徴とする、請求項７に記載のバッテリーモジュール。

【請求項9】

前記第１のハウジング要素（３１）および前記第２のハウジング要素（３２）が、
ポリマー素材から形成されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載のバッテリーモジュール。

【請求項10】

前記第１の複数（２１）のバッテリーセル（２）と
前記第２の複数（２２）のバッテリーセル（２）とが、
直接的に向かい合って配置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のバッテリーモジュール。

【請求項11】

前記制御機構（１０）が、
第１の電気端子（１４１）または
第２の電気端子（１４２）と
前記電子端子（１３）との間の接合を切り離し得ることを特徴とする、請求項４に記載のバッテリーモジュール。

【請求項12】

複数の円筒形に形成されたバッテリーセル（２）、とりわけリチウムイオンバッテリーセル（２０）を備えた請求項１から１１のいずれか１項に記載のバッテリーモジュール（１）の製造方法であって、
第１の複数（２１）の電気的に直列および／または並列に相互に接続されるバッテリーセル（２）が収容されている
複数の円筒形に形成された第１の収容部（４１）を備えた第１のハウジング要素（３１）の第１の基体（５１）と、
第２の複数（２２）の電気的に直列および／または並列に相互に接続されるバッテリーセル（２）が収容されている
複数の円筒形に形成された第２の収容部（４２）を備えた第２のハウジング要素（３２）の第２の基体（５２）とが、
前記バッテリーモジュール（１）の制御機構（１０）が収容されている、
収容空間（６）を形成しながら相互に接合される、方法。

【請求項13】

軽量電動車両（ｌｉｇｈｔ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ）内での請求項１から１１のいずれか１項に記載のバッテリーモジュール（１）の使用。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、独立請求項の分野に基づく、複数の円筒形に形成されたバッテリーセルを備えたバッテリーモジュールを出発点とする。このようなバッテリーモジュールの製造方法およびこのようなバッテリーモジュールの使用も本発明の対象である。

【背景技術】

【0002】

先行技術から、バッテリーモジュールは、直列および／または並列に導電性に相互に接続されていてもよい複数の個々のバッテリーセルからなり得、つまりこれらの個々のバッテリーセルがバッテリーモジュールへと相互接続されていることが知られている。

【0003】

このようなバッテリーモジュールはさらに、バッテリーまたはトータルバッテリーシステムへと相互接続される。

【0004】

とりわけ軽量電動車両（英語でｌｉｇｈｔ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ（ＬＥＶ）としても知られている）のために、比較的軽く、好ましくはスケーリング可能なバッテリーシステムが形成され得る。これに関しては、多数の比較的小さく、通常は円筒形に形成されるバッテリーセルが、バッテリーモジュールまたはさらにバッテリーへと相互接続され得る。

【0005】

バッテリーモジュールのバッテリーセルを監視するため、通常は、バッテリーマネジメントシステム（ＢＭＳ）としても知られる制御ユニットが利用される。これらの制御ユニットは、例えば電圧測定または温度測定のために、ケーブルハーネスを使ってバッテリーセルに配置されたセンサーと接合される。ケーブルハーネスは、製作においてどうしてもリスクを抱えており、なぜなら電圧源としてのバッテリーセルを切断できないからである。ケーブルハーネスの電線が損傷していると、例えば、事情によってはバッテリーセルの安全性に関わる挙動を引き起こし得る短絡が差し迫る。

【0006】

例えば欧州特許出願公開第３４７２８７７号明細書および米国特許出願公開第２０１４／０２３４６６８号がそれぞれ、複数のバッテリーセルを備えたバッテリーモジュールを開示している。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0007】

独立請求項の特徴を有する複数の円筒形に形成されたバッテリーセルを備えたバッテリーモジュールは、例えば、先行技術から知られたケーブルハーネスがいらないという利点を提供する。これにより、とりわけ短絡のリスクが軽減または完全に排除され得る。とりわけ、接続は専らセルコネクターと制御ユニットとの間の接点を介してまたは制御ユニットに組み込まれたセンサーを介して形成され得る。

【0008】

このために、複数の円筒形に形成されたバッテリーセルを備えたバッテリーモジュールが提供される。とりわけ、これらのバッテリーセルはリチウムイオンバッテリーセルとして形成されている。

【0009】

バッテリーモジュールが第１のハウジング要素を含み、第１のハウジング要素は複数の円筒形に形成された第１の収容部を有する。これらの第１の収容部内に、第１の複数のバッテリーセルが収容されており、これらのバッテリーセルは導電性に直列および／または並列に相互に接続されている。

【0010】

バッテリーモジュールが第２のハウジング要素を含み、第２のハウジング要素は複数の円筒形に形成された第２の収容部を有する。これらの第２の収容部内に、第２の複数のバッテリーセルが収容されており、これらのバッテリーセルは導電性に直列および／または並列に相互に接続されている。

【0011】

第１のハウジング要素はさらに、第１の収容部が配置されている第１の基体を含み、第２のハウジング要素は、第２の収容部が配置されている第２の基体を含む。

【0012】

この第１の基体と第２の基体とは、収容空間を形成しながら相互に接合されている。この収容空間内には、とりわけ、第１の複数のバッテリーセルおよび第２の複数のバッテリーセルを導電性に直列および／または並列に接続するためのセルコネクターが配置されていてもよい。収容空間内にはさらにバッテリーモジュールの制御機構が収容されている。

【0013】

従属請求項に挙げた措置により、独立請求項で提示した装置の有利な変形および改善が可能である。
バッテリーモジュールの本発明による一実施形態は、円筒形に形成されたバッテリーセルが第１のハウジング要素または第２のハウジング要素によって直接的に収容され得るという特別な利点を提供し、これにより例えば追加的なセルホルダー要素をなくし得る。ここで、第１のハウジング要素および第２のハウジング要素は、とりわけ、バッテリーモジュールのハウジングの、このハウジングを共に形成している半体とも呼ばれ得ることに留意されたい。

【0014】

ここで、円筒形のバッテリーセルは丸型セルとも呼ばれ得ることに留意されたい。円筒形のバッテリーセルは、実質的に、断面が円形の円筒形の側面を有し、この側面がその両方の向かい合う側でそれぞれ円形の底面または蓋面によって閉じられている。例えばプラスチックから形成された外被をもたず、かつ例えば金属素材からなる導電性に形成されたハウジングを含む円筒形のバッテリーセルが、それぞれ、約１８ｍｍの直径および約６５ｍｍの高さ、または約２１ｍｍの直径および約７０ｍｍの高さを有する１８６５０タイプまたは２１７００タイプの丸型セルであることが特に好ましい。この円筒形に形成されたバッテリーセルのハウジングは、通常は負に帯電しており、かつそれぞれのバッテリーセルの負の電圧タップを形成する。さらに蓋面には、バッテリーセルの正の電圧タップが配置されており、この正の電圧タップは、ハウジング、したがって負の電圧タップに対して電気絶縁されている。

【0015】

総括すると、この場合、第１の複数のバッテリーセルおよび第２の複数のバッテリーセルの電気接続が形成され得、第１の基体または第２の基体内にセルコネクターが配置されていてもよい。収容空間内にはさらにバッテリーモジュールの制御機構も収容されている。このバッテリーモジュールの制御機構は、とりわけバッテリーマネジメントシステム（ＢＭＳ）である。このバッテリーモジュールの制御機構は、第１の複数のバッテリーセルと第２の複数のバッテリーセルとの間、したがってとりわけ第１の収容部と第２の収容部との間にも配置されている。

【0016】

バッテリーモジュールの制御機構を位置決めするため、バッテリーモジュールはさらにガイド要素を有してもよく、このガイド要素は、バッテリーモジュールの制御機構を第１のハウジング要素または第２のハウジング要素において相応に位置決めするために、とりわけ規定通りに位置決めするために役立つ。

【0017】

円筒形の収容部は、ここではそれぞれ、断面が円形の円筒形の側面によって少なくとも部分的に画定されている中空体である。円筒形の収容部はさらに、円筒形の収容部を底側で同様に画定する底面を有する。底側に向かい合う側では、円筒形の中空体が開口部を有し、この開口部を通ってバッテリーセルが収容部に嵌め込まれ得る。これに関し、ここで、バッテリーセルが、直接的に、例えば絶縁層を配置することなく、また例えば空気なしに、それぞれの収容部に収容され得ることに留意されたい。

【0018】

これに関し、１つの収容部には、とりわけそれぞれ正確に１つのバッテリーセルが収容されている。
ハウジング要素の基体に収容部を配置するとは、収容部が、例えば基体と一体的に接合されて形成されているということであり、基体は、収容部の円筒形の中空体の開口部に対応する開口部を有する。これにより、１つのバッテリーセルが、基体の開口部または収容部の開口部を通ってそれぞれの収容部に嵌め込まれ得る。これに関し、バッテリーセルの例えば円形の断面が、収容部の円筒形の中空体のそれぞれの円形の断面と直接接触して配置されていることが好ましい。これに加え、それぞれのバッテリーセルのハウジングと収容部との間に材料結合式の接合が形成されていることが特に有利である。このような材料結合式の接合は、例えば付着剤またはペーストによって実現可能であり、かつそれぞれのバッテリーセルとそれぞれの収容部との間の最適な熱結合を形成し得る。

【0019】

本発明の好ましい一態様によれば、第１の基体と第２の基体が形状の一致による結合方式によって互いに接合されている。このような接合は、特に簡単に形成され得る。もちろん、第１の基体と第２の基体とが力結合式に、とりわけ力および形状による結合方式によって互いに接合されていてもよい。このような接合は、例えばネジ留めによって追加的に形成され得る。第１の基体と第２の基体とを材料結合式に相互に接合することもできる。このような材料結合式の接合は、例えばポリマー素材のプラスチック溶接によって形成され得る。

【0020】

第１の基体と第２の基体とがシーミング接合によって相互に接合されていることが特に好ましい。これに関してはとりわけ、シーミング接合が、第１の基体と第２の基体との間の接合部全体を取り囲むように形成されている場合が好ましい。このために、例えば第１の基体は第１のシーミング要素を有してもよく、かつ第２の基体は第２のシーミング要素を有してもよく、これらのシーミング要素が、相応のシーミング接合によって形状の一致による結合方式によって、または形状および力結合式に接合され得る。これについて、シーミング接合を形成するため、例えば第１のシーミング要素が第２のシーミング要素に差し込まれ得る。特に確実な接合を形成するため、第１のシーミング要素および／または第２のシーミング要素が、差込み後にさらに変形されてもよい。

【0021】

総括すると、これにより、第１のハウジング要素と第２のハウジング要素との間の密に形成された接合を形成することができ、この接合は、例えば緊密性に関する相応の基準も満たし得る。このためにとりわけ、第１のシーミング要素および／または第２のシーミング要素が、緊密性をさらに一層高められるよう相応の封止要素を含み得る。例えば、封止要素がシーミング要素に組み込まれていてもよい。

【0022】

このようなシーミング接合が、同時に少なくとも１つのガイドレールも形成し得ることが特に好ましく、このガイドレールは、車両内でバッテリーモジュールを収容するために形成されている。これにより、車両内へのバッテリーの比較的簡単な挿入が提供でき、この場合にはシーミング接合が、車両内でのバッテリーの確実な固定をさらに提供し得る。総括すると、これにより車両のバッテリーが簡単に交換され得る。

【0023】

さらに、シーミング接合に保持用ハンドルまたは運搬用ハンドルが組み込まれていてもよい。保持用ハンドルまたは運搬用ハンドルは、保持用バンドまたは運搬用バンドとして形成されていてもよい。シーミング接合が、例えば、保持用ハンドルもしくは運搬用ハンドルが簡単に付けられ得るかまたは保持用バンドもしくは運搬用バンドが簡単に配置され得るように形成されることも可能である。その際、とりわけ緊密性は損なわれない。

【0024】

バッテリーモジュールが、第１の基体および／または第２の基体に組み込まれた電子端子を含むことが有利である。この電子端子は、バッテリーモジュールの制御機構に接触するために形成されている。この電子端子はバッテリーモジュールの制御機構と、調節技術的に接合されている。これは、例えば電子端子だけがバッテリーモジュールの制御機構と接続され得るようにして、電気配線または電子配線を減らし得るという利点を提供する。とりわけ、電子端子は差込み接合部として形成されている。

【0025】

本発明の好ましい一態様によれば、バッテリーモジュールが電気端子を含む。この電気端子は、第１の基体および／または第２の基体に組み込まれている。電気端子は、とりわけ、バッテリーモジュールから電圧を取り出すためにまたは複数のバッテリーセルを充電し得るために形成されている。バッテリーモジュールが、２つの電気端子、例えば１つの正の電気端子および１つの負の電気端子を含むことが特に好ましい。とりわけ、１つまたは複数の電気端子はそれぞれ差込み接合部として形成されている。総括すると、これにより、バッテリーモジュールを例えば車両に電気接続することが可能である。差込み接合の利点は、非常に簡単な接続にある。ここで、シーミング接合が、電気端子の箇所では比較的大きな幅で実施されているようにして、電気端子がシーミング接合に組み込まれ得ることが好ましいことにさらに留意されたい。

【0026】

車両内へのバッテリーモジュールの挿入方向が、差込み方向も決定することが好ましいことに留意されたい。組立プロセスの最後になってから、電子端子の最終的な配置を決められる形成形態が有利である。これにより、１つのデザインで様々な挿入方向が可能なので、このバッテリーモジュールの設計が、デザインの変更なく非常に様々な車両タイプにより良く適合され得る。

【0027】

電気端子および／または電子端子は、第１の基体および／または第２の基体のうち、ガイドレールとして形成されたシーミング接合に対して垂直に配置されている側に配置されていることが特に好ましい。これにより、車両または充電機器への特に確実な接続が形成され得る。

【0028】

第１の複数のバッテリーセルが、第１の基体の最長の広がりの方向において、並列の第１の系統内で相互に並列に接続されており、かつ／または第２の複数のバッテリーセルが、第２の基体の最長の広がりの方向において、並列の第２の系統内で相互に並列に接続されていることが有利である。これに関し制御機構は、各々個々の並列の第１の系統および並列の第２の系統を監視するよう形成されている。

【0029】

このために例えば、１つの並列の第１の系統または１つの並列の第２の系統のバッテリーセルがそれぞれ、第１の基体または第２の基体の最長の広がりの方向において互いに直接隣接して配置されているように、第１の複数のバッテリーセルまたは第２の複数のバッテリーセルが配置されており、バッテリーセルの長手方向はすべて、１つの同じ平面内に配置されている。この場合、第１の基体の最長の広がりまたは第２の基体の最長の広がりに垂直に配置された第１の基体または第２の基体の最短の広がりにおいては、複数の並列の第１の系統または複数の並列の第２の系統が相並んで配置されている。バッテリーモジュールの制御機構の配置は、この場合、とりわけ第１のハウジング要素および／または第２のハウジング要素に方向を合わせられてもよい。バッテリーモジュールの制御機構は、とりわけ、第１の基体の最短の広がりのまたは第２の基体の最短の広がりの実質的に全長にわたって延びる。これにより、すべての並列の第１の系統およびすべての並列の第２の系統を監視できる。

【0030】

とりわけ、第１の基体の最長の広がりまたは第２の基体の最長の広がりに沿ったバッテリーモジュールの制御機構の延びは、監視への要求に相応に適合され得る。

【0031】

言い換えれば、これは、バッテリーモジュールの制御機構の大きさが、所望の機能に応じて選択され得ることを意味する。

【0032】

制御機構が、第１の複数のバッテリーセルの１つのバッテリーセルの状態変数を捕捉するために形成されている少なくとも１つの第１のセンサー要素を含む場合、および／または制御機構が、第２の複数のバッテリーセルの１つのバッテリーセルの状態変数を捕捉するために形成されている少なくとも１つの第２のセンサー要素を含む場合が特に有利である。この１つのバッテリーセルの状態変数は、例えば温度、電圧、または老朽化状態であり得る。

【0033】

ここで第１のセンサー要素および／または第２のセンサー要素は、第１のハウジング要素および／または第２のハウジング要素と接合されている第１のクランプ接合部または第２のクランプ接合部と、電気的および機械的に接合され得る。これにより、バッテリーモジュールの制御機構を、バッテリーモジュール内で機械的に固定することもできる。

【0034】

第１のセンサー要素が、第１の複数のバッテリーセルの２つのバッテリーセルを導電性に接続するセルコネクターと接合されており、かつ／または第２のセンサー要素が、第２の複数のバッテリーセルの２つのバッテリーセルを導電性に接続するセルコネクターと接合されていることが好ましい。この第１のセンサー要素および／または第２のセンサー要素が、スプリング式コンタクトピンとして、バッテリーモジュールの制御機構の基板上にハンダ付けでき、かつセルコネクターに直接的に機械的および電気的に接触できることが好ましい。

【0035】

これによりとりわけ、第１の並列の系統または第２の並列の系統の電圧が捕捉され得る。
例えば、セルコネクターはそれぞれ、それぞれの接続領域の間に配置されている少なくとも１つのシャフトも含み得る。さらに、第１のセンサー要素または第２のセンサー要素が、それぞれのセルコネクターの少なくとも１つシャフトに機械的および電気的に接触し得る。とりわけ、セルコネクターのシャフトは追加的に、第１のセンサー要素または第２のセンサー要素を押すバネ要素として形成されていてもよい。

【0036】

ここで、第１のハウジング要素の各々の第１の収容部および第２のハウジング要素の各々の第２の収容部の円筒形に形成された側面が、温度調節流体によって環流可能に配置されていることが有利であることに留意されたい。この温度調節流体は、温度調節ガス、例えば空気であることが好ましい。言い換えれば、これは、それぞれのバッテリーセルが収容されている収容部の内部空間に向かい合って配置された収容部の外側が、周囲環境に直接隣接して配置されていることを意味する。総括すると、第１のハウジング要素および第２のハウジング要素が比較的大きな表面積をもっているので、これにより各バッテリーセルがパッシブ冷却され得る。これにより、真ん中に配置されたバッテリーセルも確実に温度調節され得ることが特に好ましい。

【0037】

ここで、第１のハウジング要素の１つの第１の収容部の円筒形の側面と、第２のハウジング要素の１つの第２の収容部の円筒形の側面との間に、さらなる補填材料が配置され得ることが有利であることに留意されたい。これにより、例えばバッテリーセルと周囲環境との間の比較的大きな温度勾配に基づいて、低い電流に基づいて、または内部抵抗が低いバッテリーセルの使用に基づいて熱的な要求が比較的低い適用形態の場合、バッテリーセルは、それぞれの収容部の円形の底面だけを介して温度調節され得る。言い換えれば、つまり、それぞれの円筒形の側面を介した例えば追加的な温度調節の代わりに、それぞれの収容部の円形の底面を介して温度調節できよう。このために、それぞれの収容部の円筒形の側面の間の隙間が、さらなる補填材料素材で埋められていてもよい。これによりモジュールを、機械的に非常にロバスト性に実施する、簡単に製作する、および２つの収容部の間隔をさらに減らすという可能性が生じる。

【0038】

第１のハウジング要素および第２のハウジング要素がポリマー素材から形成されている場合が得策である。例えば、ポリマー素材はポリアミド（ＰＡ）、例えばＰＡ６６として選択されていてもよい。これにより、バッテリーモジュールの重量を最小限に抑え、同時に十分な機械的強度を提供することが可能である。さらに、第１のハウジング要素および第２のハウジング要素がガラス繊維を含んでもよく、ガラス繊維は、例えばポリマー素材に埋め込まれていてもよい。第１のハウジング要素および第２のハウジング要素、とりわけ複数の第１の収容部および複数の第２の収容部が、２ｍｍ未満、とりわけ１ｍｍの肉厚を有することが好ましい。これにより、十分な機械的強度の場合に同時に、バッテリーモジュールの重量が、複数の円筒形に形成されたバッテリーセルの確実な温度調節もさらに可能であるように減らされ得る。

【0039】

第１のハウジング要素および第２のハウジング要素は、様々な製作技術、例えば深絞りによって安価に形成され得る。

【0040】

第１の複数のバッテリーセルと第２の複数のバッテリーセルとが直接的に向かい合って配置されている場合が特に有利である。これは、円筒形に形成されたバッテリーセルがそれぞれ長手方向を有し、第１の複数のバッテリーセルの長手方向と第２の複数のバッテリーセルの長手方向とが互いに平行に配置されているということである。さらに、第１の複数のバッテリーセルの長手方向および第２の複数のバッテリーセルの長手方向も互いに平行に配置されている。とりわけ、この場合、第１のハウジング要素および第２のハウジング要素も直接的に向かい合って配置されている。本発明の特別な利点はさらに、これによって小さな設置スペースだけでなく、個々のバッテリーセルの電気接続が比較的短いセルコネクターによって形成され得ることにある。

【0041】

軽量電動車両（ｌｉｇｈｔ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ；ＬＥＶ）内での先述の本発明によるバッテリーモジュールの使用も本発明の対象である。これにより、軽量電動車両（ＬＥＶ）のためのバッテリーモジュールの、熱的に最適化された、かつスケーリング可能な全体コンセプトが提供され得る。

【0042】

これに加え、複数の円筒形に形成されたバッテリーセル、とりわけリチウムイオンバッテリーセルを備えた先述のバッテリーモジュールの製造方法も本発明の対象である。これに関しては、第１の複数の電気的に直列および／または並列に相互に接続されるバッテリーセルが収容されている複数の円筒形に形成された第１の収容部を備えた第１のハウジング要素の第１の基体と、第２の複数の電気的に直列および／または並列に相互に接続されるバッテリーセルが収容されている複数の円筒形に形成された第２の収容部を備えた第２のハウジング要素の第２の基体とが、例えば第１の複数のバッテリーセルおよび第２の複数のバッテリーセルを導電性に直列および／または並列に接続するためのセルコネクターならびにバッテリーモジュールの制御機構が収容されている収容空間を形成しながら相互に接合される。
本発明の例示的実施形態を図面に示しており、以下の説明においてより詳しく解説する。

【図面の簡単な説明】

【0043】

【図1】バッテリーモジュールの本発明による一実施形態の透視図である。

【図2】本発明によるバッテリーモジュールの一実施形態の概略的な側面図を分解図で示す図である。

【図3】運搬用ハンドルを備えたバッテリーモジュールの本発明によるさらなる一実施形態の透視図である。

【図4】バッテリーモジュールの制御機構の第１の配置を示す図である。

【図5】バッテリーモジュールの制御機構の第２の配置を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0044】

図１は、バッテリーモジュール１の本発明による一実施形態を示す。
バッテリーモジュール１は、図１では認識できないとりわけリチウムイオンバッテリーセル２０として形成されている複数の円筒形に形成されたバッテリーセル２を含む。

【0045】

バッテリーモジュール１は、第１のハウジング要素３１および第２のハウジング要素３２を有する。この第１のハウジング要素３１および第２のハウジング要素３２は、ポリマー素材、例えばポリアミドから形成されている。

【0046】

第１のハウジング要素３１は、この場合、複数の円筒形に形成された第１の収容部４１を有し、かつ第２のハウジング要素３２は、この場合、複数の円筒形に形成された第２の収容部４２を有する。第１のハウジング要素３１の各々の第１の収容部４１は、この場合、円筒形に形成された側面９１を含み、側面９１はどれも、温度調節流体によって環流可能に配置されている。第２のハウジング要素３２の各々の第２の収容部４２は、この場合、円筒形に形成された側面９２を含み、側面９２はどれも、温度調節流体によって環流可能に配置されている。ここで、第１の収容部４１の円筒形に形成された側面９１および第２の収容部４２の円筒形に形成された側面９２が、完全に、しかし少なくとも部分的には温度調節流体によって環流可能に配置されていることが好ましいことに留意されたい。とりわけ、円筒形に形成された側面９１同士または円筒形に形成された側面９２同士は互いに触れ合い得る。

【0047】

第１の収容部４１は、この場合、電気的に直列および／または並列に相互に接続されている第１の複数２１のバッテリーセル２を収容する。第２の収容部４２は、この場合、電気的に直列および／または並列に相互に接続されている第２の複数２２のバッテリーセル２を収容する。

【0048】

これに関し例えばこれらのバッテリーセル２は、それぞれ、より長い側に沿って相互に並列接続されていてもよい。直列接続はより短い側に沿って行われ得る。
第１のハウジング要素３１はさらに、第１の収容部４１が配置されている第１の基体５１を含む。
第２のハウジング要素３２はさらに、第２の収容部５２が配置されている第２の基体５２を含む。

【0049】

とりわけ、第１の基体５１および／または第２の基体５２は、実質的に直方体形の基本形状を有する。
この第１の基体５１と第２の基体５２は、図１では認識できない収容空間６を形成しながら相互に接合されている。これに関し、第１の基体５１と第２の基体５２とは、シーミング接合８によって形状の一致による結合方式によって互いに接合されている。このシーミング接合８は、第１の基体５１と第２の基体５２との間の接合部を取り囲むように配置されており、かつバッテリーモジュール１を、バッテリーモジュール１の周囲環境に対して密閉している。収容空間６内には、この場合、これも図１では認識できないセルコネクター７が配置されている。セルコネクター７は、第１の複数２１のバッテリーセル２または第２の複数２２のバッテリーセル２２を、電気的に直列および／または並列に相互に接続する。

【0050】

収容空間６にはさらにバッテリーモジュール１の制御機構１０が収容されている。
これに加え、第１の複数２１のバッテリーセル２が、第１の基体５１の最長の広がり１６１の方向において、並列の第１の系統１７１内で相互に並列に接続されていることが図１から認識され得る。
これに加え、第２の複数２２のバッテリーセル２が、第２の基体５２の最長の広がり１６２の方向において、並列の第２の系統１７２内で相互に並列に接続されていることも図１から認識され得る。

【0051】

図２は、本発明によるバッテリーモジュール１の一実施形態の概略的な側面図を分解図で示す。
この場合最初に、第１の収容部４１および第２の収容部４２ならびに第１の基体５１および第２の基体５２を備えた第１のハウジング要素３１および第２のハウジング要素３２が認識され得る。

【0052】

ここではとりわけ、第１の基体５１および第２の基体５２がまだ、例えばシーミング接合８のような形状の一致による結合方式に係る接合によって相互に接合していない。

【0053】

図２はさらにセルコネクター７を概略的に示し、セルコネクター７は、第１の複数２１のバッテリーセル２および／または第２の複数２２のバッテリーセル２を、導電性に直列および／または並列に相互に接続する。

【0054】

バッテリーモジュール１を形成するため、第１の基体５１と第２の基体５２が、セルコネクター７が収容されている収容空間６を形成しながら相互に接合される。
さらに、第１のハウジング要素３１および／または第２のハウジング要素３２がガイドピン７０を含み得ることが認識でき、ガイドピン７０は、第１のハウジング要素３１もしくは第２のハウジング要素３２またはさらにセルコネクター７の位置決めに役立ち得る。

【0055】

図３は、運搬用ハンドル１１を備えたバッテリーモジュール１の本発明による一実施形態を透視図で示す。
図３に示されたバッテリーモジュール１の実施形態は、図１に示した実施形態とは、とりわけバッテリーモジュール１が運搬用ハンドル１１を含むことによって異なり、運搬用ハンドル１１は、第１の基体５１と第２の基体５２との間のシーミング接合８に組み込まれている。バッテリーモジュール１はさらに、シーミング接合８によって形成されているガイドレール１２を有する。このガイド平面１２は、とりわけ、運搬用ハンドル１１が配置されている側に対して垂直に配置されている側に配置されている。

【0056】

図４は、バッテリーモジュール１の制御機構１０の第１の配置を示す。
バッテリーモジュール１は、この場合、バッテリーモジュール１の制御機構１０に接触するために形成されている電子端子１３を含む。この電子端子１３は、第１の基体５１および／または第２の基体５２に組み込まれている。電子端子１３は、とりわけプラグとして形成されていてもよい。このようなプラグは、例えば車両または充電機器に対する高電流経路の接触を可能にし、かつ例えば示していない制御機構の制御信号を転送し得る。

【0057】

バッテリーモジュール１は、この場合、電気端子１４を含む。この電気端子１４は、バッテリーモジュール１のバッテリーセル２を放電または充電するために形成されている。とりわけ、バッテリーモジュール１は第１の電気端子１４１および第２の電気端子１４２を有する。第１の電気端子１４１は、この場合、とりわけ正の電気端子であってよく、第２の電気端子１４２は、この場合、とりわけ負の電気端子であってよい。

【0058】

この第１の電気端子１４１により、例えば第１の基体５１のバッテリーセル２への電気接合が形成され得、この第２の電気端子１４２により、例えば第２の基体５２のバッテリーセル２への電気接合が形成され得る。

【0059】

制御機構１０は、電子端子１３と第１の基体５１のバッテリーセル２との間の接合または電子端子１３と第２の基体５２との間の接合を切り離すことができる。これにより、切断経路が形成されている。

【0060】

このために、図４では認識できないいくつかの半導体の複数が制御ユニット１０上に配置されていることが好ましい。これにより、とりわけ収容空間６が比較的平たく形成され得る。第１の電気端子１４１または第２の端子１４２は、第１の基体５１または第２の基体５２の側面で、第１の電気端子１４１または第２の端子１４２が制御ユニット１０に垂直に配置されているように配置されている。第１の電気端子１４１または第２の端子１４２はさらに、並列接続された第１の複数２１のバッテリーセル２または並列接続された第２の複数２２のバッテリーセル２を制御ユニット１０に接触させるそれぞれの全体セルコネクターと導電性に接合されていてもよい。

【0061】

切断経路は、とりわけ、制御ユニット１０上で、バッテリーモジュール１の両方の側面の近くに配置されているのが理想的であり、これにより、電子端子１３と、電気端子１４、とりわけ第１の電気端子１４１または第２の電気端子１４２との間の高電流接合の電流経路が比較的短く形成されている。

【0062】

このことから、とりわけ、電子端子１３が複数の側面に配置され得るという利点が生じる。とりわけ、電子端子１３が第１の側面に配置されており、かつ第１の電気端子１４１および第２の電気端子１４２が、第１の側面に垂直に配置された第２の側面に配置されている。

【0063】

電子端子１３はさらに、制御ユニット１０の変更なく、短い方の側面にも長い方の側面にも配置されていてもよい。
電気端子１４は、この場合、第１の基体５１および／または第２の基体５２に組み込まれている。

【0064】

バッテリーモジュール１の制御機構１０はさらに第１のセンサー要素１５１を含む。これに関し、１つの第１のセンサー要素１５１は、第１の複数２１のバッテリーセル２の１つのバッテリーセル２の状態変数を捕捉するために形成されている。

【0065】

バッテリーモジュール１の制御機構１０はさらに第２のセンサー要素１５２を含む。これに関し、１つの第２のセンサー要素１５２は、第２の複数２２のバッテリーセル２の１つのバッテリーセル２の状態変数を捕捉するために形成されている。

【0066】

ここで、第１のセンサー要素１５１および第２のセンサー要素１５２は、制御機構１０の向かい合う側に配置されていることに留意されたい。制御機構１０は、第２のセンサー要素１５２が認識できるよう、ここでは透き通っているように描かれている。

【0067】

バッテリーモジュール１の制御機構１０は、この場合、各々の並列の第１の系統１７１および／または各々の並列の第２の系統１７２を監視するために形成されている。図４に基づく実施形態では、とりわけ、各々の第１のセンサー要素１５１が１つの並列の第１の系統１７１を監視するために形成されており、各々の第２のセンサー要素１５２が１つの並列の第２の系統１７２を監視するために形成されている。この制御機構１０は、第１のハウジング要素３１の最大の広がり１６１または第２のハウジング要素３２の最大の広がり１６２の方向には、第１の複数２１のバッテリーセル２または第２の複数２２のバッテリーセル２を部分的にしか覆わない。これに垂直に配置された広がり１６３の方向には、制御機構１０は、第１の複数２１のバッテリーセル２または第２の複数のバッテリーセル２を完全に覆う。

【0068】

図５は、バッテリーモジュール１の制御機構１０の第２の配置を示す。
図５に示された実施形態は、図４に示された実施形態とは、電子端子１３が第１の電気端子１４１と第２の電気端子１４２との間に配置されていることによって異なる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】