Titel

Energiespeicherabdeckungsmodul und Verfahren zur Montage eines

Energiespeicherabdeckungsmoduls

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein

Energiespeicherabdeckungsmodul, auf ein Verfahren zur Montage eines

Energiespeicherabdeckungsmoduls sowie auf ein entsprechendes

Computerprogrammprodukt.

Heutige Li-Ionen Batterien werden nach dem Stand der Technik mit einem sog. Entgasungssystem ausgestattet. Dieses hat die Funktion, dass im Fall einer Überladung oder einer Störung die bei der Zerstörung der Zelle entstehenden gesundheitsschädlichen und korrosiven Gase abzusaugen bzw. aufzunehmen. Die Gase dürfen weder in den Fahrgastraum gelangen noch sollen sie sich auf benachbarten Zellen ablagern können, um so zu einer weiteren Zerstörung anderer Zellen zu führen. Die Zellen sind daher mit einer Berstscheibe versehen, die im Falle eines Überdrucks in der Zelle zerstört wird, und das Gas auslässt. Bisher ist über der Berstscheibe eine aufwendige gefertigte Metallkappe angebracht, an die das austretende Gas aufnimmt. An den Kappen ist eine Verrohrung oder Verschlauchung ausgeführt, um das Gas des gesamten Batteriepacks zu sammeln und abzuführen. Zusätzlich werden die einzelnen Zellen spannungsüberwacht. Daher wird ein zusätzlicher Kabelbaum eingesetzt, der die Batteriekontakte mit der Überwachungssensorik verbindet und die Signale zum entsprechenden Steuergerät weiterleitet.

Im Moment werden Batterie-Module mit verschieden Anzahlen an Zellen eingesetzt, daher ist für jede Modulgröße eine eigene Entgasungseinheit und ein eigener Kabelbaum notwendig. Dies führt zu einer hohen Variantenzahl, teueren Baugruppen und erhöhtem logistischem Aufwand.

Die DE 10 2009 040 663 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Überwachung eines Energiespeichers.

Offenbarung der Erfindung

Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein

Energiespeicherabdeckungsmodul, weiterhin ein Verfahren zur Montage eines

Energiespeicherabdeckungsmoduls sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.

Die vorliegende Erfindung schafft ein Energiespeicherabdeckungsmodul zum Abdecken einer Zelle einer elektrochemischen Energiespeichereinheit, wobei das Energiespeicherabdeckungsmodul folgende Merkmale aufweist:

einen Deckel, der an einer Seite eine Aufnahmeöffnung zu einem Hohlraum zum Aufnehmen von einem aus einem elektrochemischen Energiespeicher austretenden Fluid, wobei der Deckel zumindest eine seitliche, mit dem

Hohlraum fluidisch verbundene Weiterleitungsöffnung zur Ableitung von sich in dem Hohlraum befindlichen Fluid aufweist; und

zumindest ein Verbindungselement zur Verbindung des Deckels mit einem weiteren Energiespeicherabdeckungsmodul.

Ferner schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Montage einer Energiespeicherabdeckungseinheit, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

- Fluiddichtes Verbinden zumindest eines ersten

Energiespeicherabdeckungsmoduls mittels eines Verbindungselementes des ersten Energiespeicherabdeckungsmoduls an einem zweiten

Energiespeicherabdeckungsmodul, wobei der Hohlraum des Deckels des ersten der Energiespeicherabdeckungsmodule mittels der

Weiterleitungsöffnung des ersten Energiespeicherabdeckungsmoduls fluiddurchlässig mit dem Hohlraum eines zweiten der Energiespeicherabdeckungsmodule verbunden wird, um die

Energiespeicherabdeckungseinheit zu bilden; und

Fluiddichtes Befestigen der gebildeten Energiespeicherabdeckungseinheit auf zumindest einer ersten und einer zweiten elektrochemischen

Energiespeicherzelle, sodass die Aufnahmeöffnung des ersten

Energiespeicherabdeckungsmoduls benachbart zu einer Austrittsöffnung für ein bei einem Defekt der elektrochemischen Energiespeicherzelle

austretendes Fluid angeordnet ist und sodass die Aufnahmeöffnung des zweiten Energiespeicherabdeckungsmoduls benachbart zu einer

Austrittsöffnung für ein bei einem Defekt der zweiten elektrochemischen

Energiespeicherzelle austretendes Fluid angeordnet ist.

Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem

Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung und/oder Ansteuerung von Schritten des Verfahrens nach einer vorstehend beschriebenen Ausführungsform oder einer Variante davon verwendet wird, wenn das Programmprodukt auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.

Unter einem Deckel kann ein Verschlusselement verstanden werden, welches zum Aufbringen oder Aufdrücken auf eine Zelle einer elektrochemischen

Energiespeichereinheit vorgesehen ist. Dabei kann der Deckel ausgebildet sein, um auf nur eine einzige (insbesondere nicht weiter unterteilte) Zelle der elektrochemischen Energiespeichereinheit aufgesetzt zu werden. Unter einer

Ausnehmung kann ein Hohlraum verstanden werden, der ein Fluid aus der Zelle der elektrochemischen Energiespeichereinheit über die Aufnahmeöffnung aufnehmen kann, wobei das Fluid über eine Öffnung der Zelle bei einem Defekt aus derselben entweichen kann. Unter einer Weiterleitungsöffnung kann ein Durchbruch oder eine Öffnung in einer Seitenwand der Ausnehmung oder des

Hohlraums verstanden werden, sodass die Ausnehmung oder der Hohlraum nicht nur von einer Hauptzugangsseite mit der Aufnahmeöffnung (die in verbauten Zustand des Deckels der Zelle zugewandt ist) für ein Fluid zugänglich ist, sondern dass auch ein über diese Hauptzugangsseite in die Ausnehmung (bzw. den Hohlraum) gelangtes Fluid über die Weiterleitungsöffnung in der

Seitenwand des Hohlraums auch wieder aus dem Deckel abgeführt werden kann. Unter einem Verbindungselement kann ein Element verstanden werden, das zur Fixierung des Deckels mit einem weiteren

Energiespeicherabdeckungsmodul, insbesondere einem Deckel eines weiteren Energiespeicherabdeckungsmoduls vorgesehen ist, um einen Verbund von Energiespeicherabdeckungsmodulen (d. h. einer

Energiespeicherabdeckungseinheit) zum Abdecken von mehreren Zellen einer elektrochemischen Energiespeichereinheit zu schaffen. Unter einem fluiddichten Befestigen und/oder einem fluiddichten Anordnen kann ein Aufdrücken eines Energiespeicherabdeckungsmoduls oder des Deckels des

Energiespeicherabdeckungsmoduls an einem weiteren

Energiespeicherabdeckungsmodul oder einer oder mehrerer Zellen verstanden werden, sodass beispielsweise der Decke durch eine Press- oder

Schnapphalterung an dem betreffenden weiteren

Energiespeicherabdeckungsmodul oder der betreffenden Zelle des

Energiespeichers befestigt ist.

Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass durch die

Verwendung eines oder mehrerer vorstehend genannten

Energiespeicherabdeckungsmodule oder einer Variante davon eine sehr flexible Möglichkeit besteht, einen Verbund von Energiespeicherabdeckungsmodulen in der Form einer Energiespeicherabdeckungseinheit zu bilden und so einen Energiespeicher mit einer unterschiedlichen Anzahl von Zellen sehr flexible abdecken zu können. Dabei können die einzelnen

Energiespeicherabdeckungsmodule einen hohen Standardisierungsgrad aufweisen und somit sehr kostengünstig herzustellen sein. Entsprechend der unterschiedlichen Anzahl oder Anordnungen von Zellen zu einem

Energiespeicher können dann mehrere diese hoch-standardisierten

Energiespeicherabdeckungsmodule miteinander über die Verbindungselemente gekoppelt oder verbunden werden, sodass sich eine flexible Abdeckung aller Zellen des Energiespeichers aufbauen lässt. Mit einem solchen Verbund von

Energiespeicherabdeckungsmodulen zu einer

Energiespeicherabdeckungseinheit lässt sich dann sehr einfach und

kostengünstig eine Möglichkeit schaffen, ein Fluid wie beispielsweise eine Flüssigkeit oder einem Gas bei einem Defekt einer der abgedeckten Zellen aufnehmen und ableiten zu können. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können der Deckel und das Verbindungselement einstückig aus einem Kunststoffmaterial gefertigt sein, insbesondere wobei der Deckel und das Verbindungselement durch einen Spritzgießvorgang hergestellt sind. Insbesondere sollte dabei ein

Kunststoffstoffmaterial verwendet werden, welches gegen Korrosion durch ein

Fluid aus der Zelle unempfindlich ist. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil einer besonders kostengünstigen Herstellung für das Energiespeicherabdeckungsmodul. Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei der der Deckel ferner zumindest ein Dichtungselement um die Weiterleitungsöffnung aufweist, insbesondere das an derjenigen Seite des Deckels angeordnet ist, an der sich die Öffnung befindet. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass eine fluiddichte Verbindung zwischen zwei

Energiespeicherabdeckungsmodulen beziehungsweise deren Deckeln hergestellt werden kann, sodass sichergestellt ist, dass ein Fluid aus einer der Zellen beispielsweise nicht ein einen Fahrgastraum oder eine Umgebung des

Energiespeichers außerhalb der Energiespeicherabdeckungsmodule gelangen kann und dort Beschädigungen verursacht.

Auch kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung das

Energiespeicherabdeckungsmodul ferner zumindest ein weiteres

Verbindungselement und eine weitere Weiterleitungsöffnung zur Ableitung von sich in dem Hohlraum befindlichem Fluid aufweisen, insbesondere die an einer der Weiterleitungsöffnung gegenüberliegenden Seite des Deckels angeordnet sind, insbesondere wobei die weitere Weiterleitungsöffnung mit dem Hohlraum fluidisch verbunden ist. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden

Erfindung bietet den Vorteil einer sehr flexiblen und sicheren Möglichkeit zum Herstellen einer Energiespeicherabdeckungseinheit, um mehrere Zellen des Energiespeichers zu überdecken, damit ein Fluid aus diesen Zellen nicht in eine

Umgebung gelangen kann und dort Beschädigungen hervorrufen kann. Dabei kann weiterhin ein Fluidkanal gebildet werden, der in der Lage ist, ein aus einer einzelnen Zelle austretendes Fluid an mehreren weiteren intakten Zellen vorbei zu leiten und beispielsweise an einem Ende des Fluidkanals zu sammeln und abzuführen. Günstig ist ferner eine Ausführungsform der Erfindung, bei der der Deckel zumindest eine elektrisch leitfähige Signalleitung aufweist, die zur Übertragung von zumindest einem Signal zumindest eines Sensors ausgebildet ist, wobei die Signalleitung zumindest eine Schnittstelle zur elektrischen Kontaktierung der Signalleitung von außerhalb des Deckels aufweist. Insbesondere kann dabei die

Schnittstelle an derjenigen Seite des Deckels angeordnet sein, an der die Weiterleitungsöffnung angeordnet ist, insbesondere wobei ferner zumindest ein Sensor und/oder zumindest eine Sensorschnittstelle zur Bereitstellung des Signals vorgesehen ist, der mit der Signalleitung elektrisch leitfähig verbunden oder verbindbar ist. Dabei kann insbesondere die elektrische leitfähige

Signalleitung in dem Deckel des Energiespeicherabdeckungsmoduls eingebettet oder darin vergossen sein. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass bereits in Energiespeicherabdeckungsmodul eine elektrische Signalleitung eingebettet ist, die bei einem modularen Aufbau einer Energiespeicherabdeckungseinheit sehr einfach über die Schnittstelle mit

Signalleitungen von weiteren Energiespeicherabdeckungsmodulen gekoppelt werden kann. Auf diese Weise kann ein separater Verbau einer Signalleitung entlang der Abdeckung des gesamten Energiespeichers vermieden werden, was einen zusätzlichen Arbeitsschritt und somit höhere Herstellungskosten erfordern würde.

Um besonders flexibl und einfach mehrere Signalleitungen aus mehreren Energiespeicherabdeckungsmodulen zusammenschalten zu können, kann der Deckel zumindest eine zweite Schnittstelle zur externen Kontaktierung der Signalleitung aufweisen, insbesondere wobei die zweite Schnittstelle an einer der ersten Schnittstelle gegenüberliegenden Seite des Deckels angeordnet ist.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden

Erfindung kann eine Energiespeicherabdeckungseinheit gebildet werden, die zumindest zwei Energiespeicherabdeckungsmodule beispielsweise in einer vorstehend beschriebenen Variante aufweist und die mittels zumindest eines Verbindungselementes eines ersten der Energiespeicherabdeckungsmodule fluiddicht verbunden sind, wobei der Hohlraum des Deckels eines der

Energiespeicherabdeckungsmodule mittels der Weiterleitungsöffnung des betreffenden Energiespeicherabdeckungsmoduls fluiddurchlässig mit dem

Hohlraum eines zweiten der Energiespeicherabdeckungsmodule verbunden ist. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil eines sehr flexiblen Aufbaus einer Abdeckung für den Energiespeicher aus den hoch-standardisierten Elementen oder Modulen, sodass in einer derartigen Ausführungsform die Vorteile einer günstigen Herstellung von solchen Modulen besonders zum Tragen kommen.

Auch kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung jedes der Energiespeicherabdeckungsmodule eine elektrisch leitfähige

Signalleitung aufweisen, die zur Übertragung von zumindest einem Signal zumindest eines Sensors ausgebildet ist, wobei die Signalleitungen über

Schnittstellen jedes der Energiespeicherabdeckungsmodule elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind, um einen Signalbus zu bilden. Hierdurch lässt sich mit sehr wenigen Arbeitsschritten je nach Anwendungsszenario eine flexible Abdeckung für mehrere Zellen einer Energiespeichereinheit schaffen, die neben der Möglichkeit einer Abführung von aus defekten Zellen austretendem Fluid auch die Übertragung von Signalen oder Sensorsignalen entlang der Abdeckung der Zellen ermöglicht.

Die vorliegende Erfindung schafft gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte des

erfindungsgemäßen Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern oder umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.

Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein Gerät verstanden werden, das Sensor- oder Datensignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung auf ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung als Energiespeicherabdeckungsmodul;

Fig. 2 eine perspektivische oder isometrische Darstellung eines Einzelmoduls als Energiespeicherabdeckungsmodul;

Fig. 3 eine Draufsichtdarstellung auf eine beispielhafte Verschaltung von drei Energiespeicherabdeckungsmodulen gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 4 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden

Erfindung als Verfahren zur Montage einer

Energiespeicherabdeckungseinheit.

In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren

dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche

Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.

Fig. 1 zeigt eine Schnittdarstellung auf ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung als Energiespeicherabdeckungsmodul 100. Das

Energiespeicherabdeckungsmodul 100 ist dabei vorgesehen, um eine in Fig. 1 nicht dargestellte Zelle eines elektrochemischen Energiespeichers abzudecken. Beispielsweise kann eine solche Zelle eine Batterie- bzw. Akkuzelle eines Lithiumionen-Akkumulators sein, die nicht weiter unterteilt ist und die eine definierte Öffnung mit einem Schutzverschluss aufweist, der bei einem Defekt der Batteriezelle bzw. der Akkuzelle von einem Fluid in der Zelle durchbrochen wird, sodass das Fluid aus der Zelle gelangt. Meist sind solche Fluide aggressiv und gesundheitsschädlich und greifen beispielsweise ein Material an, auf welches sie gelangen bzw. schädigen Körperteile, mit denen sie in Kontakt geraten. Um nun solche Fluide nach einem Defekt einer Zelle auffangen und gezielt ableiten zu können, wird nun das in der vorliegenden Anmeldung offenbarte Energiespeicherabdeckungsmodul 100 eingesetzt, welches die oben genannten Funktionen bietet. Das Energiespeicherabdeckungsmodul 100 (in der nachfolgenden Beschreibung auch der Einfachheit halber als Modul 100 abgekürzt bezeichnet), weist einen Hohlraum 110 in einem Deckel 1 15 auf, der über eine Aufnahmeöffnung 120 mit der Batteriezelle bzw. der Akkumulatorzelle koppelbar ist. Dabei sollte die Aufnahmeöffnung 120 (die in der Fig. 1 gestrichelt dargestellt ist) direkt über einer Zellenberstmembran der Zelle angeordnet werden, die bei einem

auftretenden Defekt der Batterie- oder Akkumulatorzelle zerstört wird und ein Fluid aus der Zelle in eine Umgebung entlässt oder freisetzt. Die

Aufnahmeöffnung 120 ist dabei an einer Hauptoberfläche 125 des Moduls 100 angeordnet, wobei diese Hautoberfläche 125 in einer Ebene über der

Zeichenebene aus Fig.1 liegt.

Der Hohlraum 1 10 ist ferner über eine erste Weiterleitungsöffnung 130 von außerhalb des Moduls für ein Fluid zugänglich bzw. ein in Hohlraum 1 10 befindliches Fluid kann über die erste Weiterleitungsöffnung 130 aus dem Modul austreten. Die erste Weiterleitungsöffnung 130 befindet sich dabei in einer anderen Wand des Deckels 115, als die Aufnahmeöffnung 120. Insbesondere befindet sich die erste Weiterleitungsöffnung 130 in einer Wand des Deckels 115, die in Bezug zur Hauptoberfläche 125 eine Seitenwand bildet, beispielsweise rechtwinklig zur Hauptoberfläche 125 angeordnet ist. Um die erste

Weiterleitungsöffnung 130 herum ist ferner ein angespritztes oder ein in den

Deckel 1 15 eingelegtes Dichtelement 135 angeordnet, welches bei einem

Zusammensetzen des Moduls 100 mit einem weiteren Modul eine fluiddichte Verbindung zwischen dem Modul 100 und dem weiteren Modul ermöglicht. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass ein Fluid, welches den Hohlraum 1 10 über die erste Weiterleitungsöffnung 130 verlässt, nicht in eine Umgebung des Moduls 100 entweichen kann, sondern in eine entsprechende

Weiterleitungsöffnung des am Modul 100 angeordneten oder befestigten weiteren Moduls eingeleitet wird.

Weiterhin ist in dem in Fig. 1 dargestellten Modul eine zweite

Weiterleitungsöffnung 140 angeordnet, die der ersten Weiterleitungsöffnung 130 gegenüberliegt bzw. in einer Wand des Deckels 1 15 angeordnet ist, die einer Wand des Deckels 115 mit der ersten Weiterleitungsöffnung 130 gegenüberliegt. Über diese zweite Weiterleitungsöffnung 140 ist ebenfalls der Hohlraum 1 10 fluiddurchlässig mit einem Äußeren des Moduls 100 gekoppelt, wobei günstigerweise die zweite Weiterleitungsöffnung 140 ebenfalls mit einer

Weiterleitungsöffnung eines in Fig. 1 nicht dargestellten weiteren Moduls gekoppelt ist und ein Fluid aus diesem weiteren Modul in den Hohlraum 110 des in Fig. 1 dargestellten Moduls 100 aufnehmen kann. Auf diese Weise kann durch eine Aneinanderschaltung von mehreren Modulen 100, wie sie beispielsweise in der Fig. 3 dargestellt sind, durch die fluidisch über die Weiterleitungsöffnungen der jeweils betreffenden Module miteinander gekoppelten Hohlräume ein Fluidkanal hergestellt werden, über den ein Fluid abgeführt werden kann, welches aus einer oder mehreren Zellen bei einem Defekt in diesem

entsprechenden Zellen austritt.

Um eine möglichst sichere und stabile Verbindung zwischen einzelnen zusammenzuschaltenden Modulen 100 herzustellen, wie sie in der Fig 1 beispielhaft dargestellt sind, kann im Bereich der ersten Weiterleitungsöffnung 130 an dem Deckel 115 seitlich ein oder mehrere Rastnase(n) 150 vorgesehen sein. Zugleich können auch einer oder mehrere Schnapphaken 160 am Deckel

1 15 angeordnet sein, beispielsweise im Bereich der zweiten

Weiterleitungsöffnung 140. Werden nun beispielsweise zwei Module 100 verbunden, wie sie in der Fig. 1 dargestellt sind, in dem beispielsweise die zweite Weiterleitungsöffnung 140 des zweiten Moduls an das Dichtelement 135 und die erste Weiterleitungsöffnung 130 des in Fig. 1 dargestellten Moduls 100 angedrückt wird, können die Rastnasen 150 des Moduls 100 in entsprechende Schnapphaken des weiteren Moduls Eingriff nehmen und so das weitere Modul mit dem Modul 100 aus Fig. 1 fixieren, wie es beispielsweise in der Fig. 3 dargestellt ist. Die Rastnase(n) 150 und die Schnapphaken 160 bilden dabei ein oder mehrere Verbindungselement(e) zur sicheren und stabilen Verbindung des

Moduls 100 mit einem weiteren Modul, wobei diese beiden Module

günstigerweise dann fluiddicht miteinander verbunden sind, um ein Entweichen des in den Hohlräumen 110 und den Weiterleitungsöffnungen 130 und 140 zu führenden Fluids zu vermeiden. Das Verbindungselement 150 bzw. 160 oder können die Verbindungselemente 150 bzw. 160 können einstückig mit dem Deckel 115 ausgeführt werden, beispielsweise in dem eine entsprechende Gussform für den Deckel 115 mit den entsprechenden Verbindungselementen 150 bzw. 160 in einem

Spritzgussverfahren mit einem Kunststoffmaterial verfügt wird. Auf diese Weise lässt sich das Modul 100 sehr kostengünstig in einer hoch-standardisierten Form herstellen, wodurch sich die Herstellungskosten einer durch die Verbindung von mehreren solcher Module 100 gebildeten Einheit reduzieren lassen. Weiterhin ist es günstig, wenn in ein solches Modul 100 eine elektrische

Signalleitung 170 eingebettet wird, an die beispielsweise bereits ein

Spannungssensor 175 zur Überwachung einer Zellenspannung des

Energiespeichers angeschlossen ist oder zumindest anschließbar ist. Auch kann an eine solche Signalleitung 170 ein Sensor 180 zur Batterie- oder

Akkumulatorüberwachung bereits angeschlossen sein oder anschließbar sein.

Ein solcher Sensor 180 kann beispielsweise eine Konzentration oder überhaupt ein Vorhandensein eines sich in den Hohlraum 110 befindlichen Fluids erfassen, wodurch ein solcher Sensor 180 einen Defekt in zumindest einer fluidisch mit dem Hohlraum 1 10 verbundenen Zelle erfassen könnte. Um bei dem

Zusammensetzen von mehreren gemäß der Fig. 1 ausgebildeten Modulen 100 einen Signalbus zu erhalten, kann die Signalleitung 170 im Bereich der ersten Weiterleitungsöffnung 130 bzw. benachbart zu einer Rastnase 150

(insbesondere zwischen der ersten Weiterleitungsöffnung 130 und der Rastnase 150) eine erste Schnittstelle 185 aufweisen, an denen die Signalleitung 170 von außerhalb des Moduls 100 elektrisch kontaktierbar ist. Über die erste

Schnittstelle lässt sich somit ein Signal von dem Sensor 175 bzw. dem Sensor 180 über die Signalleitung 170 an eine Signalleitung eines weiteren Moduls übertragen. Dabei können beispielsweise die Sensoren 175 und 180 jeweils in einer eigenen aber der Signalleitung 170 in Serie geschaltet sein. Um nun auch Signale über die Signalleitung 170 übertragen zu können, die von Sensoren eines weiteren Moduls 100 geliefert werden, sollte auch eine zweite Schnittstelle 190 vorgesehen sein, zur elektrischen Kontaktierung der Signalleitung 170 von außerhalb des Moduls 100 ausgebildet ist und die beispielsweise im Bereich der zweiten Weiterleitungsöffnung 140 bzw. des Schnapphakens 160 (genauer beispielsweise zwischen der zweiten Weiterleitungsöffnung 140 und dem

Schnapphaken 160) angeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, dass ein Signal eines Sensors eines weiteren Moduls, welches im Bereich der zweiten

Weiterleitungsöffnung 140 mit dem Modul 100 aus Fig. 1 gekoppelt ist, auch über die Signalleitung 170 des in Fig. 1 dargestellten Moduls übertragen werden kann.

Um eine möglichst große Redundanz und damit eine hohe Sicherheit bei der Übertragung von Signalen zu erreichen, kann ferner eine zur Signalleitung 170 identische weitere Signalleitung 170 (sowie entsprechende Schnittstellen 185 bzw. 190) im Modul 100 vorgesehen sein, wie sie beispielsweise in der Fig. 1 auf der rechten Seite des Deckels 115 dargestellt ist. Die Signalleitung 170 bzw. beide Signalleitungen 170 können beispielsweise schon bei der Herstellung des Moduls 100 angeordnet werden, beispielsweise indem entsprechende elektrische Leiterbahnen bzw. Sensoren in eine Gussform für die Erstellung des Moduls 100 eingelegt werden und nachher die Gussformen mit einem entsprechenden Kunststoffmaterial in einem Spritzgussverfahren gefüllt wird.

Fig. 2 zeigt einige symmetrische bzw. perspektivische Darstellung eines

Einzelmoduls, wobei eine Seitenwand mit der zweiten Weiterleitungsöffnung 140 sowie Öffnungen für die zweite(n) Schnittstelle(n) dargestellt sind. Derjenige Bereich des Moduls 100, der über die Aufnahmeöffnung 120 mit der Zelle verbunden ist, ist in Fig. 1 nicht ersichtlich, da dieser Bereich unter dem in Fig. 1 dargestellten Deckel 115 liegt.

Fig. 3 zeigt eine Schnittdarstellung in Draufsicht auf eine beispielhafte

Verschaltung von drei Energiespeicherabdeckungsmodulen zu einer

Energiespeicherabdeckungseinheit 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei ist aus der Fig. 3 gut zu erkennen, wie ein

Fluidkanal 305 durch die fluiddurchlässige Verbindung der Hohlräume 1 10 der einzelnen Module 100 entsprechend der Darstellung aus Fig. 1 über die jeweiligen Weiterleitungsöffnungen 130 bzw. 140 der betreffenden Module 100 gebildet wird, über welchen ein Fluid bei Austritt aus einer defekten Zelle über eine längere Strecke abgeleitet werden kann. Ebenfalls ist ersichtlich, dass auch die Signalleitungen 170 über die entsprechenden Schnittstellen 185 bzw. 190 zu je einem Signalbus 310 zusammengeschaltet sind, welcher Signale der

Sensoren 175 bzw. 180 der jeweiligen Module 100 weiterleiten kann. Ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist es somit, die beiden getrennten und aufwendigen Komponenten zur Entgasung und zur

Spannungsüberwachung durch ein modulares Baukastenkonzept, beispielsweise aus Kunststoff, zu ersetzen, und das ohne zusätzlichen Kabelbaum auskommen kann und durch standardisierte Komponenten an verschiedene Modulgrößen (mit unterschiedlicher Zellenzahl) anpassbar ist.

Der hier beispielhaft vorgestellte Ansatz stellt ein Baukastensystem aus

Kunststoff für die Entgasung von Zellen vor, in das die Signalleitungen und die entsprechenden Sensoren zum Condition-Monitoring integriert sind oder sein können und das aus einzelnen gleichartigen Modulen 100 aufgebaut ist. Diese Module 100 lassen sich einfach, ja nach Modulgröße, also Zellenanzahl pro Modul, kombinieren, indem sie zusammengesteckt werden. Dabei wird sowohl die der Kontakt zwischen den Signalleitungen 170 und der Medienführung 110 bzw. 305 hergestellt. An Abschlussmodulen werden diese dann herausgeführt und können mit Nachbarmodulen im Batteriepack verbunden erden. Mithilfe des hier vorgestellten Ansatzes werden nur wenige unterschiedliche Komponenten benötigt, um alle Modul- und Packgrößen für Zellen eines elektrochemischen Energiespeichers abdecken zu können, womit eine deutliche Kosteneinsparung bei den Bauteil- und Montagekosten verbunden ist.

Die entsprechenden Module 100 sind, wie in Fig. 1 zu sehen ist, in Form von Steckverbindern 150 bzw. 160 aufgebaut. Auf diese Weise können mehrere Module 100 leicht durch Schnappverbindungen 150, 160 zusammengeschalten werden und in einem Baukastensystem an beliebe Zellmodulgrößen angepasst werden. Die Länge der Module 100 richtet sich dabei an den entsprechenden Zelltyp. Die Entgasungsmodule 100 sind dabei so ausgeführt, dass sie eine möglichst gasdichte Verbindung zur Zelle bieten und hohl ausgeführt sind, sodass mehrere Module 100 zusammen einen gemeinsamen Entgasungskanal

305 entstehen lassen. Die Schnappverbindung 150, 160 presst die eingelegte oder angespritzte Dichtung 135 an das nächste Modul 100 und erzeugt so eine gasdichte Verbindung zwischen den Modulen 100. Der Kanal 305 wird am Ende eines oder mehrerer Batteriemodule, die zu einem Entlüftungssystem

zusammengeschaltet wurden, mit Endkappen verschlossen, die in den Figuren nicht dargestellt sind, die den Anschluss an die Gasabführung des Batteriegehäuses und den elektrischen Kontakt zur Überwachungselektronik gewährleistet. Zusätzlich können in dem Entgasungsmodul 100 elektrische Leitungen 170 und Sensoren 175, 180 oder nur Anschlussmöglichkeiten für Sensoren vorgesehen werden, um die Zellenüberwachung ebenfalls realisieren zu können. Die elektrische Kontaktierung kann ebenfalls in Form von

Steckverbindern 185, 190 realisiert werden. Dabei sind beliebe Sensoren 175 beispielsweise zur Spannungs- oder Temperaturüberwachung zum Anschluss oder zur Integration an/in das Modul 100 möglich.

Gemäß einer zusätzlichen Variante kann auch ein Sensor 180 in der

Gasableitung angeordnet sein, der die Temperatur oder die

Luftzusammensetzung überwacht, um einen zusätzlichen Indikator für die Beschädigung einer Batteriezelle bereitzustellen. Dies ließe sich mit geringem Aufwand in dem hier beispielhaft gezeigten Modul 100 integrieren. Die

Befestigung der der Module 100 auf den Batteriezellen oder -modulen kann ebenfalls durch eine Schnapp- und/oder Pressverbindung erfolgen (was aus Gründen der Übersichtlichkeit in den Figuren nicht näher dargestellt ist), sodass der Montageaufwand beim Montieren eines Batteriepacks sehr gering ausfällt bzw. vollständig automatisierbar ist. Die Herstellung diese Entgasungs- und Monitoring-Module 100 erfolgt vorzugsweise durch Spritzgießen. Damit sind hohe Stückzahlen zu günstigen Preisen möglich. Durch das Einlegen von Steckerkomponenten 185, 190 und Signalleitungen 170, in Form beispielsweise von Stanzgittern, direkt in das Spritzgießwerkzeug können die hochintegrierten Module 100 in einem Schuss gefertigt werden, ohne dass zusätzliche

Montageschritte erforderlich sind.

Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Verfahren 400 zur Montage einer

Energiespeicherabdeckungseinheit 300. Das Verfahren 400 umfasst einen Schritt des fluiddichten Verbindens 410 zumindest eines ersten

Energiespeicherabdeckungsmoduls mittels eines Verbindungselementes des ersten Energiespeicherabdeckungsmoduls an einem zweiten

Energiespeicherabdeckungsmodul, wobei der Hohlraum des Deckels des ersten der Energiespeicherabdeckungsmodule mittels der Weiterleitungsöffnung des ersten Energiespeicherabdeckungsmoduls fluiddurchlässig mit dem Hohlraum eines zweiten der Energiespeicherabdeckungsmodule verbunden wird, um die Energiespeicherabdeckungseinheit zu bilden. Weiterhin umfasst das Verfahren einen Schritt des fluiddichten Befestigens 420 der gebildeten

Energiespeicherabdeckungseinheit auf zumindest einer ersten und einer zweiten elektrochemischen Energiespeicherzelle, sodass die Aufnahmeöffnung des ersten Energiespeicherabdeckungsmoduls benachbart zu einer Austrittsöffnung für ein bei einem Defekt der elektrochemischen Energiespeicherzelle

austretendes Fluid angeordnet ist und sodass die Aufnahmeöffnung des zweiten Energiespeicherabdeckungsmoduls benachbart zu einer Austrittsöffnung für ein bei einem Defekt der zweiten elektrochemischen Energiespeicherzelle austretendes Fluid angeordnet ist.

Der hier vorgestellte Ansatz für die hergestellten Module 100 kann beispielsweise bei jedem Li-Ionen Batteriemodul für Elektrofahrzeuge und Hybrid-Fahrzeuge eingesetzt werden.

Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.

Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder"-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.