DE-102020007267-B4 - Lithiumionenbatterievorrichtung für ein Fahrzeug

Abstract

Lithiumionenbatterievorrichtung für ein Fahrzeug, umfassend: eine Einhausung (11); eine Batteriezelle (12), die im Inneren der Einhausung (11) untergebracht ist; und ein benachbartes Element, das benachbart zu der Batteriezelle (12) und auf einer Hinterseite hiervon in einer Fahrzeuglängsrichtung vorgesehen ist, wobei die Batteriezelle (12) umfasst: ein Zellengehäuse (25), einen Elektrodenkörper (30), der im Inneren des Zellengehäuses (25) untergebracht ist, und ein Paar von Anschlüssen (26A, 26B), die an einer Fläche (25f) des Zellengehäuses (25) vorgesehen sind, wobei das Zellengehäuse (25) eine erste Hauptfläche und eine zweite Hauptfläche beinhaltet, die jeweils ein größeres Flächenmaß als die Fläche (25f), an der das Paar von Anschlüssen (26A, 26B) vorgesehen sind, aufweisen, wobei die erste Hauptfläche und die zweite Hauptfläche in der Fahrzeuglängsrichtung zueinander weisen, wobei die zweite Hauptfläche auf der Hinterseite der ersten Hauptfläche in der Fahrzeuglängsrichtung angeordnet ist, wenigstens zwei spaltbildende Abschnitte (15), die jeweils ein kleineres Flächenmaß als das Flächenmaß der zweiten Hauptfläche aufweisen und die eine spezifizierte Dicke (H) in der Fahrzeuglängsrichtung aufweisen, zwischen der zweiten Hauptfläche und dem benachbarten Element angeordnet sind, wobei die wenigstens zwei spaltbildenden Abschnitte (15) beabstandet voneinander in einer Zwischenanschlussrichtung der Batteriezelle (12) vorgesehen sind, und wobei die Batteriezelle (12) des Weiteren ein Paar von Kollektoren (33, 34) umfasst, die den Elektrodenkörper (30) und das Paar von Anschlüssen (26A, 26B) im Inneren des Zellengehäuses (25) verbinden, und die zwei spaltbildenden Abschnitte (15) derart positioniert sind, dass die zwei spaltbildenden Abschnitte (15) mit dem Paar von Kollektoren (33, 34) bei einer Ansicht in einer Fahrzeuglängsrichtung nicht überlappen, und wobei die erste Hauptfläche des Zellengehäuses (25) eine konkave Nut (27) aufweist, die zwischen den zwei spaltbildenden Abschnitten (15) positioniert ist und die sich in einer Richtung senkrecht zu der Zwischenanschlussrichtung der Batteriezelle (12) erstreckt.

Inventors

• Wataru Masuda
• Teruhiko Hanaoka
• Toshiki Takahashi
• Chikara Kawamura
• Masanori Honda

Assignees

• MAZDA MOTOR CORPORATION

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20201127

Priority Date

20191227

Claims (9)

1. Lithiumionenbatterievorrichtung für ein Fahrzeug, umfassend: eine Einhausung (11); eine Batteriezelle (12), die im Inneren der Einhausung (11) untergebracht ist; und ein benachbartes Element, das benachbart zu der Batteriezelle (12) und auf einer Hinterseite hiervon in einer Fahrzeuglängsrichtung vorgesehen ist, wobei die Batteriezelle (12) umfasst: ein Zellengehäuse (25), einen Elektrodenkörper (30), der im Inneren des Zellengehäuses (25) untergebracht ist, und ein Paar von Anschlüssen (26A, 26B), die an einer Fläche (25f) des Zellengehäuses (25) vorgesehen sind, wobei das Zellengehäuse (25) eine erste Hauptfläche und eine zweite Hauptfläche beinhaltet, die jeweils ein größeres Flächenmaß als die Fläche (25f), an der das Paar von Anschlüssen (26A, 26B) vorgesehen sind, aufweisen, wobei die erste Hauptfläche und die zweite Hauptfläche in der Fahrzeuglängsrichtung zueinander weisen, wobei die zweite Hauptfläche auf der Hinterseite der ersten Hauptfläche in der Fahrzeuglängsrichtung angeordnet ist, wenigstens zwei spaltbildende Abschnitte (15), die jeweils ein kleineres Flächenmaß als das Flächenmaß der zweiten Hauptfläche aufweisen und die eine spezifizierte Dicke (H) in der Fahrzeuglängsrichtung aufweisen, zwischen der zweiten Hauptfläche und dem benachbarten Element angeordnet sind, wobei die wenigstens zwei spaltbildenden Abschnitte (15) beabstandet voneinander in einer Zwischenanschlussrichtung der Batteriezelle (12) vorgesehen sind, und wobei die Batteriezelle (12) des Weiteren ein Paar von Kollektoren (33, 34) umfasst, die den Elektrodenkörper (30) und das Paar von Anschlüssen (26A, 26B) im Inneren des Zellengehäuses (25) verbinden, und die zwei spaltbildenden Abschnitte (15) derart positioniert sind, dass die zwei spaltbildenden Abschnitte (15) mit dem Paar von Kollektoren (33, 34) bei einer Ansicht in einer Fahrzeuglängsrichtung nicht überlappen, und wobei die erste Hauptfläche des Zellengehäuses (25) eine konkave Nut (27) aufweist, die zwischen den zwei spaltbildenden Abschnitten (15) positioniert ist und die sich in einer Richtung senkrecht zu der Zwischenanschlussrichtung der Batteriezelle (12) erstreckt.
2. Lithiumionenbatterievorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1 , des Weiteren umfassend: eine zusätzliche Batteriezelle (12), die auf der Hinterseite der Batteriezelle (12) in der Fahrzeuglängsrichtung vorgesehen ist, und ein zusätzliches benachbartes Element, das benachbart zu der zusätzlichen Batteriezelle (12) und auf der Hinterseite hiervon in der Fahrzeuglängsrichtung vorgesehen ist, wobei ein zusätzlicher spaltbildender Abschnitt (15), der eine kleinere Dicke (H) in der Fahrzeuglängsrichtung als die Dicke (H) der zwei spaltbildenden Abschnitte (15) in der Fahrzeuglängsrichtung aufweist, zwischen der zusätzlichen Batteriezelle (12) und dem zusätzlichen benachbarten Element vorgesehen ist.
3. Lithiumionenbatterievorrichtung für ein Fahrzeug, umfassend: eine Einhausung (11); eine Batteriezelle (112), die im Inneren der Einhausung (11) untergebracht ist; und ein benachbartes Element, das benachbart zu der Batteriezelle (112) und auf einer Vorderseite hiervon in einer Fahrzeuglängsrichtung vorgesehen ist, wobei die Batteriezelle (112) umfasst: ein Zellengehäuse (125), einen Elektrodenkörper (30), der im Inneren des Zellengehäuses (125) untergebracht ist, und ein Paar von Anschlüssen (126A, 126B), die an einer Fläche (125f) des Zellengehäuses (125) vorgesehen sind, wobei das Zellengehäuse (125) eine erste Hauptfläche und eine zweite Hauptfläche beinhaltet, die jeweils ein größeres Flächenmaß als die Fläche (125f), an der das Paar von Anschlüssen (126A, 126B) vorgesehen ist, aufweisen, und wobei die erste Hauptfläche und die zweite Hauptfläche in der Fahrzeuglängsrichtung zueinander weisen, wobei die zweite Hauptfläche auf der Vorderseite der ersten Hauptfläche in der Fahrzeuglängsrichtung angeordnet ist, wenigstens zwei spaltbildende Abschnitte (15), die jeweils ein kleineres Flächenmaß als das Flächenmaß der zweiten Hauptfläche aufweisen und die eine spezifizierte Dicke (H) in der Fahrzeuglängsrichtung aufweisen, zwischen der zweiten Hauptfläche und dem benachbarten Element angeordnet sind, wobei die wenigstens zwei spaltbildenden Abschnitte (15) beabstandet voneinander in einer Zwischenanschlussrichtung der Batteriezelle (12) vorgesehen sind, und wobei die Batteriezelle (112) des Weiteren ein Paar von Kollektoren (33, 34) umfasst, die den Elektrodenkörper (30) und das Paar von Anschlüssen (126A, 126B) im Inneren des Zellengehäuses (125) verbinden, und die zwei spaltbildenden Abschnitte (15) derart positioniert sind, dass die zwei spaltbildenden Abschnitte (15) mit dem Paar von Kollektoren (33, 34) bei einer Ansicht in der Fahrzeuglängsrichtung nicht überlappen, und wobei die erste Hauptfläche des Zellengehäuses (125) eine konkave Nut (127) aufweist, die zwischen den zwei spaltbildenden Abschnitten (15) positioniert ist und sich in einer Richtung senkrecht zu der Zwischenanschlussrichtung der Batteriezelle (112) erstreckt.
4. Lithiumionenbatterievorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 3 , des Weiteren umfassend: eine zusätzliche Batteriezelle (112), die auf der Vorderseite der Batteriezelle (112) in der Fahrzeuglängsrichtung vorgesehen ist, und ein zusätzliches benachbartes Element, das benachbart zu der zusätzlichen Batteriezelle (112a) und auf der Hinterseite hiervon in der Fahrzeuglängsrichtung vorgesehen ist, wobei ein zusätzlicher spaltbildender Abschnitt (15), der eine kleinere Dicke (H) in der Fahrzeuglängsrichtung als die Dicke (H) der zwei spaltbildenden Abschnitte (15) aufweist, zwischen der zusätzlichen Batteriezelle (112) und dem zusätzlichen benachbarten Element vorgesehen ist.
5. Lithiumionenbatterievorrichtung für ein Fahrzeug, umfassend: eine Einhausung (111); eine Batteriezelle (212), die im Inneren der Einhausung (111) untergebracht ist; und ein benachbartes Element, das benachbart zu der Batteriezelle (212) und auf einer Innenseite hiervon in einer Fahrzeugbreitenrichtung vorgesehen ist, wobei die Batteriezelle (212) umfasst: ein Zellengehäuse (225), einen Elektrodenkörper (30), der im Inneren des Zellengehäuses (225) untergebracht ist, und ein Paar von Anschlüssen (226a, 226B), die an einer Fläche (225f) des Zellengehäuses (225) vorgesehen sind, wobei das Zellengehäuse (225) eine erste Hauptfläche und eine zweite Hauptfläche beinhaltet, die jeweils ein größeres Flächenmaß als die Fläche (225f), an der das Paar von Anschlüssen (226A, 226B) vorgesehen sind, aufweisen und in der Fahrzeugbreitenrichtung zueinander weisen, wobei die zweite Hauptfläche auf der Innenseite der ersten Hauptfläche in der Fahrzeugbreitenrichtung angeordnet ist, wenigstens zwei spaltbildende Abschnitte (15), die jeweils ein kleineres Flächenmaß als das Flächenmaß der zweiten Hauptfläche aufweisen und eine spezifizierte Dicke (H) in der Fahrzeugbreitenrichtung aufweisen, zwischen der zweiten Hauptfläche und dem benachbarten Element angeordnet sind, wobei die wenigstens zwei spaltbildenden Abschnitte (15) beabstandet voneinander in einer Zwischenanschlussrichtung der Batteriezelle (212) angeordnet sind, und wobei die Batteriezelle (212) des Weiteren umfasst: ein Paar von Kollektoren (33, 34), die den Elektrodenkörper (30) und das Paar von Anschlüssen (226A, 226B) im Inneren des Zellengehäuses (225) verbinden, und die zwei spaltbildenden Abschnitte (15) derart positioniert sind, dass die zwei spaltbildenden Abschnitte (15) mit dem Paar von Kollektoren (33, 34) bei einer Ansicht in der Fahrzeugbreitenrichtung nicht überlappen, und wobei die erste Hauptfläche des Zellengehäuses (225) eine konkave Nut (227) aufweist, die zwischen den zwei spaltbildenden Abschnitten (15) positioniert ist und sich in einer Richtung senkrecht zu der Zwischenanschlussrichtung der Batteriezelle (212) erstreckt.
6. Lithiumionenbatterievorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 5 , des Weiteren umfassend: eine zusätzliche Batteriezelle (212), die auf der Außenseite der Batteriezelle (212) in der Fahrzeugbreitenrichtung vorgesehen ist, und ein zusätzliches benachbartes Element, das benachbart zu der zusätzlichen Batteriezelle (212) und auf der Innenseite hiervon in der Fahrzeugbreitenrichtung vorgesehen ist, wobei eine zusätzlicher spaltbildender Abschnitt (15), der eine kleinere Dicke (H) in der Fahrzeugbreitenrichtung als die Dicke (H) der zwei spaltbildenden Abschnitte in der Fahrzeugbreitenrichtung aufweist, zwischen der zusätzlichen Batteriezelle (212) und dem zusätzlichen benachbarten Element vorgesehen ist.
7. Fahrzeug, umfassend die Lithiumionenbatterievorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2 , wobei die Lithiumionenbatterievorrichtung derart angeordnet ist, dass die erste Hauptfläche des Zellengehäuses (15) zur Fahrzeugvorderseite weist.
8. Fahrzeug, umfassend die Lithiumionenbatterievorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 4 , wobei die Lithiumionenbatterievorrichtung derart angeordnet ist, dass die erste Hauptfläche des Zellengehäuses (125) zur Fahrzeughinterseite weist.
9. Fahrzeug, umfassend die Lithiumionenbatterievorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 6 , wobei die Lithiumionenbatterievorrichtung derart angeordnet ist, dass die erste Hauptfläche des Zellengehäuses (225) zur Fahrzeugaußenseite weist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lithiumionenbatterievorrichtung für ein Fahrzeug. Eine Lithiumionenbatterie ist eine sekundäre Batterie, die ein Laden/Entladen vornimmt, indem sie Lithiumionen zwischen einer positiven Elektrode und einer negativen Elektrode transferiert. Ihre Eigenschaften sind eine hohe Energiedichte, eine hohe Lade-/Entladeeffizienz und dergleichen. Derartige Lithiumionenbatterien werden allgemein als Leistungsquellen für Fahrzeuge und insbesondere für elektrische Kraftfahrzeuge oder hybride Kraftfahrzeuge verwendet. An einer Lithiumionenbatterie können jedoch Maßnahmen zur Verbesserung der Sicherheit umgesetzt werden, da ein brennbares organisches Lösungsmittel als Elektrolyt verwendet wird. Insbesondere ist es notwendig, ausreichende Maßnahmen für die in ein Fahrzeug eingebaute Lithiumionenbatterie umzusetzen, damit die Batterie auch bei einem Fahrzeugaufprall nicht einfach so bricht. Entsprechend werden bei modernen Fahrzeugen Maßnahmen der Verwendung einer Batterieeinhausung, die eine feste Struktur aufweist, oder dergleichen umgesetzt, um eine verbesserte Sicherheit zu gewährleisten. Die offengelegte Veröffentlichung des japanischen Patentes JP 4 714 988 B2 schlägt eine Struktur vor, bei der verhindert wird, dass die Temperatur einer Batterie übermäßig hoch wird. Insbesondere umfasst eine in dieser Patentdruckschrift offenbarte Batterievorrichtung mehrere Batteriezellen in Form von flachen Platten, die in einer Reihe in einer Dickenrichtung (in der vorliegenden Druckschrift als Batteriemodul bezeichnet) stehen, und eine Einhausung (ein unteres Gehäuse und eine Batterieabdeckung), die die Batteriezelle unterbringt. Ein Lufteinlasskanal, durch den von einem luftzuleitenden Ventilator zugeleitete Luft eingeleitet wird, und ein Luftauslasskanal, durch den Luft abgeleitet wird, sind mit der Einhausung gekoppelt. Die Batteriezellen sind im Inneren der Einhausung derart befestigt, dass die Batteriezellen voneinander beabstandet sind. Die Luft, die von dem luftzuleitenden Ventilator in die Einhausung eingeleitet wird, gelangt durch einen Spalt zwischen benachbarten Batteriezellen und wird sodann aus dem Gehäuse abgeleitet. Diese Luft, die im Inneren des Gehäuses fließt, kühlt die Batteriezellen, damit verhindert wird, dass die Temperatur der Batteriezellen übermäßig hoch wird. Entsprechend wird die Sicherheit der Batterievorrichtung verbessert. Im Zusammenhang mit der vorliegenden und anderen Erfindungen ist, um die Sicherheit einer Lithiumionenbatterievorrichtung weiter zu verbessern, ein Phänomen analysiert worden, das in einem Fall auftritt, in dem eine Last in die Batteriezellen eingeleitet wird. Das Phänomen, das auftreten kann, wenn eine Last in die Batteriezellen eingeleitet wird, äußert sich darin, dass ein Elektrodenkörper im Inneren einer jeden Zelle beschädigt wird und dadurch unerwünschterweise ein Kurzschluss verursacht wird. Entsprechend wurden Analysen unter der Maßgabe durchgeführt, eine derartige Beschädigung des Elektrodenkörpers (Kurzschluss) zu verhindern. Als Ergebnis hat man herausgefunden, dass sogar dann, wenn eine Last eingeleitet wird, die ausreichend hoch ist, um ein die Kontur der Batteriezelle bildendes Zellengehäuse zu verformen, der Elektrodenkörper im Inneren des Zellengehäuses gegebenenfalls nicht gleichmäßig beschädigt wird. Mit anderen Worten, es ist möglich, das Zellengehäuse zu verformen und dabei den Elektrodenkörper vor einer Beschädigung zu schützen. In einem Fall, in dem beispielsweise das Zellengehäuse derart gequetscht wird, dass die Dicke des Zellengehäuses stark verringert wird, kann eine Beschädigung des Elektrodenkörpers ohne Weiteres auftreten. Sogar dann, wenn das Zellengehäuse verformt wird, wird in einem Fall, in dem die Verformung auf eine Weise erfolgt, dass die Dicke des Zellengehäuses im Wesentlichen erhalten bleibt, eine Beschädigung des Elektrodenkörpers gegebenenfalls nicht einfach so verursacht. In diesem Zusammenhang ist Raum für Verbesserungen bei der in der vorbeschriebenen Patentdruckschrift offenbarten Batterievorrichtung vorhanden. Dies bedeutet, dass aufgrund dessen, dass die in der Patentdruckschrift offenbarten Batteriezellen derart in einer Reihe in der Dickenrichtung stehen, dass sie voneinander beabstandet sind, in einem Fall, in dem eine Last in die auf einer Endseite positionierte Batteriezelle eingeleitet wird, die Batteriezelle, die die eingeleitete Last aufgenommen hat, gegen die benachbarte Batteriezelle gedrückt und sodann gequetscht wird. Es besteht ein Problem dahingehend, dass die Dicke des Zellengehäuses stark verringert werden kann. Diese starke Verringerung der Dicke (Quetschung des Zellengehäuses) kann eine Beschädigung des Elektrodenkörpers und das Auftreten eines Kurzschlusses verursachen. DE 11 2015 001 916 T5 beschreibt ein Elektrizitätsspeichersystem, umfassend eine Vielzahl von Elektrizitätsspeicherelementen, ein Trennbauteil, ein Paar Endplatten und eine Vielzahl von Kopplungsbauteilen. Das Ge