CN102867926B - 用于电池的模块系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于电池（2）的模块系统（1），尤其用于机动车辆的牵引电池，包括电池壳体（3）和至少一个电池模块（4，6）。在此对本发明重要的是，具有数目为n的电池单元（5）的至少一个第一电池模块（4）以及具有更多数目n+x或更少数目n-x的电池单元（5）的至少一个另外的电池模块（6）都能被安排在电池壳体（3）内。在此，至少一个第一电池模块（4）能以空间填充方式安排在电池壳体（3）内，或另外的电池模块（6）能与模块系统（1）的至少一个补偿元件（7）一起以空间填充方式安排在电池壳体（3）内。本发明还涉及根据该模块系统（1）构造的并且具有至少一个另外的电池模块（6）和至少一个补偿元件（7）的电池（2）。

Description

用于电池的模块系统

技术领域

本发明涉及一种用于电池的模块系统，更具体地是用于机动车辆的牵引电池的模块系统。本发明还涉及根据这种模块系统构造的一种电池。

背景技术

电池是一种电能存储装置，被运用于大量应用中和许多技术领域中。在这种情况下，对电池的需求和所提出的要求不断增加，特别是由于电池在混合动力车辆和电动车辆中的使用。为了存储电能或将电力提供给消耗装置，一个电池通常具有多个电池单元（Batteriezellen），这些电池单元总体上具有相同的大小和形状并且能够被安排在一个电池模块内。安排在一个电池壳体内的多个这样的电池模块因而是该电池的重要组成部分。在这种情况下，这些电池单元能够被并联或串联，该电池在必要时可以用电子控制电路来扩展。由于静态和安全工程设计的原因，特别是在用于机动车辆的电池的情况下，一个电池的这些单独电池模块优选地完全充满该电池壳体。在另一方面，为实现这样一个电池有不同的要求或概念。在这种情况下，应当特别引起注意的是一个电池模块的电池单元的数目，该数目的电池单元按需被适配成这些单独的电池单元的一种串联或并联连接。因此，举例来说，在一个电池模块的这些电池单元相互并联的情况下，偶数个电池单元与奇数个电池单元相比是更为合适的。在另一个方面，用一个另外的电池单元来增加电池单元的数目，也就是说整体上具有奇数个电池单元，会导致该电池更大的功率，这在一些特定要求中是需要的。这尤其具有的效果是存在具有不同大小的多种不同的电池模块。这些电池模块的不同大小更进一步导致了该电池壳体的一种适配的大小。在这种情况下，特别是由于上述提到的安全工程设计的原因，应当给予考虑的是确保这些电池模块优选地以一种空间填充的方式来安排在该电池壳体内。这些电池模块的不同大小因此导致了具有相应的不同尺寸的多种电池壳体。然而，具有不同尺寸的多种电池壳体是不经济的，一方面是由于较高的生产成本，另一方面是由于电池壳体周围部件的相应适配，特别是在车辆中使用的情况下。

发明内容

本发明所关注的问题是为引言中提及的这种类型的电池提供一种改进的或至少是可替代的实施方案，这种实施方案尤其具有改进的经济可行性和提升的安全性。

这个问题根据本发明是通过下述1和10的特征来解决的。下述2-9涉及多种有利的实施方案。

1.一种用于电池的模块系统，尤其用于一个机动车辆的牵引电池，

该模块系统包括一个电池壳体，

该模块系统包括至少一个第一电池模块，该第一电池模块能够被安排在该电池壳体内并具有数目为n的电池单元，

该模块系统包括至少一个另外的电池模块，该另外的电池模块同样能够被安排在该电池壳体内并且具有更多数目n+x或更少数目n-x的电池单元，

该模块系统包括至少一个补偿元件，

其中一个第一电池模块或多个第一电池模块能够以一种空间填充的方式安排在该电池壳体内，或者

其中一个另外的电池模块或多个另外的电池模块能够与至少一个补偿元件一起以一种空间填充的方式安排在该电池壳体内。

2.如前述1所述的模块系统，其特征在于该补偿元件具有一个电池单元的大小和形状。

3.如前述1或2所述的模块系统，其特征在于该补偿元件具有一个空腔，尤其是可填充的空腔，该空腔尤其至少部分地由一种气体和/或一种液体和/或一种固体来填充的。

4.如前述1至3中任一项所述的模块系统，其特征在于该补偿元件被实施为一个碰撞元件或变形元件。

5.如前述1至4中任一项所述的模块系统，其特征在于该补偿元件以弹性的方式实施和/或具有至少一个弹簧装置。

6.如前述1至5中任一项所述的模块系统，其特征在于所述单独的电池模块在该电池壳体内彼此平行安排。

7.如前述1至6中任一项所述的模块系统，其特征在于该第一电池模块具有十三个电池单元，而该另外的电池模块具有十二个电池单元。

8.如前述1至7中任一项所述的模块系统，其特征在于该第一电池模块的所述电池单元或该另外的电池模块的所述电池单元彼此并联或串联地电连接。

9.如前述1至8中任一项所述的模块系统，其特征在于所述电池模块中的至少一个电池模块的所述电池单元具有相同的形状和/或大小。

10.根据前述1至9中任一项所述的模块系统来构造的一种电池，该电池包括至少一个另外的电池模块和至少一个补偿元件。

本发明基于的总体构思是为构造电池（尤其是牵引电池）提供一种模块系统，通过这种模块系统不同的电池模块能够以一种空间填充的方式安排在总是具有同一个尺寸的电池壳体内，其中没有被这些电池模块填充的空间由至少一个补偿元件来关闭。这尤其导致了一种高的经济可行性，因为仅需要生产具有单一尺寸的电池壳体。同时，特别是，凭借标准化的电池壳体省却了对机动车辆中多种接收部的适配。根据本发明的用于这样一种电池的该模块系统包括一个电池壳体；一个第一电池模块，该第一电池模块能够被安排在该电池壳体内并具有数目为n的电池单元；以及一个另外的电池模块，该另外的电池模块具有更多数目n+x或更少数目n-x的电池单元；还以及至少一个补偿元件。具有n个电池单元的这种第一电池模块因此尤其小于具有更多数目n+x的电池单元的一个另外的电池模块，而该第一电池模块大于具有更少数目n-x的电池单元的一个另外的电池模块。在这种情况下，该第一电池模块和该第二电池模块具体地具有不同的大小和/或形状。在这种情况下，这些电池模块的不同大小是由不同数目的优选相同的电池单元所赋予的，这些电池单元被安排在这些对应的电池模块内。然而，其它原因，例如像，多种不同地实施的电池单元和/或多个电池单元在这些电池模块内的不同安排，对于这些电池模块的不同大小和/或形状也是可以想象的。该电池因此具有一个电池壳体，一个第一电池模块或多个第一电池模块以空间填充的方式安排在该电池壳体中，也就是说由该电池壳体留出的可供这些电池模块使用的空的空间被所述电池模块全部填满。可替代地，在这样一个电池壳体中，一个另外的电池模块或多个另外的电池模块能够与至少一个补偿元件一起以一种空间填充的方式来安排。在这种情况下，因此在该电池壳体内可供这些另外的电池模块使用的空的空间并未被这些另外的电池模块完全填满。这里一个空间填充的安排是通过至少一个补偿元件的安排来实现的，该至少一个补偿元件的安排填充了该电池壳体的剩余的空的空间。这种空间填充安排尤其确保了提高的安全性，因为该电池壳体内的剩余的空的空间（特别是在使用于机动车辆中并且力的作用与其相关联的情况下）会构成危害。这种用于电池的模块系统也具体地使其能实现将不同的电池模块，也就是说该第一电池模块或多个第一电池模块和该另外的电池模块或多个另外的电池模块，安排在结构上完全相同的电池壳体内。因此，包括多个第一或另外的电池模块的电池具有相同的大小和/或形状，由此尤其可实现一个这种电池的周围部件的一种统一设计。所述统一设计除了导致增加电池生产的提高的经济可行性之外还导致了相关联的周围部件的减少的生产成本，也就是说尤其减少了一个机动车辆的生产成本。

根据本发明的构思，一个实施方案包括至少一个补偿元件，该补偿元件具有一个电池单元的大小。当该电池的所有电池单元都具有相同的大小时这是特别有利的。因此，该电池壳体内的剩余的空的空间实质上具有一个电池单元的大小或多个电池单元的大小。所述剩余的空的空间现在由所述一个补偿元件/所述多个补偿元件来填充的方式为使得这些另外的电池模块与该/这些补偿元件一起以一种空间填充的方式来安排在该电池壳体内。额外地或可替代地，这样一个补偿元件具有与一个电池单元相同的形状，优选地该补偿元件的大小和形状二者都与该电池单元的大小和形状相对应。所以，这种经济可行性尤其是由于仅要生产一种类型的补偿元件，即，具有相同的大小和形状的补偿元件而增加的。然而，还可以想象多种实施方案，在这些实施方案中该补偿元件具有任何希望的形状和大小，尤其是彼此抵靠安排的多个电池单元的形状和/或大小。

根据一个进一步的实施方案，该补偿元件被实施的方式为使它具有一个空腔，尤其是一个可填充的空腔。根据条件或要求，所述空腔能够至少部分地被填充。在这种情况下，该空腔被填充以例如一种气体，尤其是填充以空气。可替代地或额外地，该空腔可以由一种液体来填充，尤其是由水来填充。一种固体也可以被安排在该空腔内。还可以想象多种实施方案，在这些实施方案中气体和/或液体和/或固体的一种混合物被安排在该空腔内。

在一个优选的实施方案中，至少一个补偿元件被实施为一种碰撞元件（Crash-Element）或变形元件。这种补偿元件因此具体地服务于保护该电池或这些电池模块和电池单元免受外部力作用，也就是说，尤其在车辆中使用的情况下更具体地免受由碰撞引起的力。因此，为此目的，该补偿元件尤其实施为一种变形元件，这就是说，该电池的所述保护是由该补偿元件的变形来确保的。

可替代地或额外地，根据一个更进一步优选的实施方案，具体的为了增加对电池的保护，该补偿元件被实施成有弹性的方式。也就是说，这种被实施为变形元件的补偿元件在力的作用下引起变形之后会回复到初始状态并且具体地恢复原始形状和/或大小。可替代地或额外地，该补偿元件具有一个弹簧装置。在这种情况下，该弹簧装置被优选地安排在该补偿元件与该电池壳体之间，这样安排的结果具体是，防止或至少减小了该补偿元件与该电池壳体之间的冲击。该弹簧装置或一个另外的弹簧装置能够替代地或额外地安排在该补偿元件与该邻近的电池模块/这些邻近的电池模块之间。这也导致防止或至少减少了该补偿元件与所述邻近的电池模块之间的碰撞。在这种情况下，该补偿元件被优选地通过弹性实施方案和/或通过该弹簧装置而预紧抵靠在该电池壳体上或抵靠在该电池模块上。

根据本发明的解决方案的一个有利的改进方案中，这些单独的电池模块被平行安排在该电池壳体内。也就是说，因此尤其是如果这些第一电池模块和/或这些另外的电池模块具有相同的形状和/或大小，那么这些电池模块的这些对应的侧面就彼此平行而延伸并且优选地是彼此抵靠而安排的。在这种情况下，这些电池模块优选地具有一个长形的平行六面体形状，其中这些对应的电池模块的长侧面是彼此平行安排的并且相邻的多个电池模块的长侧面优选地是彼此抵靠地安排的。在一个更具体的优选的实施方案中，该电池壳体也具有一个平行六面体的形状，由此可实现这些电池模块的以及（如果适合的话）这些补偿元件的一种特别简单的安装。

根据一个更进一步优选的实施方案，该第一电池模块具有十三个电池单元，而该另外的电池模块具有十二个电池单元，这些电池单元各自具有相同的形状和大小。这因此而具有的效果尤其是，该第一电池模块或多个第一电池模块能够以一种空间填充的方式安排在该电池壳体内。因此，如果该电池排他地具有多个第一电池模块，那么这些电池模块会以空间填充的方式安排在该电池壳体内而没有一个附加的补偿元件。与其相比，对于该另外的电池模块/这些另外的电池模块的这种空间填充安排而言，在该电池壳体内要提供至少一个补偿元件。在这种情况下，具有十二或十三个电池单元的多个电池模块的这种使用符合了在车辆中（尤其是在混合动力或电动车辆中）使用电池（尤其是牵引电池）的情况下的惯常实践。

不言自明的是，一个电池的这些单独的电池单元可以用任何希望的方式而彼此电连接。然而，一个电池模块的这些电池单元可以方便地并联或串联连接。在这种情况下，不同电池模块的这些电池单元可以具有不同的连接电路。也就是说，在一个电池模块或多个电池模块被连接成并联的同时，一个另外的电池模块/多个另外的电池模块可以连接成串联。此外，一个电池模块的一个电池单元或多个电池单元可以如所希望地电连接至一个其它的电池模块或多个其它的电池模块的一个电池单元或多个电池单元。

应当指出的是，不仅这种用于电池的模块系统，而且根据这种模块系统构造的并且具有至少一个另外的电池模块和至少一个补偿元件的一种电池都属于本发明的范畴。应当进一步指出的是，这种电池也可以具有其它部件而不脱离本发明的范畴。作为这种电池的其它部件的一个实例，在此应当注意到的是电路，更具体的是电子控制电路。

由从属的权利要求、附图和通过参考附图而对多个图示进行的相关联的说明中，本发明更进一步的重要特征和优点将变得清晰。

不言自明的是，以上提及的这些特征以及以下将要解释的特征不仅可以被用在所对应地指明的组合中，也可以用在其它的组合中或者以它们自身来使用而不脱离本发明范围。

附图说明

本发明优选的示例性实施方案被展示在附图中并且在以下说明中更详细地解释，其中相同的附图标记表示相同或类似或功能上相同的结构部件。

在这些附图中，在各自情况下示意性地表示了：

图1示出了一个模块系统的平面图，以及

图2和图3对应地示出了根据该模块系统构建的电池的两个实施方案的平面图。

具体实施方式

根据图1，一个用于电池2的模块系统1包括一个电池壳体3和一个具有数目为n的电池单元5的第一电池模块4，其中该示出的第一电池模块4具有数目为

n=13

的电池单元5。此外，该模块系统1包括至少一个另外的电池模块6，该另外的电池模块具有数目更多的n+1或数目更少的n-1的电池单元5，其中该示出的另外的电池模块6具有数目为

n=13-1=12

的电池单元5。此外，该模块系统1具有至少一个补偿元件7，该补偿元件形成为一个形变元件。这些电池模块4，6的这些电池单元5另外具有相同的平行六面体的形状和相同的大小。这些电池单元5在该电池模块4，6内沿着一个被标识为R的方向彼此抵靠安排的方式为相邻的电池单元5的对应地具有相同大小的侧面彼此形成接触。因此，这些对应的电池模块4，6具有一种长形的平行六面体形状。这些电池模块4，6因此各自具有多个长侧面8和多个短侧面9。凭借这些单独的电池单元5的相同大小和形状，该另外的电池元件6是沿着该长侧边8以一个电池单元5的尺寸沿着所述方向R而更短的。该补偿元件7具有与这样的一个电池单元5相同的大小和形状。该电池壳体3被实施为一个平行六面体的形状并且通过这些侧壁10’，10”包围一个空的空间11。在这种情况下，在如图1-3所示的所述电池壳体3的情况中，两个相对的侧壁10’比另外两个相对的侧壁10”更长。此外，该电池壳体3的这些较短侧壁10”具有这些电池模块4，6之一的短侧面9的长度的8倍。此外，所述电池模块4，6、补偿元件7和该电池壳体3的该空的空间11具有沿着一个垂直于图的平面的方向的相同的尺寸。这些电池模块4，6、补偿元件7和该电池壳体3的空的空间11因此具体地具有相同的深度。

根据本发明，这些电池模块4，6和补偿元件7能够被安排在电池壳体3内。在这种情况下，图2示出了通过模块系统1的辅助而构造的一个电池2的一个可能的实施方案。在这种情况下，八个平行地安排的第一电池模块4填充电池壳体3的整个空的空间11。为此目的，这些第一电池模块4的这些长侧面8被安排为平行于电池壳体3的这些长侧壁10’，其结果是这些第一电池模块4的短侧面9被安排为平行于电池壳体3的这些短侧壁10”。此外，相邻的第一电池模块4的这些相对的长侧面8彼此产生接触，同时这些第一电池模块4的这些短侧面9与电池壳体3的这些短侧壁10”产生接触。这些第一电池模块4因此被以空间填充的方式安排在电池壳体3内。

图3示出了根据该模块系统1构造的一个电池2的一个另外的实施方案。与图2示出的电池2相比，图3中的电池2排他地具有多个另外的电池模块6，更精确地是8个另外的电池模块6。在这种情况下，这些另外的电池模块6同样也平行地安排，其中这些另外的电池模块6的长侧面8被安排为平行于电池壳体3的这些长侧壁10’并且与相邻第一电池模块4的相对的长侧面8产生接触。此外，所有的另外的电池模块6的这些相邻的短侧面9都被安排为抵靠在电池壳体3的这些短壁10”中的一个上，这样使得沿着电池壳体3的所述相对的短侧壁10”出现一个剩余的空的空间12，这个剩余的空的空间12具有垂直于方向R彼此挨靠安排的8个电池单元5的尺寸。在剩余的空的空间12内的这种八个相邻并且对应地安排的补偿元件7的安排因此具有的效果是电池壳体3的空的空间11完全被填满。这八个另外的电池模块6和这八个补偿元件7因此被以一种空间填充的方式安排在电池壳体3内。

根据本发明的模块系统1因此使之能够尤其使用相同的电池壳体3来构造包括至少一个第一电池模块4的电池，和包括至少一个另外的电池模块6以及至少一个补偿元件7的电池。

Claims (14)

1.一种用于电池(2)的模块系统(1)，

该模块系统(1)包括一个电池壳体(3)，

该模块系统(1)包括至少一个第一电池模块(4)，该第一电池模块(4)能够被安排在该电池壳体(3)内并具有数目为n的电池单元(5)，

该模块系统(1)包括至少一个另外的电池模块(6)，该另外的电池模块(6)同样能够被安排在该电池壳体(3)内并且具有更多数目n+x或更少数目n-x的电池单元(5)，

该模块系统(1)包括至少一个补偿元件(7)，

其中一个第一电池模块(4)或多个第一电池模块(4)能够以一种空间填充的方式安排在该电池壳体(3)内，并且由该电池壳体(3)留出的可供所述第一电池模块(4)使用的空的空间被所述第一电池模块(4)全部填满，或者

其中一个另外的电池模块(6)或多个另外的电池模块(6)能够与至少一个补偿元件(7)一起以一种空间填充的方式安排在该电池壳体(3)内，其中在该电池壳体(3)内可供所述另外的电池模块(6)使用的空的空间并未被所述另外的电池模块(6)完全填满，该至少一个补偿元件(7)填充了该电池壳体(3)的剩余的空的空间。

2.如权利要求1所述的模块系统(1)，其特征在于该补偿元件(7)具有一个电池单元(5)的大小和形状。

3.如权利要求1或2所述的模块系统(1)，其特征在于该补偿元件(7)具有一个空腔。

4.如权利要求1或2所述的模块系统(1)，其特征在于该补偿元件(7)被实施为一个碰撞元件或变形元件。

5.如权利要求1或2所述的模块系统(1)，其特征在于该补偿元件(7)以弹性的方式实施。

6.如权利要求1或2所述的模块系统(1)，其特征在于所述第一电池模块(4)和所述另外的电池模块(6)在该电池壳体(3)内彼此平行安排。

7.如权利要求1或2所述的模块系统(1)，其特征在于该第一电池模块(4)具有十三个电池单元(5)，而该另外的电池模块(6)具有十二个电池单元(5)。

8.如权利要求1或2所述的模块系统(1)，其特征在于该第一电池模块(4)的所述电池单元(5)或该另外的电池模块(6)的所述电池单元(5)彼此并联或串联地电连接。

9.如权利要求1或2所述的模块系统(1)，其特征在于所述第一电池模块(4)和所述另外的电池模块(6)中的至少一个电池模块的所述电池单元(5)具有相同的形状和/或大小。

10.如权利要求1所述的模块系统(1)，其特征在于所述模块系统(1)是用于一个机动车辆的牵引电池的模块系统。

11.如权利要求3所述的模块系统(1)，其特征在于该空腔是可填充的空腔。

12.如权利要求11所述的模块系统(1)，其特征在于该空腔至少部分地是由一种气体和/或一种液体和/或一种固体来填充的。

13.如权利要求1或2所述的模块系统(1)，其特征在于该补偿元件(7)具有至少一个弹簧装置。

14.根据如权利要求1至13中任一项所述的模块系统(1)来构造的一种电池(2)，该电池(2)包括至少一个另外的电池模块(6)和至少一个补偿元件(7)。