CN103563164B - 用于车辆的电池和用于制造电池的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车辆的电池（10）。该电池具有：多个设置在电池（10）的壳体（16、18、20）中的电池单体（12）；以及用于从电池单体（12）排出热量的冷却装置（22、24）。在壳体（20）和冷却装置（22、24）之间装入材料（32），该材料在基础状态下占据第一体积，在膨胀状态下占据和第一体积相比增大的体积。通过转换到其膨胀状态的材料（32）使冷却装置（22、24）挤压电池单体（12）。此外本发明还涉及一种用于制造这种电池（10）的方法。

Description

用于车辆的电池和用于制造电池的方法

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的电池，其中在电池壳体中设置有多个电池单体。该电池具有用于从电池单体排出热量的冷却装置。在设置在壳体和冷却装置之间的空隙中装入材料，该材料在基础状态下占据第一体积，在膨胀状态下占据和第一体积相比增大的体积。通过转换到其膨胀状态的材料使冷却装置挤压电池单体。本发明还涉及一种用于制造这种电池的方法。

背景技术

DE102007010745A1描述了一种用于车辆的电池，该电池具有设置在电池壳体中的多个电池单体。在电池单体的顶端上设有具有冷却通道的导热板用于导热介质。在电池单体连接件和导热板之间设有能导热的泡沫、例如聚氨酯泡沫。这种材料被填入电池壳体中的空隙并且也使得冷却板受到在电池单体方向上起作用的压力的加载。

在DE102007010739A1中也已知，用于车辆的电池的电池单体设置在壳体中，而具有冷却通道的导热板设置在电池单体的顶端上。在此也将例如导热聚氨酯泡沫形式的填料填入电池壳体中的每个空隙中，特别是填入设置在导热板上方的电池单体连接件和和导热板之间的每个空隙中。

DE102008059097A1同样描述了一种用于车辆的电池，该电池具有多个设置在电池壳体中的电池单体，其中，在电池壳体顶盖和在上侧安装在电池单体上的冷却板之间作为保护层设有例如由泡沫材料制成的填料。然而在此冷却板不会因为填料膨胀而挤压电池单体，这是因为包括电池单体的电池单体组合结构在电池壳体顶盖中设置于顶端上并且随之使得电池壳体顶盖足够多地填充填料。填料也就被填入打开的壳体中。

US2007/0259258A1描述了一种用于车辆的电池，该电池具有壳体中的多个电池单体，其中壳体中的相应的电池单体与冷却板抵靠，该冷却板部分地穿过壳体壁。在封闭壳体中经由开口来填入泡沫、例如双组份-聚氨酯泡沫。

DE102008059953A1描述了一种用于车辆的具有冷却板的电池，该冷却板具有用于冷却液的通道。在冷却板上设有电池单体，并且电池单体和冷却板彼此通过张紧带张紧。在设置于张紧带下方的张紧板和与冷却板相对设置的电池单体端部之间设有弹性元件、例如泡沫垫或多个弹簧。该弹性元件使得电池单体挤压冷却板。

DE102007021293A1描述了一种用于电动车、燃料电池车或混合动力车的电池。组合成单电池包的单个电池单体向外由共同的塑料壳体包围。该壳体具有都是压铸制成的单侧开口的容器和封闭该容器的顶盖。为确保电池单体位置固定地、无间隙地固定在壳体内，在壳体的底部和顶盖都设有定位凸缘，定位凸缘的区域具有不同弹性。各定位凸缘的较软的区域可使电池单体的制造公差得到补偿。为冷却电池单体，在壳体中设有由冷却流加载的管路。在管路上固定了大量薄层，其起到从电池单体排出热量的作用。所述薄层形状与相应的电池单体形状相匹配，在此，各电池单体容纳在由一个或多个薄层构成的容纳室中。

DE102009004543A1描述了一种车辆电池，其具有设置在两个冷却壁之间的圆柱形单电池。在冷却壁中设有用于冷却剂的冷却通道。在电池单体之间设有由导热材料制成的型材元件，从而通过该型材元件可以在圆柱形单电池之间传递热量。拉紧装置将所述两个冷却壁拉紧在一起，从而所述冷却壁以比较大的力压向型材件和圆柱形单电池。

EP2065963A2描述了一种用于机动车的电池，其中，多个电池单体构成了一个电池组。冷却板与电池组的底部热接触。所述冷却板具有空腔，在空腔中设置有冷却管。该方形的、带有空腔的冷却板具有上侧的壁，该壁与电池组的底部抵靠。装入空腔中的塑料泡沫的膨胀使得冷却管与冷却板的上部的壁紧密接触。

在这些现有技术所公开的电池中，要使冷却装置与电池单体较好地导热接触的耗费是较大的。

发明内容

因此本发明的目的是，提供一种开头所述类型的电池，以及一种用于制造这种电池的方法，其中，以特别简单的方式使在冷却运行时良好散热。

该目的通过具有权利要求1特征的电池和具有权利要求7特征的方法来实现。本发明的具有优点的实施方案连同合乎目的的改进方式在从属权利要求中给出。

在根据本发明的电池中，在壳体和冷却装置之间装入材料，该材料在基础状态下占据第一体积，在膨胀状态下占据和第一体积相比增大的体积。通过转换到其膨胀状态的材料使冷却装置挤压电池单体。通过这种也可称作膨胀剂的材料，可以实现冷却装置在电池单体上特别好的抵靠。这又在冷却装置运行时导致由电池单体所释放出的热量的特别好的散热。

此外，将膨胀剂装入设置在壳体和冷却装置之间的空隙中是特别容易做到的，从而可以特别低耗费地制造电池。膨胀剂在装入壳体和冷却装置之间后实现的体积增大造成大的挤压压力，由此使得冷却装置与电池单体抵靠。

在此，电池壳体的至少一个壁由隔板构成，该隔板使电池单体彼此电绝缘。如果原本为分隔电位而设置的隔板同时也构成电池的壳体，那么就可以特别简单地制造电池。该隔板在此就尤其可以这样彼此相连，即：使壳体的至少一个壁相对于水和/或湿气、尤其是湿空气是气密密封的。这种气密密封例如可以通过相互粘贴隔板来得到确保。

此外根据本发明，由至少一个壁构成用于冷却装置的容纳室。那么在制造电池时，仅需要将冷却装置装入通过隔板的安装而构成的容纳室中。然后，装入容纳室中的膨胀剂使冷却装置以相应的大的挤压压力压向电池单体。

在本发明的具有优点的实施方案中，该材料设计为在其膨胀的和硬化的状态下不回缩的泡沫材料。这种例如是泡沫填料/安装黏合用泡沫（Montageschaum）的形式的泡沫材料可以被尤其简单地装入壳体和冷却装置之间。这种泡沫填料例如可以作为单组份-泡沫填料或双组份-泡沫填料而低成本地得到并且容易使用。

冷却装置优选具有至少一能由冷却剂流过的型材件。这种型材件可以通过挤压加工十分简单廉价地制造，并且在冷却装置运行过程中，使冷却剂散热十分有效。

在此，在至少一个型材件和相应的电池单体的外罩之间设置有导热膏证实是有优势的。由此可以十分好地补偿电池单体和/或冷却装置和/或壳体的制造公差。此外，导热膏促使冷却装置平面抵靠在电池单体上，并阻止在电池单体的外罩和冷却装置之间出现隔热的空气。

作为补充性方案或替代性方案，可以在型材件和电池单体的外罩之间设置有导热的粘合材料。那就不仅在冷却运行时确保热量从电池单体特别好地传递到冷却介质上，此外还确保了型材件特别可靠地支承在电池单体的外罩上。

在另一种具有优点的实施方案中，至少一个型材件由铝合金制成。这种材料起到从电池单体向冷却剂特别好地传递热量的作用。此外，由铝合金制成的型材件还具有重量轻的优点。

型材件还可以由能无损伤地弯曲的塑料制成。还可以在电池中使用至少一个由铝合金制成的型材件和至少一个由塑料制成的型材件。如果电池具有由能无损伤地变形的、尤其是弹性的塑料制成的型材件，那么在事故造成对电池加载力时，型材件受到损伤的风险特别小。也就是在加载力时，会使电池单体相对于冷却装置位移，而型材件不会裂开或折断。由此，可以极大地避免冷却剂从冷却装置溢出。

此外，在将塑料用于型材件时，由于塑料比金属导热系数低，所以会对整个电池更均匀地散热。因为在使用具有高导热系数的型材件时，冷却剂已经由设置在上游的电池单体较强烈地加热，所以对于设置在下游的电池单体而言，冷却剂和电池单体之间的温差更小，因而散热不那么有效。

在根据本发明的用于制造用于车辆的电池的方法中，在电池的壳体中设置有多个电池单体。此外，在壳体中设置有被设计用于从电池单体排出热量的冷却装置。紧接着，在设置在壳体和冷却装置之间的空隙中装入材料，在此，通过材料的体积增加使冷却装置挤压电池单体。

电池壳体的至少一个壁由隔板构成，该隔板使电池单体彼此电绝缘，其中，由至少一个壁构成用于冷却装置的容纳室，将冷却装置装入容纳室中。通过与电池单体这样抵靠的冷却装置，可以在冷却运行时十分有效地从电池单体排出热量。

对根据本发明的电池所述的优点和优选的实施方式也适用于根据本发明的用于制造电池的方法。

上面在说明书中所述的特征和特征组合以及下面在附图说明中所述的和/或在附图中单独示出的特征和特征组合不仅可以以各所述组合形式使用，还可以以其他组合形式或单个形式使用，而不脱离本发明的范围。

附图说明

本发明的其他优点、特征和细节由权利要求、下述优选实施方式的说明以及借助附图示出。其中示出：

图1示出用于为车辆储存和释放驱动能的电池的透视图；

图2示出隔板的透视图，该隔板使电池的两个电池单体彼此电绝缘；

图3示出穿过根据图1的电池的剖面图；

图4示出电池的顶盖的仰视图，该顶盖在上方封闭电池单体的由隔板构成的壳体；

图5示出根据图4的顶盖的俯视图；和

图6示出根据图1的电池另一剖视图局部。

具体实施方式

图1所示的用于车辆的电池10例如设计为锂离子电池。该电池10具有多个电池单体12，该电池单体通过由塑料制成的——也称为间隔板的——隔板14彼此电绝缘（见图6）。上述棱柱形的电池单体12构成堆垛。

通过粘结剂彼此相连的隔板14构成了电池10的壳体的侧壁16和底板18（见图2），其中容纳有电池单体12的堆垛。在由隔板14构成的壳体底板18的区域中，由隔板14构成两个通道20（见图2），其中容纳有冷却装置的两个型材件22、24（见图1）。

型材件22、24设计为能由冷却剂流过的扁管，在扁管中由散热片26构成多个彼此平行的冷却通道（见图3）。在第一型材件22上设置有冷却剂接口28，通过该接口向型材件22输入冷却剂。设置在第二型材件24上的冷却剂接口30起到将被加热的冷却剂从电池10向冷却器（未示出）输走的作用。

从图3尤其可以看出：型材件22、24的高度略小于容纳着型材件22、24的通道20的高度。在由隔板14构成的底板18和型材件22、24之间的空隙中，在通道20的区域中设置泡沫填料32。

在制造电池10时，在将型材件22、24装入通道20后将泡沫填料32装入通道20中。通过在泡沫填料32膨胀时所实现的泡沫填料32体积增加，该泡沫填料起到使型材件22、24以大的压紧力压向电池单体12的外罩的作用。该膨胀的、硬化的泡沫填料32起到持久保持大的压紧力的作用。

此外，为在型材件22、24和电池单体12之间进行公差补偿和确保特别好地、平面地传递热量，在型材件22、24和电池单体12之间设有导热膏34层。

型材件22、24可以由铝合金制成。作为选择方案，该型材件22、24也可以由柔性的、能无损伤地弯曲的塑料制成，使得即使在由于事故造成对电池10力加载时，型材件22、24也不会裂开或折断，并且不会导致冷却液从型材件22、24溢出。

此外，在将塑料用于型材件22、24时，使得从电池单体12排出热量十分均匀，这是因为由于塑料的导热系数较小，所以不会早已由——从冷却剂流过冷却剂接口28的流动方向上看——设置在上游的电池单体12向冷却剂中传递很多热量。

用于电池单体12的堆垛的壳体由设置在每两个电池单体12之间的隔板14和从端侧封闭电池单体12的堆垛的两个隔板36构成（见图1）。由固有刚性的塑料制成的隔板14、36在相应的抵靠区域38中彼此粘结（见图6）。

此外，设在抵靠区域38中的形锁合元件、例如图3所示的销40，连同利用其在隔板14、36中的相应的凹处，起到使隔板14、36彼此位置准确地设置的作用。彼此粘结的隔板14、36构成了向五个侧面气密封闭电池单体12的堆垛的壳体，并且顶盖42（见图4）在上方密封封闭壳体以抵抗水和湿气。

通过侧板44和端板46来确保壳体的接合（见图1），该侧板和底板在外周侧围绕壳体。在此，设计在尤其由弹簧钢所制成的端板46上的簧片48被导入到相应的、设置在侧板44中的夹板中。另一固定板48分布在底部并且是在两个型材件22、24之间从图1中靠前的端板46延伸至靠后的端板，并且也固定在端板46上。

拼接的隔板14构成用于设置在顶盖42上的锁止鼻52的导向滑槽50（见图3）。该锁止鼻52由弹性的密封的粘结剂粘贴在导向滑槽50中（见图4）。这样，用于电池单体12的堆垛的壳体也朝上密闭。

圆拱件54或衬套和隔板14一体形成，其穿过在侧板44中或固定板48中的相应的通过孔（见图3）。这样，该侧板44和固定板48就起到保持隔板14之间的预先固定的间距的作用（见图1）。在将圆拱件54装入通过孔中之后，将该圆拱件热压（heiβverstemmt），以便可靠夹固侧板44和固定板48。

在顶盖42中内置了汇流排56，电池单体12的电极通过该汇流排电接触。为此，可以通过螺纹件58（见图3）将汇流排56与电池单体12的电极相连。或者可以将汇流排56与电池单体12的电极焊接。通过密封件62相对于顶盖42的基体密封的保护件60起到在上方进行保护以防止湿气或水渗入螺纹件58和汇流排52的作用。

在顶盖42中还内置有导线64，通过导线检测电池单体12的电压。此外，在顶盖42中设有通道66，通过该通道导出在发生事故时从电池单体12中逸出的热的气体。通过两个内置到顶盖42中的高压接口68，可以从电池10获取电能用于车辆的驱动马达或向电池10中引入电能。

在顶盖42的设有设计为接触簧片的高压接口68端部的区域中，可以设有密封的浇铸件76（见图6）。设置在顶盖42中的电路板70（见图5）在电池10中也由保护件72向上遮盖（见图1）。

如图6所示，通过设置在端侧的隔板36中的密封环74使得冷却剂接口30密封地连接在配属于该冷却剂接口30的型材件24上。第二冷却剂接口28以类似方式连接在配属于该第二冷却剂接口的型材件22上。

Claims (7)

1.一种用于车辆的电池，具有多个设置在电池(10)的壳体中的电池单体(12)，并具有用于从所述电池单体(12)排出热量的冷却装置(22、24)，其中，在设置在壳体和冷却装置(22、24)之间的空隙中装入材料(32)，该材料在基础状态下占据第一体积，在膨胀状态下占据和第一体积相比增大的体积，其中，通过转换到其膨胀状态的材料(32)使冷却装置(22、24)挤压电池单体(12)，其特征在于，所述电池(10)壳体的至少一个壁由隔板(14、36)构成，该隔板使电池单体(12)彼此电绝缘，其中，由所述至少一个壁构成用于冷却装置(22、24)的容纳室。

2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述材料设计为在其膨胀的和硬化的状态下不回缩的泡沫材料(32)。

3.根据权利要求1或2所述的电池，其特征在于，所述冷却装置具有至少一能由冷却剂流过的型材件。

4.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，在所述至少一个型材件和相应的电池单体(12)的外罩之间设置有导热膏(34)和/或导热的粘合材料。

5.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，所述至少一个型材件由铝合金制成。

6.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，所述至少一个型材件由能无损伤地弯曲的塑料制成。

7.一种用于制造用于车辆的电池(10)的方法，在电池(10)的壳体中设置有多个电池单体(12)，在壳体中设置有被设计用于从电池单体(12)排出热量的冷却装置(22、24)，其中，在设置在壳体和冷却装置(22、24)之间的空隙中装入材料(32)，通过材料(32)的体积增加使冷却装置(22、24)挤压电池单体(12)，其特征在于，所述电池(10)壳体的至少一个壁由隔板(14、36)构成，该隔板使电池单体(12)彼此电绝缘，其中，由所述至少一个壁构成用于冷却装置(22、24)的容纳室，将冷却装置(22、24)装入所述容纳室中。