CN103779519A - 用于车辆用电池模块的模块支架、电池模块以及用于安装电池模块的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆用电池模块的模块支架(100)。所述模块支架具有底板(110)，其中，所述底板(110)具有至少一个流体通道(130、135)，其中构造所述底板(110)以支承至少两个电池单池(210)。此外，所述模块支架(100)包括侧板(120)，其中，所述侧板(120)具有至少一个用于至少一个流体通道(130、135)的接头(140)，其中，所述侧板(120)的侧面的一个部分区段与所述底板(110)的边缘面连接，并且构造所述侧板(120)的侧面的另一部分区段，从而使得电池单池(210)的侧面能够贴靠在其上。

Description

用于车辆用电池模块的模块支架、电池模块以及用于安装电池模块的方法
技术领域
本发明涉及一种用于车辆用电池模块的模块支架、一种相应的电池模块以及一种用于安装电池模块的方法。 
背景技术
用于车辆的电池构造有多个彼此耦接并且串联连接的电池单池。端板沿电池单池的布置方向布置在电池的相反的端部上。在现代的混合动力车辆和／或电动车辆上，使用例如像锂离子蓄电池或NiMH蓄电池这种大功率的蓄能器。所述蓄能器的电池单池应当被均匀地冷却，以便既不会对蓄能器的功能也不会对蓄能器的功率产生不利的影响。 
文献DE60034855T2介绍了一种将多个电池模块连接成电池组的结构。 
发明内容
在这种背景下，本发明提供一种按独立权利要求所述的用于车辆用的电池模块的模块支架、用于车辆的电池模块以及用于安装电池模块的方法，有利的设计方案由各个从属权利要求和接下来的说明书得出。 
具有底部冷却装置的电池模块可以构造有固定数量的电池单池以及可缩放地构造有可变数量的电池单池。在具有固定数量的电池单池的电池模块中通过电池模块的导电连接进行缩放。在此，集成的冷却液必须同时缩放。这种类型的电池模块可以实现相对较小的结构空间和较低的重量。 
提供一种用于车辆的电池模块的模块支架，其中，所述模块支架具有以下特征： 
底板，其中，所述底板具有至少一个流体通道，并且构造所述底板以容纳至少两个电池单池；以及 
侧板，所述侧板具有与所述底板的边缘面连接的第一部分区段和构造为用于所述至少两个电池单池其中之一的侧面的背部的另一部分区段，并且其中所述侧板具有至少一个用于至少一个流体通道的接头。 
底板可以由金属材料制成。底板可以作为安装支架使用并称为冷却板或安装支架。底板在公差范围内可以矩形构成。底板内的至少一个流体通道可以作为冷却通道构成。至少一个流体通道可以导过流体构成。流体可以是冷却剂。流体通道可以用于排气。流体通道可以沿底板的主延伸方向延伸。至少一个流体通道可以这样设置，使流体可以在至少一个流体通道的平行设置和相互连接的部分区段内通流底板。在侧板上可以设有例如作为冷却接头的流体通道的接头。至少一个流体通道的至少一个接头可以是侧板内的分配通道。分配通道可以具有用于至少一个流体通道的大量流体通道的大量接头。侧板内的流体通道的接头和底板内的至少一个流体通道可以相互连接，从而流体可以从接头流动到流体通道内或相反。在底板的大量流体通道中，侧板可以具有用于底板的大量流体通道的大量接头。侧板可与底板基本上直角设置。 
在一种实施方式中，所述模块支架具有第二侧板，所述第二侧板布置在所述底板的与所述边缘面其中之一对置的另一边缘面上。侧板、底板以及第二侧板能够共同U形地布置。这种实施方式所提供的优点是，多个电池单池可以布置在底板上的两个侧板之间。由此可以实现紧凑的、机械上稳定的结构形式。 
此外，所述第二侧板也具有至少一个用于至少一个流体通道的第二接头。在这种实施方式中，流体、特别是冷却剂能够通过侧板中用于至少一个流体通道的接头流入，并且通过第二侧板中用于至少一个流体通道的接头流出。有利的是，由此底板可以取得非常好的冷却效果。 
根据一种实施方式，模块支架此外可以具有预紧板和预紧元件，所述预紧元件布置在第二侧板与预紧板之间，其中，所述预紧板基本上平行于第二侧板定向，并且构造所述预紧板，以便使得电池单池的一侧面贴靠在与预紧元件对置的侧面上。有利的是，所述预紧元件在与预紧板的共同作用下可以补偿电池单池的大公差。 
有利的是，预紧元件构造为平板弹簧，并且同时或替代地构造为预紧的板，并且同时或者替代地构造为弹生体。预紧元件由此可与不同的使用目的相匹配。 
此外，所述第二侧板构造为可倾翻的侧板。所述底板在所述底板的另一边缘面上具有用于容纳所述第二侧板的槽。在安装电池模块时，电池单池可以设置在紧贴侧板的底板上，其中，第二侧板通过例如类似于活球接头的夹紧机构，特别是通过夹紧带，螺纹连接部和同时或选择可与底板焊接连接。底板可以如 此构造，使第二侧板可以成角度装入用于容纳第二侧板的槽内并在第二操作步骤中可倾翻。 
此外，所述底板在另一边缘面上具有耦接结构。所述第二侧板在一侧面上具有与所述耦接结构相对应的耦接结构并且在对置的侧面上具有用于连接另一底板的耦接结构。并且其中所述底板和所述第二侧板通过其耦接结构连接。有利的是，可以制造具有大量电池单池的可以缩放的电池模块，其中，电池单池的数量可以是由模块支架保持的电池单池的数倍。多个模块支架可以组成一个电池模块。由此电池模块的功率可与使用目的简单配合。 
此外，所述模块支架能够具有另一底板，所述另一底板在一边缘面上具有与用于连接所述第二侧板的另一连接板的耦接结构相对应的耦接结构，并且由此与所述第二侧板连接。 
在一种实施方式中，在侧板与第二侧板之间可以布置有冷却板。所述冷却板可以将电池单池安放在冷却板的两个对置的侧面上，其中，所述冷却板与所述底板热连接。这种冷却板可以使电池单池向外散热变得容易进而有助于电池模块中均匀的热分布。在此，在两个电池单池之间始终布置有冷却板。 
提供一种用于车辆的电池模块，其中，所述电池模块具有以下特征： 
模块支架；以及 
至少两个布置在所述模块支架的底板上的电池单池。 
所提出的电池模块基于用于具有集成的冷却装置和预紧装置的电池模块的模块化的安装方案。本发明的一个方面是实现适合车辆制造业的电池模块的模块化的和可缩放的制造方案。 
提供一种用于安装车辆用的电池模块的方法，其中，所述方法具有以下步骤： 
提供一种模块支架以及至少两个电池单池；以及 
将所述至少两个电池单池布置在所述模块支架的底板上，从而所述至少两个电池单池其中之一的一侧面贴靠在所述模块支架的侧板上。 
有利的是，提供一种用于安装车辆用的电池模块的方法，以实现尤其适合车辆制造业的电池模块的模块化的和可缩放的制造方案。 
附图说明
下面借助附图示例性地对本发明进行详细解释。附图示出： 
图1是根据本发明的一个实施例的、车辆用的电池模块的模块支架； 
图2是根据本发明的一个实施例的、车辆用的电池模块200； 
图3是根据本发明的一个实施例的、车辆用的电池模块的截取区段； 
图4是根据本发明的一个实施例的、车辆用的电池模块；以及 
图5是根据本发明的一个实施例的、用于安装车辆用的电池模块的方法的流程图。 
在接下来对本发明优选的实施例的描述中，不同附图中所示的和作用类似的部件使用相同的或类似的附图标记，其中，省略了对这些元件的重复的描述。 
具体实施方式
图1示出了根据本发明的一个实施例的、用于车辆的电池模块的模块支架100。模块支架100具有底板110以及侧板120。底板110基本上构造为矩形。侧板120布置在底板110的端面上。侧板120的主面的部分区段与底板110的端面接触。侧板120基本上垂直于底板110定向。 
底板110具有至少两个构造为冷却通道的流体通道130和构造为排气通道的流体通道135。流体通道130、135基本上沿底板110的主延伸方向、也就是在侧板120与在图1中未示出的另一侧板之间定向。 
侧板120具有用于底板110的流体通道130、135中至少一个流体通道的接头140。接头140在底板110的高度上布置在侧板120的与主面邻接的侧面的边缘面上。 
根据一个实施例，如此构造底板110，从而在底板110上可以放置固定数量的电池单池(例如六块电池单池)。在此，底板限定总模块的大小。缩放(Skalierung)因此只能通过整个模块的导电连接来实现。为此，首先应当使用底板110作为安装支架，所述底板已经可选地设有冷却通道130和／或例如设置用于排气的附加通道135。在此如此构造底板110，从而使得已经设有相应冷却通道和冷却接头140的侧板120接合、例如焊接到底板110上。这种由侧板120和底板110组成的构件然后作为安装支架100使用。该实施例因此提供一种具有固定数量的电池单池和底部冷却装置的电池模块。 
图2示出了根据本发明的一个实施例的、用于车辆的电池模块200。电池模块200具有模块支架100以及四个电池单池210。模块支架100包括底板110、侧板120、第二侧板220、预紧板230以及预紧元件235。底板110和侧板120 与图1所示的实施例相对应。电池单池210中外面一个电池单池的一侧面贴靠在侧板120的朝向电池单池210的主面上。第二侧板220布置在底板110的与侧板120对置的另一端面上。预紧板230基本上平行于第二侧板220布置在侧板110、220之间。在第二侧板220与预紧板230之间布置有预紧元件235。 
四个电池单池210在底板110上布置在侧板120与预紧板230之间。电池模块200具有紧凑的、基本上矩形的结构。在第二侧板220中，在图1中示出的并且构造为排气通道的流体通道135向外引导。为此，第二侧板220具有用于流体通道135的贯通开口。第二侧板220具有用于底板110的流体通道130的接头240。在一个实施例中，通过接头140导入的流体经由流体通道130流向第二侧板220中的接头240中并且从那里排出。接头240与接头140一样布置在模块支架100的相同的侧面上。接头240同样布置在第二侧板220的侧面边缘面上，其中，侧面边缘面邻接到第二侧板220的朝向电池单池210的主面上。 
图3示出了根据本发明的一个实施例的、车辆用电池模块200的截取区段。用于车辆的在图3中所示的电池模块200基本上是在图2中已经示出的电池模块200，区别在于，底板110具有用于容纳第二侧板220的槽。构造所述槽，以便容纳第二侧板220的端部或者说侧面。对所述槽进行倒圆。第二侧板220相应地具有倒圆的、例如半圆形的边缘，所述边缘插入到所述槽中。 
类似于活球接头，在该实施例中，第二侧板220可以沿预紧板230和预紧元件235的方向翻转。在一种用于安装电池模块200的方法中，也即如图5所示，侧板220可以倾斜地插入到槽中，并且然后沿预紧板230和预紧元件235的方向翻转，随后第二侧板可以借助夹紧带、螺纹连接部和同时或者替代地焊接连接部与底板连接以及保持在一个位置中，在该位置中在与预紧元件235和预紧板230的共同作用下可以将电池单池210保持在电池模块中。 
图4示出了根据本发明的一个实施例的、用于车辆的电池模块200。在该实施例中，底板110在一边缘面上具有用于连接另一底板410或第二侧板220的耦接结构。在侧板120与第二侧板220之间，两个电池单池210布置在底板110上。 
根据该实施例，另一底板410通过第二侧板220与底板110连接。为此，第二侧板在一侧面上具有与底板110的耦接结构相对应的耦接结构，并且在与该侧面对置的侧面上具有用于连接另一底板410的耦接结构。底板和第二侧板 220的耦接结构的共同作用形成耦接部420。在该耦接部中，底板110的至少一个流体通道也可以继续通到另一底板410中。为此第二侧板具有相应的通道。 
根据一个实施例，第二侧板220可以作为用于更好地散热的隔板使用。 
根据一个实施例，第二侧板220可以视为第二电池模块的第一侧板。例如，在另一底板410上可以设置另外两个电池单池。 
在用于安装电池模块200的方法中，也即如图5所示，侧板120可以布置在底板110的边缘面上。然后将第二侧板220与底板110耦接并且与另一底板410耦接。所述耦接结构也可以耦接在底板110与另一底板410之间的至少一个流体通道130。为此在底板110、第二侧板220与另一底板410之间可以布置有密封元件。所述耦接结构在此可以构造为槽-弹簧连接部。 
在另一实施例中，图4中所示的实施例特别是可与预紧元件和预紧板组合，正如图2和3中所示那样。 
根据一个实施例，图4示出了一种具有底部冷却装置和可选的侧面冷却装置的可缩放的电池模块200。替代地，也可以如此构造安装支架，从而使得其用于一个或两个电池单池210。为此如此构造侧面部件120、220，从而使得耦接部420可以用于下个安装支架。在这里侧面部件120、220作为在电池侧面上的附加散热面使用，从而可以改善冷却功率。全部模块200的夹紧随着安装最后的侧板进行，类似于在图1至图3中所示的实施例。在此有利的是提高的冷却功率，其中冷却可以通过电池单池210的侧面进行，以及改善电池模块的可缩放性。 
图5示出根据本发明的一个实施例的、用于安装车辆电池模块的方法500。通过实施所述方法500，可以安装如图2至图4中所示的电池模块。所述方法500包括提供一种模块支架以及至少两个电池单池的步骤510以及将所述至少两个电池单池布置在所述模块支架的底板上，从而所述至少两个电池单池其中之一的一侧面贴靠在所述模块支架的侧板上的步骤520。 
换句话说，在模块安装时将电池单池装入到安装支架中。随后有选择地将如图2所示的预紧板以及有选择地将如图2所示的预紧元件装入。预紧元件例如可以作为平板弹簧、预紧的板或弹性体构成。随后将具有相应的冷却通道和／或冷却接头和密封件的第二侧板装上。在此，第二侧板可以通过夹紧机构(例如类似于活球接头，参见图3中的实施例)、夹紧带、螺纹连接部或焊接连接部 与底板连接。替代地，上置的废气收集通道可以承担夹紧侧板的作用。 
所描述的和附图中所示的实施例仅举例选择。不同的实施例可以完全或在单个特征方面相互组合。一个实施例也通过另一一实施例的特征进行补充。此外，根据本发明的方法步骤可以重复以及以不同于所介绍的顺序构成。如果一个实施例包括第一特征与第二特征之间的“和／或”联系，那么这一点应这样理解，即该实施例根据一种实施方式既具有第一特征，也具有第二特征和根据另一种实施方式，要么仅具有第一特征，要么仅具有第二特征。 

Claims (10)

1.用于车辆用电池模块(200)的模块支架(100)，其中，所述模块支架(100)具有以下特征：
底板(110)，其中，所述底板(110)具有至少一个流体通道(130、135)，并且构造所述底板以容纳至少两个电池单池(210)；以及
侧板(120)，所述侧板具有与所述底板(110)的边缘面连接的第一部分区段和构造为用于所述至少两个电池单池(210)其中之一的侧面的背部的另一部分区段，并且其中所述侧板(120)具有至少一个用于至少一个流体通道(130、135)的接头(140)。
2.按权利要求1所述的模块支架(100)，所述模块支架具有第二侧板(220)，所述第二侧板布置在所述底板(110)的与所述边缘面其中之一对置的另一边缘面上。
3.按权利要求2所述的模块支架(100)，其中，所述第二侧板(120)具有至少一个用于至少一个流体通道(130、135)的第二接头(240)。
4.按权利要求2至3中任一项所述的模块支架(100)，所述模块支架具有预紧板(230)和预紧元件(235)，其中，所述预紧元件(235)布置在所述第二侧板(220)与所述预紧板(230)之间，其中，所述预紧板(230)基本上平行于所述第二侧板(220)定向，并且构造为用于所述至少两个电池单池(210)中的另一个电池单池的侧面的另一背部。
5.按权利要求4所述的模块支架(100)，其中，所述预紧元件(235)构造为平板弹簧和／或预紧的板和／或弹性体。
6.按权利要求2至5中任一项所述的模块支架(100)，其中，所述第二侧板(220)构造为可倾翻的侧板(220)，并且所述底板(110)在所述底板(110)的另一边缘面上具有用于容纳所述第二侧板(220)的槽。
7.按权利要求2至6中任一项所述的模块支架(100)，其中，所述底板(110)在另一边缘面上具有耦接结构，并且所述第二侧板(220)在一侧面上具有与所述耦接结构相对应的耦接结构并且在对置的侧面上具有用于连接另一底板(410)的耦接结构，并且其中所述底板(110)和所述第二侧板(220)通过其耦接结构连接。
8.按权利要求7所述的模块支架(100)，所述模块支架具有另一底板(410)，所述另一底板在一边缘面上具有与用于连接所述第二侧板(220)的另一底板(410)的耦接结构相对应的耦接结构，并且由此与所述第二侧板(220)连接。
9.用于车辆的电池模块(200)，其中，所述电池模块(200)具有以下特征：
按前述权利要求中任一项所述的模块支架(100)；以及
至少两个布置在所述模块支架(100)的底板上的电池单池(210)。
10.用于安装车辆用电池模块(200)的方法(500)，其中，所述方法(500)具有以下步骤：
提供(510)按权利要求1至8中任一项所述的模块支架(100)以及至少两个电池单池(210)；以及
将所述至少两个电池单池(210)布置(520)在所述模块支架(100)的底板(110)上，从而所述至少两个电池单池(210)其中之一的一侧面贴靠在所述模块支架(100)的侧板(120)上。
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