CN104822557B - 具有蓄电池模块保护罩的蓄电池模块以及用于制造蓄电池模块的蓄电池模块保护罩的方法 - Google Patents

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Abstract

按照本发明提供一种蓄电池模块(50)，该蓄电池模块包括：至少一个蓄电池单元(40)，其具有两个蓄电池单元端子(11、12)。此外蓄电池模块(50)还包括与所述蓄电池模块(50)可连接的蓄电池模块保护罩(30)，用于保护蓄电池模块(50)的至少一部分。导电路径(13)集成到所述蓄电池模块保护罩(30)中，所述导电路径与至少一个传感器可导电连接。此外提供一种用于制造蓄电池模块的蓄电池模块保护罩的方法。

Description

具有蓄电池模块保护罩的蓄电池模块以及用于制造蓄电池模 块的蓄电池模块保护罩的方法
技术领域
本发明涉及一种具有蓄电池模块保护罩的蓄电池模块，其中，用于传感器的导电路径集成到所述蓄电池模块保护罩中，以及涉及一种用于制造蓄电池模块的蓄电池模块保护罩的方法。
背景技术
蓄电池特别是锂离子蓄电池是可再充电的蓄能器，蓄电池的应用例如广泛流行于手机、膝上型电脑、便携式消费装置以及混合动力或电动车辆。基于在近年来观察的趋势值得期望的是，在将来越来越多的新式蓄电池或蓄电池系统投入应用，对蓄电池或蓄电池系统提出了越来越高的要求。除了要确保的高度安全性以及可靠性之外，基于在蓄电池中变得越来越小的可用空间或者基于蓄电池或者蓄电池系统的允许的重量也总是产生了更高的要求。此外蓄电池或蓄电池系统必须在制造中是经济或成本有利的。
此外对于现有技术已知所谓的硬盒蓄电池单元或者具有硬壳的壳体的蓄电池单元的应用，该蓄电池单元具有棱柱形或圆柱形壳体。这样的蓄电池单元能够使例如锂离子蓄电池、镍金属混合蓄电池单元、锂金属聚合物蓄电池，或者还有其他具有相应壳体的电化学蓄能器。
各个蓄电池单元(例如六个或十二个应用在汽车中的锂离子蓄电池单元)串联或并联连接为蓄电池模块。多个蓄电池模块组合为蓄电池组子单元或子单元并且多个蓄电池组子单元又连接为蓄电池组。为了满足对结构空间的上述要求蓄电池单元应该尽可能相互靠近地设置。
在图1中示出了现有技术的蓄电池模块50、蓄电池组子单元60以及蓄电池组70。蓄电池模块50在该例子中包括六个蓄电池单元40，所述蓄电池单元由带或钢带固定。在图1中，总共八个这样的蓄电池模块50组合为蓄电池组子单元60，其中两个在该例子中又组合为蓄电池组70。蓄电池单元40分别具有两个蓄电池单元端子11、12，其中相邻的蓄电池单元40的蓄电池单元端子11、12在蓄电池模块50内相互导电连接。
在蓄电池模块的机械设计中越来越大的要求在于减轻重量和实现经济的结构和连接技术。在此蓄电池模块或其构件越来越重要，因为这些蓄电池模块或其构件需要装配时间自身中的大部分并且是蓄电池组的重量的大部分。出于该原因，在蓄电池组的制造中，用于重量和成本节省的最大潜力位于蓄电池组结构的标准化中。随着这样的标准化能够实现合理化效应，与之伴随的是成本递减。
蓄电池模块的构件中之一是其保护盖，也就是其保护罩，其此外应该描述为蓄电池模块保护罩。在图1中示出了现有技术的蓄电池模块保护罩30。蓄电池模块保护罩30具有矩形的空隙1，所述空隙平行于蓄电池模块保护罩30的较长棱边设置。在现有技术的蓄电池模块保护罩30的该例子中，蓄电池模块保护罩30分别具有六个沿着其较长侧设置的矩形的空隙1，其中两个空隙1分别与虚拟对称轴线对称地对置，该虚拟对称轴线的走向在中间并且平行于蓄电池模块保护罩30的较长侧或棱边通过蓄电池模块保护罩30。通过该空隙1能够引导总共六个蓄电池单元的蓄电池单元端子11、12。在该例子中，在蓄电池模块保护罩30上螺纹连接有具有开口的蓄电池单元连接器8，所述开口对应于空隙1。如果如在图1中示出的蓄电池模块50与在图2中示出的蓄电池模块保护罩30连接，那么蓄电池模块50的在该例子中的六个蓄电池单元40通过蓄电池模块保护罩30的蓄电池单元连接器8串联连接。此外在图2中示出的蓄电池模块保护罩30具有与蓄电池单元40的蓄电池单元端子11、12可电气连接的电缆7，该电缆可与传感器连接，并且通过该电缆例如能够进行用于确定所有或单个蓄电池单元40的充电状态、温度或空载电压的测量，或者通过该电缆能够传输其他对于所有或单个蓄电池单元40的监控必要的数据。
由文献JP 2009-164085 A还已知一种蓄电池模块，该蓄电池模块具有用于保护蓄电池模块的蓄电池模块保护罩，并且蓄电池模块此外通过该蓄电池模块保护罩可固定在机动车中。
发明内容
按照本发明提供一种蓄电池模块，该蓄电池模块包括至少一个蓄电池单元，该蓄电池单元具有两个蓄电池单元端子。此外蓄电池模块包括与所述蓄电池模块可连接的蓄电池模块保护罩，用于保护蓄电池模块的至少一部分。按照本发明，导电路径集成到所述蓄电池模块保护罩中，所述导电路径能够与至少一个传感器可导电地连接。
按照本发明的蓄电池模块的优点在于空间以及成本节省地实现该蓄电池模块的蓄电池模块保护罩，在该蓄电池模块保护罩中不再必须安装或敷设传感器电缆。通过由集成在蓄电池模块保护罩中的导电路径按照本发明地代替传感器电缆，蓄电池模块那么变得更轻、成本更有利并且在结构上空间更节省。此外按照本发明的蓄电池模块被更好地保护免于湿气的进入并且相比于现有技术的蓄电池模块具有更强的电气隔离。
在一个优选实施形式中，所述集成到蓄电池模块保护罩中的导电路径可导电地与插头连接，所述插头与所述蓄电池模块保护罩连接或可连接。由此所述集成到蓄电池模块保护罩中的导电路径能够与不同传感器导电连接，通过所述不同传感器可分析处理由集成的导电路径提供的测量值，例如在蓄电池单元的蓄电池单元端子上截取的电压或其他对于蓄电池单元监控必要的数据。
优选地，所述蓄电池模块保护罩构成为在空间上注塑的电路载体。这样的也称为“模塑互连装置”的电路载体就是具有集成的导体形成结构的模制件。在这样的实施形式中，蓄电池模块保护罩不必须由不同的单件组装，这实现了蓄电池模块保护罩的有效的制造。
优选地，所述蓄电池模块保护罩构成为具有集成的结构化的金属化结构的高温热塑性塑料。在这样的实施形式中，例如用于电气连接传感器与蓄电池单元的蓄电池单元端子的电气导线已经在蓄电池模块保护罩制造之后实现为蓄电池模块保护罩中的导电路径。
优选地，所述蓄电池模块保护罩还具有密封件和/或蓄电池单元连接器。
优选地，所述密封件和/或蓄电池单元连接器喷注到所述蓄电池模块保护罩中。由此能够成本有利地已经在蓄电池模块保护罩的制造中进行蓄电池模块的密封或者蓄电池模块的蓄电池单元的连接，例如蓄电池单元的串联或并联连接。
在一个优选实施形式中，组成所述密封件的材料包括三元乙丙橡胶(EPDM)。EPDM是一种橡胶弹性的材料，该材料在-40℃与+120℃之间的温度下可膨胀直至500％并且具有长达十年的预期寿命。
此外优选地密封件由三元乙丙橡胶(EPDM)构成。
优选地，蓄电池模块具有至少两个蓄电池单元，并且蓄电池模块保护罩具有至少一个蓄电池单元连接器，该蓄电池单元连接器设计为，多个蓄电池单元之一的蓄电池单元端子与另一蓄电池单元的蓄电池单元端子导电连接。
此外优选地，集成到蓄电池模块保护罩中的导电路径与蓄电池单元连接器导电连接。
此外提供一种用于制造蓄电池模块的蓄电池模块保护罩的方法，其中所述方法包括以下步骤：制造用作电路载体的蓄电池模块保护罩坯件。全面地金属化所述用作电路载体的蓄电池模块保护罩坯件。结构化所述电路载体。实施所述电路载体的附加的金属化。
在一个优选的进一步改进中，所述用于制造蓄电池模块的蓄电池模块保护罩的方法还包括如下步骤：将密封件和/或蓄电池单元连接器喷注到所述电路载体中。使用这样的用于制造蓄电池模块的蓄电池模块保护罩的方法可能的是，不仅蓄电池模块保护罩的电缆或线路而且蓄电池模块保护罩的密封件或蓄电池单元连接器在一个制造过程中借助于多功能结构方式熔化为一个构件。
优选地，在用于制造蓄电池模块的蓄电池模块保护罩的方法中，所述制造步骤和/或喷注步骤包括单色注塑或双色注塑。单色或双色注塑相比于多种其他的制造或生产方法提供改善的设计自由度以及环境兼容性以及在蓄电池模块保护罩的制造中用于合理化的更高潜力。
此外提供一种蓄电池，其具有按照本发明的蓄电池模块，其中所述蓄电池特别优选地构成为锂离子蓄电池。这样的蓄电池的优点还在于该蓄电池的高能量密度以及高度热稳定性。锂离子蓄电池的另一优点在于，该锂离子蓄电池不经受记忆效应。
此外还提供一种机动车，其具有蓄电池，该蓄电池具有按照本发明的蓄电池模块，其中所述蓄电池与机动车驱动系统连接。
本发明有利的改进在从属权利要求中提出并且在说明说中进行描述。
附图说明
根据附图和以下说明进一步阐明本发明的实施例。其中：
图1示出了现有技术的蓄电池模块50、蓄电池组子单元60以及蓄电池组70；
图2示出了现有技术的蓄电池模块保护罩30；
图3示出了按照本发明的蓄电池模块的蓄电池模块保护罩的实施例；以及
图4示出了按照本发明的用于制造蓄电池模块的蓄电池模块保护罩的方法的一个实施例的视图。
具体实施方式
在图3中示出了按照本发明的蓄电池模块50的蓄电池模块保护罩30的一个实施例。在图3中未示出的蓄电池模块50在该实施例中具有纯示例性的六个蓄电池单元40，所述蓄电池单元分别具有蓄电池单元端子11和12。在图3中示出的蓄电池模块保护罩30纯示例性地适合地可与在图1中示出的蓄电池模块50连接。自然也能够实现按照本发明的蓄电池模块50，相比于在图1中示出的蓄电池模块50该蓄电池模块具有或多或少的蓄电池单元40。此外能够实现按照本发明的蓄电池模块50，该蓄电池模块具有与在图1中示出的蓄电池模块50不同的结构。
在图3中示出的蓄电池模块保护罩30与蓄电池模块50可连接。在该实施例中，蓄电池模块保护罩30构成为，覆盖蓄电池模块50的上侧的大部分，也就是蓄电池模块50的如下这一侧，蓄电池模块50的蓄电池单元40的蓄电池单元端子11、12位于在该侧上。自然也能够实现具有蓄电池模块保护罩30的按照本发明的蓄电池模块50，该蓄电池模块保护罩构成为覆盖蓄电池模块50的另一部分或另一侧或另一区域。导电路径13集成到蓄电池模块保护罩30中，该导电路径可与传感器导电连接。换言之，蓄电池模块保护罩30在该实施例中具有包括在该蓄电池模块保护罩内的金属化电气导电路径13，该导电路径可与传感器电气连接。在此电气导电路径13在按照本发明的蓄电池模块50的蓄电池模块保护罩30的其他实施例中也能够与一个以上的传感器可连接或连接。
在该实施例中蓄电池模块保护罩30具有开口或空隙1，所述开口或空隙如此如在图2中示出的现有技术的蓄电池模块保护罩30中的每个那样设置，从而蓄电池单元40的蓄电池单元端子11、12在蓄电池模块保护罩30的安装状态下能够通过空隙1或开口引导穿过。为了蓄电池单元40的蓄电池单元端子11、12的相互电气接触，蓄电池模块保护罩30在该实施例中纯示例性地具有蓄电池单元连接器8，该蓄电池单元连接器的开口相应于空隙1并且通过所述开口同样能够引导通过蓄电池单元端子11、12。蓄电池单元连接器8构成为，分别导电连接第一蓄电池单元40的蓄电池单元端子11或12与另一邻近第一蓄电池单元40的蓄电池单元40的蓄电池单元端子11或12。在图3的实施例中如此设置蓄电池单元连接器8，使得蓄电池单元40在安装蓄电池模块保护罩30的情况下串联连接。自然也能够实现具有蓄电池模块保护罩30的蓄电池模块50，在该蓄电池模块保护罩中如此设置蓄电池单元连接器8，使得蓄电池模块50的蓄电池单元40在安装蓄电池模块保护罩30的情况下相互并联连接或以其他方式连接。
在蓄电池模块保护罩30的该实施例中，集成到该蓄电池模块保护罩中的导电路径13可选择地与所有蓄电池单元连接器8导电连接。集成到蓄电池模块保护罩30中的导电路径备选地也能够仅仅与例如一个蓄电池单元连接器8或一个以上的蓄电池单元连接器8连接。此外，集成到蓄电池单元连接器8中的导电路径13在该实施例中纯示例性地与插头2连接，该插头与蓄电池模块保护罩30连接。例如传感器能够与这样一个插头2连接，从而通过集成到蓄电池模块保护罩30中的导电路径13能够将测量数据由蓄电池单元连接器8或通过蓄电池单元连接器由蓄电池单元端子11、12，通过导电路径13传送到传感器。
在该实施例中，蓄电池模块保护罩30纯示例性地构成为空间上注塑的电路载体。换言之，蓄电池模块保护罩30在该实施例中构成为所谓的模塑互连装置。此外蓄电池模块保护罩30在该实施例中纯示例性地构成为具有集成的结构化的金属化结构的高温热塑性塑料。在中间在蓄电池模块保护罩30中该蓄电池模块保护罩可选择地具有倒圆的开口，该开口在该实施例中纯示例性地相应于蓄电池单元包含罩的设计方案，也就是相应于蓄电池模块50的蓄电池单元40的蓄电池单元壳体的保护盖，从而在蓄电池模块保护罩30的安装状态下在该实施例中蓄电池模块保护罩30的中间开口之一分别在中间位于蓄电池单元保护盖的外侧之上。
在该实施例中，可选择地将密封件6喷注到在蓄电池模块保护罩30中的在中间设置的开口中。在蓄电池模块保护罩30的安装状态下，能够通过密封件6密封在蓄电池模块保护罩30与蓄电池单元40之间的间隙一方面以防液体由外进入到蓄电池模块50中而另一方面以防例如包含在蓄电池单元40中的电解质的化学试剂可能的流出。此外在该实施例中纯示例性地也将蓄电池单元连接器8喷注到蓄电池模块保护罩30中。而且这对于按照本发明的蓄电池模块50自然仅仅是可选择的。那么也能够实现具有蓄电池模块保护罩30的蓄电池模块50，在该蓄电池模块保护罩中仅仅喷注蓄电池单元连接器8或仅仅喷注密封件6或者既不喷注密封件6也不喷注蓄电池单元连接器8。
在该实施例中，构成密封件6的材料纯示例性地为三元乙丙橡胶(EPDM)。然而，构成密封件6的材料在按照本发明的蓄电池模块50的其他实施例中也能够包括其他材料或特别是其他橡胶弹性的材料。
图4示出了按照本发明的用于制造蓄电池模块50的蓄电池模块保护罩30的方法的一个实施例的视图。在该实施例中示出了五个方法步骤S1至S5，其中该实施例的第五方法步骤S5可选择地用于按照本发明的方法的实施。在第一方法步骤S1中制造用作电路载体的蓄电池模块保护罩坯件。在按照本发明的方法的该实施例中这纯示例性地借助于双色注塑也就是借助于双色注塑技术进行。对于用作电路载体的蓄电池模块保护罩坯件的制造自然也能够应用单色注塑技术或所谓的插入成型技术——其中涉及注塑的特殊形式——或者也能够应用完全其他的技术。蓄电池模块保护罩坯件例如已经能够具有完成的蓄电池模块保护罩30的形状，自然还没有用于导电路径13的结构或者还没有导电路径13自身。
在第二方法步骤S2中，全面地也就是说完全地金属化所述用作电路载体的蓄电池模块保护罩坯件。换言之，所述用作电路载体的蓄电池模块保护罩坯件完全以金属覆盖。这能够例如借助于化学或机械的PVD工艺，也就是借助于化学或机械、物理气相沉积实现，或者也能够通过完全其他的方式和方法实现。
随后结构化用作电路载体的蓄电池模块保护罩坯件的金属化结构也就是金属涂层。在第三方法步骤S3中，在蓄电池模块保护罩30的金属化涂层中对随后要实现的导电路径13进行结构化。在此能够采用3D掩膜或抗激光或激光直接工艺。此外结构化能够纯示例性地通过激光激活或所谓的涂底漆-移印工艺或者使用冲模、注塑工具、凸的弯曲薄膜或者以完全其他方式实现。
在第四方法步骤S4中，随后附加地金属化所述电路载体，由此在蓄电池模块保护罩坯件中实现导电路径13。这例如能够借助于印刷技术例如通过所谓的Flamecon技术、通过喷雾技术、喷墨技术、借助于化学或电镀工艺或通过完全其他的方式和方法例如通过热压实现。
在结束第四方法步骤S4之后已经能够应用由此产生的蓄电池模块保护罩30用于蓄电池模块50的保护。在该实施例中，在第五方法步骤S5中还可选择地将密封件6和蓄电池单元连接器8喷注到所述电路载体或蓄电池模块保护罩30中。此外可选择地也能够仅仅将密封件6而不将蓄电池单元连接器8或者仅仅将蓄电池单元连接器8而不将密封件6喷注到蓄电池模块保护罩30中。如上所述，自然也能够完全没有喷注密封件6和/或蓄电池单元连接器8的情况下实现按照本发明的方法。
因此，借助于按照本发明的方法能够制造按照本发明的蓄电池模块保护罩30连同密封件6、蓄电池单元连接器8以及集成到蓄电池模块保护罩30中的导电路径13。

Claims (10)

1.蓄电池模块(50)，包括：
至少一个蓄电池单元(40)，其具有两个蓄电池单元端子(11、12)；
与所述蓄电池模块(50)可连接的蓄电池模块保护罩(30)，用于保护所述蓄电池模块(50)的至少一部分，
其特征在于，所述蓄电池模块保护罩(30)还具有多个蓄电池单元连接器(8)，导电路径(13)集成到所述蓄电池模块保护罩(30)中，所述导电路径能够与至少一个传感器和所述多个蓄电池单元连接器(8)中的至少一个可导电地连接，其中所述蓄电池模块保护罩(30)还具有多个密封件(6)。
2.根据权利要求1所述的蓄电池模块(50)，其中，集成到蓄电池模块保护罩(30)中的所述导电路径(13)可导电地与插头(2)连接，所述插头与所述蓄电池模块保护罩(30)连接。
3.根据上述权利要求之一所述的蓄电池模块(50)，其中，所述蓄电池模块保护罩(30)构成为在空间上注塑的电路载体。
4.根据权利要求3所述的蓄电池模块(50)，其中，所述蓄电池模块保护罩(30)构成为具有集成的结构化的金属化结构的高温热塑性塑料。
5.根据权利要求1所述的蓄电池模块(50)，其中，所述多个密封件(6)和/或蓄电池单元连接器(8)喷注到所述蓄电池模块保护罩(30)中。
6.根据权利要求5所述的蓄电池模块(50)，其中，组成所述多个密封件(6)的材料包括三元乙丙橡胶(EPDM)。
7.用于制造蓄电池模块(50)的蓄电池模块保护罩(30)的方法，其中所述方法包括以下步骤：
-制造(S1)用作电路载体的蓄电池模块保护罩坯件；
-全面地金属化(S2)所述用作电路载体的蓄电池模块保护罩坯件；
-结构化(S3)所述电路载体；
-实施所述电路载体的附加的金属化(S4)，以实现导电路径，其能够与至少一个传感器可导电地连接；以及
-将多个蓄电池单元连接器(8)喷注(S5)到所述电路载体中，其中所述导电路径(13)与所述多个蓄电池单元连接器(8)中的至少一个导电连接；
所述方法还包括将多个密封件(6)喷注(S5)到所述电路载体中的步骤。
8.根据权利要求7所述的用于制造蓄电池模块(50)的蓄电池模块保护罩(30)的方法，其中，所述制造(S1)步骤和/或喷注(S5)步骤包括单色注塑或双色注塑。
9.蓄电池，具有根据权利要求1至6之一所述的蓄电池模块(50)。
10.机动车，具有根据权利要求9所述的蓄电池，其中所述蓄电池与机动车驱动系统连接。
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