CN105027349A - 具有热元件的电池模块 - Google Patents
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Abstract
本发明描述了一种电池模块(60),其包括:电池模块罩壳(50);至少一个电池电芯(40),其布置在电池模块罩壳(50)中;以及至少一个热元件(30),其可被流体(2)穿流。热元件(30)构造成将至少一个电池电芯(40)保持在预定的温度范围中。根据本发明,热元件(30)具有至少一个通道(20),其可被流体(2)穿流,其中,通道(20)在电池模块罩壳(50)之外伸延。
Description
技术领域
本发明涉及一种电池模块,其包括电池模块罩壳和热元件,其中,热元件具有至少一个通道,该通道在电池模块罩壳之外伸延。
背景技术
在混合动力车辆、插电式混合动力车辆和电动车中应用电蓄能器以储存用于辅助车辆的驱动部的电动机的运行所需的能量。在此在最新一代的车辆中应用所谓的锂离子电池。在这种电池之内的锂离子电池电芯的特征尤其在于高的能量密度以及极小的自动放电。其分别具有至少一个正电极以及负电极,电极能够以可逆的方式储存锂离子(嵌入)或者再次释放锂离子(放出)。
电池电芯具有预定的温度范围,电池电芯在该范围中以最优的方式工作。为了能在工作期间将电池电芯保持在该温度范围中,将电池电芯联接到所谓的热控制系统上。热控制系统例如在天冷时在起动之后加热电池电芯或者例如根据需要在运行期间冷却电池电芯。目前,将单个电池电芯结合或者电联接成电池模块并且作为这种电池模块与热控制系统组合。例如,六个电池电芯相互电连接并且之后利用其下侧固定地夹紧到冷却板或加热板上。该结构能够实现为电池电芯调温并且由此为其产生最优的工作环境。在此,所使用的冷却板或加热板通常被流体、例如由水和乙二醇组成的混合物穿流。
除了电池电芯,也通过以上描述的热控制系统冷却或加热在电动车和混合动力车辆中的其它构件。例如功率电子装置、变压器、空调压缩机或电马达都属于此。在具有这种类型的热控制系统的车辆发生事故时,风险之一是产生的热控制系统的不密封性。在现有技术中的很多热控制系统中,包含在其中的流体是导电的。如果流体例如由于事故与电池模块的电池电芯接触,因此可导致短路或形成氢气。特别是在其中多个电池模块重叠地堆垛的电池组中,在结构上难以保证在事故时没有流体、例如冷却介质流到下部的电池模块上。
电池模块、确切地说具有以上描述的热控制系统的电池大多是从现有技术中已知的。在这种类型的电池模块中常常也设置这样的措施或器件,即,其应克服以上描述的事故问题。
例如,从文献US 2010/0136402 A1中已知一种具有主动的内冷却系统的密封的电池罩壳,其通过密封的连接部联接到外部的输入管路处。此外,电池罩壳具有在一个或多个容器中的干燥剂,其用于保护在电池罩壳之内的电池。
此外,从文献WO 03/092088 A2中已知一种具有内部的有吸附能力的层的电池组件,其可吸收流出的电池液。在此,特别是设置高吸附力的无纺布作为第二层,其根据超级吸收剂的原理工作。
发明内容
根据本发明,提供一种电池模块,其包括电池模块罩壳、布置在电池模块罩壳中的至少一个电池电芯以及可被流体穿流的至少一个热元件。该热元件构造成将至少一个电池电芯保持在预定的温度范围中。根据本发明,热元件具有至少一个通道,其可被流体穿流,其中,该通道在电池模块罩壳之外伸延。
与现有技术相比,例如在电池模块使用在机动车中的情况下电池模块被卷入事故中时,这种类型的电池模块更好地被保护以防出现在电池模块的内部中的热元件的不密封性。由于例如可实施成冷却系统的热元件的通道在电池模块罩壳之外被引导,因而例如在通道中的裂缝或者其他的不密封性不会导致在通道中引导的流体、例如导电的冷却液与包含在电池模块罩壳中的电池电芯、电路和其他构件接触。由此,与在现有技术的电池模块中不同的是,不会发生短路或电解,在电解的情况下产生氢气。
优选地,至少一个通道沿着电池模块罩壳的外壁的至少一部分伸延。由此,例如在热元件实现成冷却系统的情况下改进了在电池模块罩壳之内的电池电芯的冷却。
在优选的实施方式中,热元件包括可被流体穿流的板,其至少部分地布置在电池模块罩壳之内并且至少一个通道可与该板相连接。尤其优选地,流体实施成冷却介质或冷却液。此外优选地,板实施成冷却板。由此,再次优化了在电池模块之内的电池电芯的调温。
优选地,热元件具有至少一个联接部,其从电池模块罩壳中引导出来并且可与至少一个通道相连接。通过这种类型的联接部,热元件的外部部分可以有利的方式与热元件的内部部分相连接。
优选地,至少一个联接部相对于电池模块罩壳绝缘。在电池模块的这种类型的实施方式中保证,在不密封时从通道中渗出的流体不会渗入到电池模块罩壳中。
在优选的实施方式中,联接部包括单侧敞开的空腔,其可被流体穿流。由此,流体可从热元件的内部部分中流入热元件的与联接部相连接的外部部分中,反之亦然。在此,内部部分可指的是热元件的至少部分地布置在电池模块罩壳之内的部分,而外部部分例如可指的是与联接部相连接的通道。
优选地,空腔实施成空心管,其具有外螺纹,具有内螺纹的配合元件可拧到该外螺纹上。在这种类型的实施方式中,联接部以及由此热元件可与电池模块罩壳的一部分夹紧,由此,可固定热元件相对于电池模块罩壳的位置。
在优选的实施方式中,电池模块罩壳的一部分可固定在板和配合元件之间,其中,通过电池模块罩壳的该部分夹紧在配合元件和板之间引起固定。以这种方式,热元件可简单地且可逆地与电池模块或与电池模块罩壳相连接。
优选地,在板和配合元件之间还布置有密封部,联接部通过该密封部相对于电池模块罩壳密封。通过使用这种密封部,以有利的方式使联接部与电池模块罩壳绝缘。
优选地,空心管在其敞开的一侧上具有至少一个保持凸耳,联接部可利用该保持凸耳与至少一个通道相连接。这种类型的保持凸耳提供了联接部和通道的可逆连接的简单且实用的可能方案。
此外,提供一种具有根据本发明的电池模块的电池,其中,该电池尤其优选地实施成锂离子电池。这种电池的优点尤其在于其相对高的能量密度以及其高的热稳定性。锂离子电池的另一优点是,其不会受到记忆效应影响。
此外,提供一种具有带有根据本发明的电池模块的电池的机动车,其中,电池与机动车的驱动系统相连接。
本发明的有利的改进方案在从属权利要求中给出并且在说明书中进行了描述。
附图说明
根据附图和以下描述详细解释本发明的实施例。其中:
图1示出了根据本发明的电池模块的实施例,以及
图2以截面示出了根据本发明的电池模块的实施例的热元件的示例性的联接部。
具体实施方式
在图1中示出了根据本发明的电池模块60的实施例。该电池模块60包括电池模块罩壳50并且在该实施例中仅仅示例性地包括多个电池电芯40,电池电芯布置在电池模块罩壳50中,并且在图1中指出了其中的第一个。对于观察者来说,在图1中指出的电池电芯40不可从外部看到。此外,电池模块60在该实施例中包括热元件30,其在该实施例中仅仅示例性地形成冷却系统或者实施成冷却元件。然而,根据本发明的电池模块60也可实施成,在其中热元件30没有形成冷却系统,而是例如形成加热系统或实施成加热元件。热元件30可被流体2穿流并且在该实施例中构造成将多个电池电芯40保持在预定的温度范围中。因此,在该实施例中,热元件30包括流体2,其在该实施例中仅仅示例性地实施成冷却介质或冷却液并且能够流动通过热元件30的构件。热元件30在该实施例中仅仅示例性地具有两个通道20,通道可被流体2、即在该实施例中被冷却液穿流并且在电池模块罩壳50之外伸延。在该实施例中,仅仅示例性地选择作为热元件30的部分的两个在电池模块罩壳50之外伸延的通道20的数量。也可实现具有包括仅仅一个通道20或者甚至多于两个通道20的热元件30的根据本发明的电池模块60。此外,也可实现具有仅仅一个电池电芯40的根据本发明的电池模块60。
在该实施例中,两个通道20仅仅示例性地沿着电池模块罩壳50的不同的外壁51的部分伸延。在该实施例中,仅仅示例性地,通道20中的第一通道以包夹直角的方式沿着垂直于电池模块罩壳50的基面52的方向并且沿着平行于电池模块罩壳50的该基面52取向的方向且沿着电池模块罩壳50的三个外壁51伸延。此外,热元件30包括可被流体2穿流的板11,其部分地布置在电池模块罩壳50之内并且与两个通道20相连接。在该实施例中,板11仅仅示例性地实施成冷却板,其在该实施例中仅仅示例性地形成电池模块罩壳50的底部。然而,在根据本发明的电池模块60的其他实施例中,板11也可实施成加热板和/或布置在电池模块罩壳50中或之外的其他部位上。热元件30也可包括还具有不同功能的其他的板或多个板11。
在该实施例中,热元件30、更确切地说板11仅仅示例性地具有四个联接部5,其从电池模块罩壳50中引导出来并且与分别一个通道20的分别一个端部相连接。于是在该实施例中,两个通道20仅仅示例性地通过总共四个联接部5与冷却板相连接。在该实施例中,这四个联接部5仅仅示例性地分别相对于电池模块罩壳50绝缘。换句话说,这四个联接部5在该实施例中仅仅示例性地与电池模块罩壳50绝缘。
在该实施例中,热元件30还仅仅示例性地包括冷却介质分配器(未示出),流体2可通过该冷却介质分配器在热元件30的构件之内分配。换句话说,冷却介质分配器能够使冷却液从板11通过联接部5或形成联接部5的空腔运动到通道20中,反之亦然。
图2以截面显示了根据本发明的电池模块60的实施例的热元件30的示例性的联接部5。该实施例仅仅示例性地为根据本发明的电池模块60的在图1中示出的实施例。换句话说,图2以截面示出了根据本发明的电池模块60的在图1中示出的实施例的四个联接部5中的一个联接部。在图2中示出的联接部5在该实施例中仅仅示例性地包括单侧敞开的空腔,其可被流体2、在该实施例中已经提到的冷却液穿流。
在图2的实施例中,空腔仅仅示例性地实施成空心管,其具有外螺纹3,具有内螺纹的配合元件6可被拧到该外螺纹3上。在该实施例中,配合元件6仅仅示例性地实施成螺母。然而,联接部5也可实施成没有外螺纹3、没有配合元件6或者具有另一配合元件6。联接部5也可具有外螺纹3,并且另一配合元件6可作为螺母拧到外螺纹3上。此外,在该实施例中,电池模块罩壳50的部分4可固定在热元件30、更准确地说板11和配合元件6之间,其中,通过电池模块罩壳50的部分4夹紧在配合元件6和热元件30(即板11)之间引起固定。换句话说,在该实施例中,仅仅示例性地,电池模块罩壳50的在该实施例中仅仅示例性地具有弯曲的部分可通过在配合元件6、即螺母上施加拧紧力矩卡紧在配合元件6和热元件30、更准确地说板11之间。在该实施例中,在板11和配合元件6之间还布置有密封部12,联接部5通过该密封部相对于电池模块罩壳50密封。对于根据本发明的电池模块60的该实施方案,这种密封部12也仅仅是可选的。
此外,空心管在该实施例中在其敞开的一侧上仅仅示例性地具有两个保持凸耳7,联接部5可利用该保持凸耳7与通道20中的一个通道的一个端部相连接。换句话说,联接部在其敞开的端部上具有两个保持凸耳7,其可卡锁在布置在通道20中的一个的端部件之内的保持槽(未示出)中。然而,联接部5也可在根据本发明的电池模块60之内实现,该电池模块60具有仅仅一个保持凸耳7、不具有保持凸耳或者具有多于两个保持凸耳7。
Claims (12)
1.一种电池模块(60),其包括
-电池模块罩壳(50),
-至少一个电池电芯(40),其布置在所述电池模块罩壳(50)中,
-至少一个热元件(30),其能够被流体(2)穿流并且构造成将所述至少一个电池电芯(40)保持在预定的温度范围中,
其特征在于,所述热元件(30)具有至少一个通道(20),其能够被流体(2)穿流,其中,所述通道(20)在所述电池模块罩壳(50)之外伸延。
2.根据权利要求1所述的电池模块(60),其特征在于,所述至少一个通道(20)沿着所述电池模块罩壳(50)的外壁(51)的至少一部分伸延。
3.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块(60),其特征在于,所述热元件(30)包括能够被流体(2)穿流的板(11),其至少部分地布置在所述电池模块罩壳(50)之内并且所述至少一个通道(20)能够与所述板相连接。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块(60),其特征在于,所述热元件(30)具有至少一个联接部(5),其从所述电池模块罩壳(50)中引导出来并且能够与所述至少一个通道(20)相连接。
5.根据权利要求4所述的电池模块(60),其特征在于,所述至少一个联接部(5)相对于所述电池模块罩壳(50)绝缘。
6.根据权利要求4或5所述的电池模块(60),其特征在于,所述联接部(5)包括单侧敞开的空腔,其能够被流体(2)穿流。
7.根据权利要求6所述的电池模块(60),其特征在于,所述空腔实施成空心管,其具有外螺纹(3),具有内螺纹的配合元件(6)能够拧到所述外螺纹上。
8.根据权利要求3和7所述的电池模块(60),其特征在于,所述电池模块罩壳(50)的一部分(4)能够固定在所述板(11)和所述配合元件(6)之间,其中,通过所述电池模块罩壳(50)的部分(4)夹紧在所述配合元件(6)和所述板(11)之间引起固定。
9.根据权利要求8所述的电池模块(60),其特征在于,在所述板(11)和所述配合元件(6)之间还布置有密封部(12),所述联接部(5)通过所述密封部相对于所述电池模块罩壳(50)密封。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的电池模块(60),其特征在于,所述空心管在其敞开的一侧上具有至少一个保持凸耳(7),所述联接部(5)利用所述保持凸耳能够与所述至少一个通道(20)相连接。
11.一种具有根据权利要求1至10中任一项所述的电池模块(60)的电池。
12.一种具有根据权利要求11所述的电池的机动车,其中,所述电池与机动车的驱动系统相连接。
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