CN105264686B - 一种蓄电池单池组合 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种由一定数量的蓄电池单池(42、44、46)组成的蓄电池模块，所述一定数量的蓄电池单池分别相互连接。所述蓄电池单池(42、44、46)分别具有硬壳壳体(40)，在所述硬壳壳体之中有至少一个汇流导轨(48、50)加以走向。经由所述至少一个汇流导轨(48、50)一定数量的缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池(42、44、46)导电地加以接触。

Description

一种蓄电池单池组合
技术领域
本发明涉及一种蓄电池单池组合。
背景技术
US 2008/0280192 A1得出一种蓄电池管理系统。混合动力机动车的蓄电池组将通过所提出的蓄电池管理系统来保持在一个温度之上，该温度处于该蓄电池组的临界的运行温度之内。该蓄电池组包括一定数量的相互连接的单池以及通风装置。此外设置开口样本，通过其能够导入相同的流量穿过该蓄电池组。再者，该依据US 2008/0280192 A1的蓄电池管理系统包括用于获取至少一部分单池的温度的传感器，还包括通风机。该通风机包括通过其能够吸入空气的入口和通过其能够将所吸入的空气吹入该蓄电池组内部的出口。通过吹入该蓄电池组的空气能够使得该蓄电池组内的温度下降。此外，能够将具有传感器和该通风机的电子的控制设备相组合以便使得该通风机相应于由传感器所获取的温度信号来加以控制，进而使得蓄电池组的温度能够保持在最大允许的运行温度之内。
依据现有技术的蓄电池组通常包括一定数量的相互连接的蓄电池单池。该些蓄电池单池通常相互通过平地加以构造的连接板来加以连接。在单个的蓄电池单池安装了并且机械地连接成一个蓄电池模块之后，将实现将通常由金属的材料所制成的连接板应用在所涉及的蓄电池单池的连接端极之上。通常来说连接板由金属材料例如铜或者铝制成。此外，与至蓄电池组的多个蓄电池单池的连接端极相连接的该连接板以激光焊接时被实施为材料决定的连接。
发明内容
依据本发明提出了一种蓄电池模块，其由一定数量的蓄电池单池所组成，所述一定数量的蓄电池单池相互连接，其中，所述蓄电池单池被构造为缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池，其中，电极堆叠或者缠绕并且容纳于共同的硬壳壳体之中，穿过该硬壳壳体有至少一个汇流导轨加以延伸。所述蓄电池单池的相应的连接端通过其端面来加以形成，从而使得该缠绕的或者堆叠的蓄电池单池共用的壳体之内的该些连接端非常简单地通过穿过其延伸的例如容纳在上侧和下侧之上的汇流导轨能够加以接触。
在第一实施变型之中存在如下的可能性，即单个的缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池在该硬壳壳体内部通过分隔壁相互分隔。该些分隔壁依据该实施变型将多个蓄电池单池共用的该硬壳壳体分成单个的腔室，在该些单个的腔室之中分别容纳有缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池。依据另一个实施变型，依据本发明提出的解决方案也存在如下的可能性，即该些缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池共用的硬壳壳体无分隔壁地加以构造。在这样的情况下该硬壳壳体形成用于尤其是被构造为缠绕的或者堆叠的蓄电池单池的所有蓄电池单池的共用的腔室。
此外，例如在缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池所共用的硬壳壳体的上侧和下侧之上延伸有所提及的第一和另一个第二汇流导轨。两个汇流导轨延伸穿过该硬壳壳体、加以腔室化、相反地加以实施并且被构造为缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池的蓄电池单池分别接触其端面。在第一汇流导轨以及第二汇流导轨之中能够容纳有绝缘体。该绝缘体具有以下目的，即实现具有串行的电路的蓄电池模块。在该蓄电池模块之中实现了相应的缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池相互间的绝缘。如果未引入该绝缘体，那么单个的蓄电池绕组或者蓄电池堆将会相互间并联连接。
在穿过该硬壳壳体的汇流导轨的范围内，该汇流导轨能够在其上侧且在其下侧之上加以走向，冷却导管被容纳。该些冷却导管用于将容纳于共用的硬壳壳体的单个的缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池加以冷却并且限制在蓄电池门口运行期间所出现的温度提高。该些冷却导管能够流过有冷却介质，其例如以气相形式存在或者以液相形式存在，其中，后者能够实现明显更好的热传导。
在这两个要么穿过具有单个的腔室的硬壳壳体加以延伸的要么能够穿过未腔室化地加以构造的硬壳壳体加以延伸的汇流导轨之中容纳有多个传感器。借助于这些传感器能够确定在该硬壳壳体之中所形成的温度，此外存在以下可能性，即通过设置在缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池所共用的硬壳壳体之中的多个传感器能够获取冷却介质的温度并且根据该温度变化来相应地提高或者降低冷却介质的流量。通过将用于该蓄电池模块的所有的蓄电池单池的硬壳壳体构造成恰好一个壳体能够给出制造技术上完全简单地加以制造的冷却，其中，该冷却与缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池所共用的硬壳壳体是否被腔室化或者未被腔室化地加以构造无关。
在其中设置有被构造为缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池的蓄电池单池的该硬壳壳体优选地由塑料材料例如以注塑工艺的途径加以制造。作为用于该硬壳壳体的材料鉴于其机械强度、可燃性和断裂韧性方面来说尤其是合适的是此类的注塑塑料，该注塑塑料包括纤维增强聚合物材料(PPD 14)。此外，也能够考虑金属材料或者金属，该金属材料或者金属在内侧和外侧设置有绝缘涂层例如绝缘漆。
本发明的有点
通过依据本发明所提出的解决方案能够省去真正的花费高昂的在高的能量消耗的情况下所实现的材料决定的该激光焊接的添加工艺。单个的蓄电池模块能够连接至单个的汇流导轨之上，该单个的汇流导轨穿过该蓄电池模块的相应的硬壳壳体加以延伸而不必在安装了该蓄电池模块之后形成电连接。此外能够省去借助于材料决定的添加工艺优选的激光焊接所产生的该蓄电池模块的连接端端子或者连接端极的热负担。通过使用容纳缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池的共用的硬壳壳体能够基本上更为简单地实施所得到的蓄电池模块，这将有利地影响包括多个蓄电池模块的蓄电池组的重量。
此外，通过依据本发明所提出的解决方案能够实现将所设置的电气的连接端、传感装置以及冷却体集成在该硬壳壳体之中。该些部件将因为依据本发明所提出的解决方案而被同样地容纳在在该硬壳壳体的上侧和下侧的汇流导轨的区域之中并且再者通过该硬壳壳体相对于外部的影响而得到保护。
作为该依据本发明所提出的蓄电池模块的另外的有点能够提及的是其相对于稀有金属的解决方案来说具有显著降低的尺寸，这将会带来显著的重量降低。依据本发明所提出的解决方案通过自动的电气绝缘体来加以描绘，该自动的电气绝缘体此外在系统层面上能够非常简单地加以监控。再者将会存在在该蓄电池模块之中的提高了的短路安全性，这将以材料选择的平的塑料为前提。此外，被视作优点的是显著改善的接触保护，因为单个的具有其他的已连接的原件的蓄电池单池能够位于该模块的内部。
该重量降低能够一方面通过使用用于该硬壳壳体的聚合物材料来实现，此外，该重量降低能够通过以下方式实现，即在未腔室化的硬壳壳体的情况下省去中间壁，否则该中间壁将会为重量作出贡献。依据本发明所提出的解决方案提供了以模块化地加以设计的蓄电池模块，其能够显著地更轻地加以制造并且在其中完全地消除了腐蚀的问题。在依据本发明所提出的解决方案之中电解液不会接触该硬壳壳体的内侧。通过依据本发明所提出的具有由塑料材料所组成的硬壳壳体的蓄电池模块的构造能够在制造工艺上实现非常高的标准化贡献。因此例如通过标准的硬壳壳体配置来预先给定该蓄电池模块的尺寸。相应的蓄电池模块的功率取决于所使用的缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池的数量。单个的硬壳壳体的标准配置是可行的，该硬壳壳体预先给定该蓄电池模块的标准配置，由此能够在该蓄电池模块的大规模生产时显著地降低制造成本。
在硬壳壳体之中也能够以制造技术加以描述的简单的方式在该硬壳壳体之中设置通风开口。
附图说明
接下来借助于附图进一步描述本发明。
附图中：
图1示出了蓄电池单池的顶视图；
图2示出了依据图2的蓄电池单池的侧视图；
图3示出了两个相互间通过连接板加以连接的蓄电池单池的蓄电池模块的顶视图；
图4示出了依据图3的蓄电池模块的侧视图；
图5示出了具有在其中容纳有通过汇流导轨点接触的缠绕的蓄电池单池的腔室化地加以构造的硬壳壳体的示意性图示；
图6示出了具有汇流导轨以及用于冷却介质的管导的同样被构造为腔室化的课题的硬壳壳体；
图7示出了具有汇流导轨以及设置在该汇流导轨至善搞得传感器的非腔室化地加以构造的硬壳壳体；以及
图8示出了具有汇流导轨、冷却导管以及传感器的同样非腔室化地加以构造的硬壳壳体，在该硬壳壳体之中容纳有多个被构造为缠绕的蓄电池单池的蓄电池单池。
具体实施方式
依据图1的图示能够看出一个蓄电池单池的顶视图。
蓄电池单池10包括在其上侧12之上的第一连接端极、正极，参见位置14和另一个第二连接端极16，为负极。该蓄电池单池10还包括壳体18。图2能够看出该依据图1的蓄电池单池10具有基本上矩形的外观，其中，壳体18的长度20超过壳体高度22。
由依据图3的顶视图能够看出，蓄电池单池10以及另一个蓄电池单池30的单个的极14、16通过连接板24相互间加以连接。该连接板24通常由导电的材料制成，例如由铜、铝或者两个部分的合金形成。由图3能够此外得出该连接板24在通常被构造为激光焊接点28的连接点26之上与单个的连接端极14、16材料决定地加以连接。连接板24与两个蓄电池单池10、30的连接端极14、16的材料决定的连接示出了相对花费高昂的加入方法。
图4示出了依据图3的图示的蓄电池模块32的侧视图，其中，在此该蓄电池单池10、30的壳体18的长度20同样超过该壳体高度22。
实施变型
依据图5的图示能够看出依据本发明所提出的蓄电池模块的第一实施变型。
图5示出了优选地由塑料材料诸如纤维增强的聚合物材料例如PPD 14所制成的硬壳壳体40的内部。在该硬壳壳体40之中相互相邻地设置有单个的优选地被构造为缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池42、44、46的蓄电池单池，其中，在该硬壳壳体40内部的单独的腔室之中分别具有一个缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池42、44或46。在该硬壳壳体40之内的单个的腔室将通过分隔壁56、58、60来加以形成。通过分隔壁56、58或60来实现该硬壳壳体40的腔室化提供了以下优点，即以有利的方式实现单个的缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池42、44、46相互间的电气绝缘。在安全性至关重要的事件的情况下，因此，将能够抑制连锁反应即“热失控”。此外，通过单个的分隔壁56、58或60能够避免由于可能出现的单个的缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池42、44、46的对侧接触而引起的混合电位的形成。
此外，第一汇流导轨48和第二汇流导轨50穿过该硬壳壳体40地加以走向。两个汇流导轨48、50优选地在该蓄电池模块32的硬壳壳体40的上侧62和下侧64之上加以延伸。
如在依据图5所示意性地加以示出的那样，汇流导轨48、50中的每个包括绝缘体，其中，在图5之中第一绝缘体以附图标记52加以示出并且第二绝缘体以附图标记54加以示出。
此外，依据图5的图示能够看出被构造为缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池42、44、46的蓄电池单池分别借助于其端面与两个汇流导轨48或50相接触。单个的被构造为缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池42、44、46的蓄电池单池能够接触汇流导轨48或50、通过卡箍连接、螺纹连接、夹持机构、借助于夹子及其类似物接触保持器。
图5能够看出三个缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池42、44和46分别以可替代的顺序(这将涉及端面66或68)进入该硬壳壳体40之中。此外，由依据图5的图示可知，三个缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池42、44、46在该实施变型之中串联连接。显然地，也存在以下可能性，即该三个缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池42、44、46并联连接。这些缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池42、44、46中的每个被设置在硬壳壳体40之中随其引导单独的电解液储备。然而也能够使得这些缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池42、44、46中多个存取共用的电解液储备。该些缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池42、44、46中中的每个均由保护壳所环绕，该保护壳能够有效地抑制电解液从该些缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池42、44、46的内部泄露出来。该保护壳由诸如或者的材料制成，借助于该些保护壳该些缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池42、44、46在出现“热失控”时能够得到保护。
如在图5之中另外示出的那样，单个的缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池42、44、46分别连接至共用的汇流导轨48、50，在该些汇流导轨出容纳有第一绝缘体52或第二绝缘体54。通过这些绝缘体能够实现将单个的缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池42、44、46要么串联连接或者要么并联连接。该些缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池42、44、46的每个的电气导通的端面66、68例如通过夹持机制或者通过弹簧作用而耦合至该些汇流导轨48或50。两个汇流导轨48或50通过合适的固定设备容纳在该硬壳壳体40的内侧。该些汇流导轨48、50和预先安装在其上的缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池42、44、46一起能够以简单的方式进入该硬壳壳体40之中，为此能够相应地配置该硬壳壳体40例如在两个相互对置的轴向侧之上实施具有两个通道或者凹槽或者诸如此类的。结合依据图5的图示，在那所构建的硬壳壳体40包括分隔壁56、58和60。在该些分隔壁56、58和60处例如能够设置电子部件。通过此类的电子部件能够描绘相应的接下来的缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池42、44、46的参数。针对例如“热失控”的运行干扰该些分隔壁56、58和60提供了以下可能性，即将单个的缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池42、44、46相互间绝缘。该硬壳壳体40的此类腔室化的版本在必要时例如在该蓄电池模块32的“热失控”所出现的气相的成分时将其保持在相应的腔室之中，从而使得所出现的气相的成分不会扩散到该共用的硬壳壳体40的内部。
分隔壁56、58或60相对于设置在汇流导轨48、50之上的绝缘体52或54以一定间距间隔开地加以设置。该间距用于实现分隔并且能够容忍公差地加以设置。该间距将通过期望的能量密度或者功率密度来加以确定。通过该绝缘体52或54能够将单个的缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池42、44、46串联连接。由于以下事实即单个的分隔壁56、58、60弹性的即能够弹动，所以诸如电流传感器、温度传感器等的电气部件能够设置在该平的可变形的分隔壁56、58、60之上。该些分隔壁56、58、60在其上未示出任何电气绝缘体，而是示出将单个的缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池42、44、46相互间实现空间绝缘。
图6能够看出依据本发明所提出的蓄电池模块32的另一个实施变型。
在图6之中所示出的蓄电池模块32也包括腔室化的硬壳壳体40，因为在该硬壳壳体之中含有分隔壁56、58、60，通过这些分隔壁56、58、60在该硬壳壳体40之中设置的缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池42、44、46相互间间隔开并且在一定程度上设置在单个腔室之中。在两个汇流导轨48或50的范围之中在其中引导有冷却介质72的冷却导管70以纵向方向加以延伸穿过该硬壳壳体40。该冷却介质72能够为以下这样的，其要么以液相或者以气相或者也能够以二者的组合的形式加以存在。以制造技术上特别简单的方式该用于容纳冷却介质的冷却导管70延伸进入该硬壳壳体40的范围之中，尤其是延伸进入在那走向有该些汇流导轨48、50的上侧和下侧62或64的范围之中。依据图6的图示能够看出与依据图5的图示相似地单个的缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池42、44、46以可替代的顺序相对于其第一端面66或第二端面68加以安装。
在依据图6的该实施变型之中缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池42、44、46以可替代的顺序(这将涉及示出连接端极的端面66、68的设置)串联连接至汇流导轨48、50。
在图5和图6之中加以示出的硬壳壳体40能够由聚合物材料例如浇筑而成。然而也能够将该硬壳壳体40由金属的材料制成，其在其内侧例如能够具有聚合物层，该聚合物层用于将容纳在该硬壳壳体40之中的缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池42、44、46实施电气的绝缘。该硬壳壳体40包括此外第一壳体侧面以及与其相对设置的第二壳体侧面82。通过所提及的壳体侧面在该依据图6的蓄电池模块32的实施变型之中使得该冷却导管70以及汇流导轨48或50能够从该壳体溢出。单个的缠绕的蓄电池单池在硬壳壳体40之中的安装确切地说在非腔室化的变型之中的安装能够打开两个壳体侧面74或82之中的至少一个，以便将单个的与该汇流导轨48或50相接触的缠绕的蓄电池单池42、44、46能够得以安装。通过这两个壳体侧面74或82以及该硬壳壳体40的上侧62和下侧64使得该硬壳壳体相对于外部得以不透气地密封。
在依据图7的图示之中示出了依据本发明所提出的蓄电池模块的未腔室化的实施变型。
由图7能够看出在该用于容纳缠绕的蓄电池单池42、44、46的硬壳壳体40的实施变型之中分别缺少了多个分隔壁56、58、60。这意味着，该硬壳壳体40的内部空间形成唯一通过的腔室，在该腔室之中汇流导轨48或50穿过其加以延伸。与前述的该硬壳壳体40的内部空间通过分隔壁56、58、60分成单个的腔室的实施变型相类似地，汇流导轨48穿过壳体侧面74或82加以延伸。
由依据图7的图示此外能够看出，在两个汇流导轨48或50之中容纳有多个传感器76、78、80。借助于这些传感器一方面能够例如测量在汇流导轨48、50之中的电流。另一方面存在以下可能性，即也能够将温度传感器用作多个传感器76、78、80，借助于这些传感器能够连续地监控在其中在这种情况下容纳有三个缠绕的蓄电池单池42、44、46的封闭的硬壳壳体40的内部温度。
由依据图7的图示能够看出与依据图5和图6的实施变型相类似地，缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池42、44或46分别参照其端面66、68针锋相对地以可替代的顺序加以设置并且与相应的汇流导轨48、50相接触。该汇流导轨48或50延伸穿过该硬壳壳体40的内部从第一壳体侧面74出发延伸至第二壳体侧面82。
此外，图7示出了单个的缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池42、44、46能够包括保护壳，其由或者也由所制造。在出现“安全性至关重要的事件”的情况下能够由此阻止在该硬壳壳体40的内部的不允许高的压力增加，从而使得在硬壳壳体40之中在上侧62之上在下侧64之上能够设置单个的出口阀，通过该出口阀能够消除在硬壳壳体40之中的压力增加。
替代所提及的也能够使用其他合适的材料，该材料邻近缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池42、44、46地相互间加以保护。围绕单个的缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池42、44、46的保护壳除了容纳弹道的材料之外还具有以下目的，即使得缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池42、44、46相对于有空缺的冷却导管70来加以保护，该冷却导管穿过该硬壳壳体40的内部加以延伸。由依据图8的图示能够得出依据图7中的图示的蓄电池模块的扩展。
如依据图8的图示所能看出的那样，不仅仅是汇流导轨48、50，而且附加于该汇流导轨已经结合依据图5和图6的第一实施变型所提及的冷却导管70也穿过相应的壳体侧面74、82加以延伸。单个的缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池42、44、46所设置有的所提及的保护壳也相对于出自冷却导管70的冷却介质来保护其。在冷却导管70之中流动的冷却介质72既能够为气体形式也能够为液体介质，也能够为两种介质相的混合。
通过传感器76、78、80能够测量温度尤其是硬壳壳体40的温度。传感器76、78、80也能够为组合的温度和电流传感器，其布置在该硬壳壳体之内例如在设置在实现腔室的分隔壁56、58、60之上。温度传感器在硬壳壳体40之中的布置必须考虑该缠绕地或者堆叠地加以构造的蓄电池单池42、44、46的散热的影响。在将电流传感器用作传感器76、78、80的情况下必须选择将其布置在该硬壳壳体40之中，以使得最小化感性的影响。

Claims (9)

1.一种由一定数量的蓄电池单池(42、44、46)组成的蓄电池模块(32)，所述一定数量的蓄电池单池分别相互连接，其特征在于，所述蓄电池单池(42、44、46)容纳于硬壳壳体(40)之中，在所述硬壳壳体之中有至少一个汇流导轨(48、50)加以走向，一定数量的缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池(42、44、46)经由所述至少一个汇流导轨导电地加以接触，
其中，所述硬壳壳体(40)包括第一和第二汇流导轨(48、50)并且所述第一和第二汇流导轨(48、50)分别包含绝缘体(52、54)，经由所述绝缘体实现所述缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池(42、44、46)的串联电路或者并联电路。
2.根据权利要求1所述的蓄电池模块(32)，其特征在于，所述缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池(42、44、46)在其端面(66、68)之上通过所述汇流导轨(48、50)加以接触。
3.根据前述权利要求中任一项所述的蓄电池模块(32)，其特征在于，所述汇流导轨(48、50)分别在所述硬壳壳体(40)的上侧(62)和底侧(64)处并且穿过其进行走向。
4.根据权利要求1或2所述的蓄电池模块(32)，其特征在于，在所述硬壳壳体(40)之中与所述汇流导轨(48、50)并行地走向有用于冷却介质(72)的冷却导管(70)。
5.根据权利要求4所述的蓄电池模块(32)，其特征在于，所述冷却介质(72)以液相或者气相加以存在。
6.根据权利要求1或2所述的蓄电池模块(32)，其特征在于，所述缠绕的和/或堆叠的蓄电池电压(42、44、46)在所述硬壳壳体(40)内部通过分隔壁(56、58、60)相互分隔。
7.根据权利要求1或2所述的蓄电池模块(32)，其特征在于，在所述硬壳壳体(40)内部无分隔壁地容纳有一定数量的所述缠绕的和/或堆叠的蓄电池单池(42、44、46)。
8.根据权利要求4所述的蓄电池模块(32)，其特征在于，用于所述冷却介质(72)的所述冷却导管(70)、所述汇流导轨(48、50)无分隔壁地通过所述硬壳壳体(40)的内部加以走向。
9.根据权利要求1或2所述的蓄电池模块(32)，其特征在于，所述汇流导轨(48、50)包括用于温度测量和/或电流测量的多个传感器(76、78、80)。
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