CN106471642A - 用于多个电池组电池的包括三个主组成部分的壳 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于多个电池组电池（40）的壳（5；10、20、30），其中壳（5；10、20、30）包括三个主组成部分（10、20和30）。第一主组成部分通过用于容纳多个电池组电池（40）的容器（10）构造，第二主组成部分通过电的和/或电子的结构元件（22）的载体（20）构造，并且第三主组成部分通过遮盖部（30）构造。根据本发明额外要求的是，电的和/或电子的结构元件（22）至少部分地布置在电路板（24）上。另外，本发明涉及电池组电池模块（50）、具有电池组电池模块（50）的机动车以及用于制造所述电池组电池模块的方法。

Description

用于多个电池组电池的包括三个主组成部分的壳
本发明涉及用于多个电池组电池的包括三个主组成部分的壳、电池组电池模块、具有所述电池组电池模块的机动车以及用于制造所述电池组电池模块的方法。
背景技术
世界范围内存在对电池组用于广泛的应用领域的巨大的需求，一方面比方说用于静态的装置，例如风力发电装置或者太阳能发电装置，另一方面当然也用于移动式的电子装置，例如笔记本电脑和通信设备。特别也能够预见的是，对用于车辆、例如用于混合动力车辆和电动车辆的电池组的需求，在接下来的几年内将要上升。对所有这些电池组提出了鉴于可靠性、寿命和性能的非常高的要求。
典型地，为此电地以串联和/或以并联相互接通多个电池组电池，用于形成功率强劲的电池组电池模块。除此之外，电池组电池模块也包括了用于电池组电池正常的运行所必要的电子装置。
通常壳在有害的外部的影响前，比方说在潮气前对电池组电池模块的不同的组成部分形成保护。此外，所述壳为容纳和紧固所有的在电池组电池模块中必要的组件提供了必要的强度和机械的稳定性。同样并且恰好在平均水平以上强的力量作用的情况下，所述壳对组件在损坏前形成防护，所述力量作用例如在事故中是要担心的。
常见的电池组壳典型地具有两个壳件，所述壳件能够相互连接。例如由US 2012/0129028 Al已知了电池组壳，所述电池组壳由容纳容器和遮盖部形成。
来自两个壳件的电池组壳展示了进一步的发展，在所述壳件中遮盖部也能够具有电的构件。比方说在E 10 2012 221 751 Al中说明了电池组模块遮盖部，它具有集成在其中的电池连接器和导体电路。当电池连接器能够将电池组模块的单个的电池组相互电连接时，导体电路能够与传感器连接，并且因此能够制造电的连接，用于在传感器和有待测量的电池组电池处的位置之间传递测量数据。
其它的、具有集成在其中的电的构件的电池组模块遮盖部由DE 10 2012 205 019Al已知。除了电池连接器之外，电池组模块遮盖部也包括了电压取用位置、温度传感器和信号传导系统。
一方面，由背景技术已知的方案（电的构件直接布置在电池组壳的遮盖部处）提供了电池组壳的特别紧凑的构造的优点，因为电池组壳仅仅需求两个主组成部分，即用于电池组电池的容纳容器和遮盖部。另一方面，遮盖部作为最外部的壳件直接暴露于外部的影响。比方说在由外部的力量作用的情况下，通过所述遮盖部恰好打算在可能的情况下将布置在壳的内部的结构组件以遮盖部的代价予以保护。这导致了直接布置在遮盖部处的电的结构元件同样基本上在损害情况下暴露于比以下情况更大的危险，即所述构件不直接布置在遮盖部处，而是比方说进一步在壳的内部。
例如由EP 2 450 982 B1已知了电池组壳，在所述电池组壳中设置了具有电池连接器的板元件（“汇电板”），其中所述板元件布置在用于电池组电池的容器和遮盖部之间。除了电池连接器之外，没有说明在板元件上其它的电的和/或电子的结构元件。
发明内容
用于多个电池组电池的根据本发明的壳包括三个主组成部分。第一主组成部分通过用于容纳多个电池组电池的容器构造，第二主组成部分通过电的和/或电子的结构元件的载体构造，并且最后第三主组成部分通过遮盖部构造。根据本发明额外地要求，电的和/或电子的结构元件至少部分地布置在电路板（PCB，“印刷电路板”）上。
本发明首先基于以下认知，即电池组电池模块中多样的结构元件关于容纳结构元件的壳的密封性和/或清洁度是不同敏感的。因此，比方说电池组电池基本上相比电子装置较低敏感，所述电子装置形成了电的和/或电子的结构元件的总体。相应地，针对电池组电池的对壳的密封性和/或清洁度的要求相比针对电子装置的较低。所以根据本发明提出了，一方面为电池组电池并且另一方面为电的和/或电子的结构元件，在壳中提供相互隔开的区域。因此本发明如此设置，即一方面为电池组电池提供了容器，并且另一方面为电的和/或电子的结构元件提供了载体。
由这个措施有利地带来了以下必要性的取消，即全部的壳的内部区域，也就是说全部的内部区域以高的费用与壳的外部的环境进行密封，所述内部区域通过容器、载体和遮盖部形成。更确切地说从现在起以下是足够的，即为全部的壳的部分区域，也就是为电的和/或电子的结构元件的载体的内部区域保证高程度的密封性和/或清洁度。尤其有利地完全足够的是，要求仅仅为全部的壳的特别的部分区域在潮气前形成最大可能的保护，而不是为壳的完全的内部区域形成保护。
本发明基于其他的认知，即对壳的密封性和/或清洁度的要求还能够进一步地减小，如果电的和/或电子的结构元件至少部分地布置在电路板上。一方面来说，因而所需求的电子装置能够布置在最小的空间上，也就是说以下区域有利地进一步减小：在该区域处对密封性和/或清洁度提出了更高的要求。另一方面来说，电路板也提供了以下可能性，即电子装置的至少部件通过保护层覆盖，也就是说导体电路比方说能够在电路板的层系统的内部中走向，并且因而获得优化的保护，所述保护是针对可能的、来自壳的内部的有害的作用。
通过壳的单独的、额外的遮盖部，最终也最小化了以下危险，即电的和/或电子的结构元件暴露于直接的、外部的影响。
通过根据本发明的技术的特征总共优化了电池组电池模块的安全性，特别是电的和/或电子的结构元件的安全性，而没有繁琐的措施的必要性。
本发明的有利的改型方案在从属权利要求中给出，并且在说明中予以描述。
附图说明
本发明的实施例依据附图和随后的说明具体地解释。图示：
图1是以爆炸视图的根据本发明的壳和电池组电池模块的实施方式，所述壳具有三个主组成部分，
图2是在用于制造电池组电池模块的方法中的第一快照，
图3是在用于制造电池组电池模块的方法中的第二快照，
图4是在用于制造电池组电池模块的方法中的第三快照，并且
图5是在用于制造电池组电池模块的方法中的第四快照。
具体实施方式
根据本发明的、用于多个电池组电池的壳的第一实施例借助在图1中以爆炸视图实施的附图予以解释。基本上，利用本发明提供了用于多个电池组电池40的壳5；10、20、30，其中壳5；10、20、30包括了三个主组成部分10、20和30。第一主组成部分通过用于容纳多个电池组电池40的容器10构造，第二主组成部分通过电的和/或电子的结构元件22的载体20构造，并且第三主组成部分通过遮盖部30构造。
这时根据本发明额外地如此设置：即电的和/或电子的结构元件22至少部分地布置在电路板24上。在最广泛的意义上，电池连接器也算作电的结构元件22，因为所述电池连接器将电池组电池40的电池端子电地相互连接，并且电流流动通过所述电池连接器。电池连接器自身（在此以压接连接部28的形式实施）在本发明的这个实施方式中不布置在电路板24上。然而作为替代方案可能的是将电池连接器也布置在电路板24处。
在任何情况下，根据本发明至少部分的、其它的电的和/或电子的结构元件22例如（在附图中未示出的）导体电路布置在电路板24上，所述导体电路集成到电路板24中地存在。
针对性地，电的和/或电子的结构元件22包括用于测量、监测、接通、控制和/或调节的单元。因此电子装置比方说能够包括用于电压监测和/或温度监测的单元。尤其优选是在电路板24上布置的CSC（“电池监控电路”）单元。
有利地，电路板24包括插头26，特别是LV插头（“低电压”插头）。因此提供了电路板24的简单的插接可能性，用于与其它的电的单元的电的接触，而不需要为此单独的构件。
为了继续改善特别敏感的区域的密封性，能够在壳中在针对性的位置处布置密封部25。有利地，载体20由容器10的内部区域借助至少一个密封部25，特别地借助至少一个围绕待容纳的电池组电池40的电池端子布置的密封部25予以密封。另外为清楚起见，密封部25自身在图1中没有直接地展示，而是其实标明了其位置。此外，在这个位置处还应当注意的是，图1以爆炸视图展示了根据本发明的壳5；10、20、30或者说具有这样的壳5；10、20、30的电池组电池模块50，也就是说完成制造的电池组电池模块50的主组成部分10、20和30在图1中仅仅为了更好的理解在空间上分离地展示，从而应该清楚的是，电池连接器比方说在实际中将各自相邻的电池组电池40的电池端子相互连接并且电地接触，所述电池连接器在此处以压接连接部的形式构造为电的连接部28。
如在图2中能够识别的那样，载体20能够具有开口，所述开口与在容器10中容纳的电池组电池40的电池端子对应。如果将载体20布置在具有被容纳在其中的电池组电池40的容器10上，则容器10的内部区域得到覆盖，其中仅仅电池组电池40的电池端子通过所说明的载体20的开口继续敞开地能够被接近并且因此能够相互连接。因此在最优化的实施方式中，在电池组电池40的每个电池端子处布置了围绕电池端子的密封部25。在这种情况下，所述密封部25能够作为自身单独的构件单个地布置在相应的电池组电池40的端侧和载体20之间。然而作为替代方案可能的是，密封部25作为载体20的集成的构件存在。密封部25随后能够例如在载体20的朝向容器10的侧部处已经在载体20的开口处固定布置地存在。用于制造电池组电池模块50的方法之后还会详细地说明。
在按照图1的本发明的实施方式中，载体20也能够具有过滤器29。过滤器29优选地是载体20中的经集成的构件，并且（布置在容器10上）有利地保护容器10的内部区域。过滤器29的可能的技术的实施方案是通过栅格元件进行的构造，如图1中所展示的那样。
在本发明其它的、未在附图中示出的实施方式中，壳5；10、20、30，特别是载体20能够包括脱气设备。从而已知的是，电池组电池40例如锂离子电池组电池，在电的、机械的和/或热的不适当的处理时能够具有内部的或者外部的短路，所述处理例如能够在电池组电池40的过量充电或者电池组电池壳的机械的损伤时出现，从而所述电池组电池在最短的时间内不被允许地暖化。这个暖化导致了电池组电池40中的压力上升。
在这种情况下，这也能够带来在强的氧化介质的释放下的阴极分解。这能够导致电解质中强的放热的反应。在这种情况下产生了热的气体，所述气体增加了电池组电池内部空间中的压力。
这个压力能够引发电池中不能够控制的温度升高（热的失控，所谓的“热逃逸”）以及电池的安全装置例如所谓的“安全阀”的以压力为条件的打开。如果未进行电池的打开，则存在电池爆炸的危险。所以必要的是，针对性地和控制地引走由电池组电池40或者说由电池组电池40的壳内部空间逸出的介质。
在这种情况下，由壳内部空间泄漏的介质能够是液体和/或气体和/或颗粒（气溶胶），所述介质在当前的步骤中也综述地标明为一种或者说多种“流体”。就此而言，在当前的步骤中“脱气”的概念也不仅仅理解为气体的逸出，而且也理解为液体和/或颗粒的逸出。流体能够具有未分解的电解质组分例如碳酸二甲酯或者碳酸亚乙酯，或者也具有能够燃烧的分解产物如一氧化碳、氢气或者甲烷。作为导电盐的分解产物，它们能够具有氟化氢或者含磷的化合物例如三氟氧磷（POF3）。
通常为了引出流体，在电池组电池壳的合适的位置处针对性地布置有至少一个安全装置。所述安全装置例如以未在附图中示出的脱气阀或者爆破膜的形式实现，所述脱气阀或者爆破膜在电池组电池40过热的情况下形成脱气口，并且从而在爆炸前保护电池组电池40。
提出的是，壳5；10、20、30的，特别地是载体20的脱气设备包括密封部，所述密封部优选地各自布置在载体20的开口和为此对应的、待容纳的电池组电池40的脱气位置，特别是脱气阀或者爆破膜之间。因此能够由电池组电池40逸出的流体被控制地导入到载体20的内部区域中。因为载体20的内部区域空间上从容器10的内部区域隔开，则以高的可靠性阻止了流体泄漏到容器10的内部区域中。另外如果载体20的内部区域没有从容器10的内部区域绝对气体密封地隔开，这个有利的效果才会随后出现。单单通过两个内部区域的空间上的分离而没有每个敞开地能够接近的连接区域，有力地阻止了流体由载体20的内部区域泄漏到容器10的内部区域中。所以流体也能够不由容器10到达至乘客车厢中，如果壳5；10、20、30与布置在其中的电池组电池40比方说置入在车辆中。
在特别优选的实施方案中，两个内部区域甚至能够气体密封地相互隔开，由此流体由载体20的内部区域泄漏实际上变得完全不可能。
在需要时，脱气设备也能够包括线路，所述线路将电池组电池40的脱气位置与载体20的内部区域相互连接。因此，电池组电池40的脱气位置和载体40的开口之间可能的空间上的距离被安全地克服。
最后，脱气设备也能够包括脱气收集器，所述脱气收集器用作流体聚集器。要么通过上面提及的线路，要么直接由电池组电池40的脱气位置，将所有流体提供给所述脱气收集器。脱气收集器甚至能够布置在容器10的内部区域中，然而优选地布置在载体20的内部区域中。
进一步提出的是，电的和/或电子的结构元件22至少部分地，优选地全部布置在载体20的朝向遮盖部30的侧部上。另外地，在这种实施方式中遮盖部30独立于电的和/或电子的结构元件22。
通过本发明另外提供了具有根据本发明的壳5；10、20、30和布置在其中的电池组电池40的电池组电池模块50。在这种情况下，电池组电池40彼此和/或通过电的连接部28，特别是压接连接部与电路板24电连接。
根据本发明的电池组电池模块50能够以多种目的被置入或者说被安装。例如提出了，机动车特别是能够电动驱动的机动车配设有根据本发明的电池组电池模块50，其中电池组电池模块50与机动车的驱动系统连接。
最后，本发明也涉及用于制造具有壳5；10、20、30的电池组电池模块50的方法，所述壳具有三个主组成部分10、20和30，所述方法具有以下步骤：
a） 提供用于容纳多个电池组电池（40）的容器（10），
b） 容纳多个电池组电池（40） 到容器（10）中，
c） 将电的和/或电子的结构元件（22）的载体（20）安设在容器（10）上，其中电的和/或电子的结构元件（22）至少部分地布置在电路板（24）上，并且
d） 将遮盖部（30）安设在载体（20）和/或容器（10）上。
图2中展示了，如何在步骤a）和b）之后，即在提供用于容纳多个电池组电池40的容器10之后，并且在容纳多个电池组电池40到容器10中之后，这时按照步骤c）将载体20安设在容器10上。在此在步骤c）中，载体20首先不带有电路板24地安设在容器10上。
如在图3中表达的那样，紧接着将电路板24装配在载体20上。电路板24还必须与电池组电池40电连接。进一步地，电池组电池40也必须彼此电连接。为此电的连接部28是必要的。
作为替代方案当然也可能的是，在步骤c）中将载体20安设在容器10上，如果电路板24已经装配上载体20上。
在两种情况中，通过载体20的开口定义的区域提供用于电池组电池40的电池端子。电池端子在步骤c）中，即在组装载体20与容器10时，通过载体20的开口引导。在步骤c）之后，电池端子还也保留由外界继续可接近，并且能够相互连接。围绕电池组电池40的电池端子布置的密封部25保证了更高的安全性，即载体20由容器10的内部区域密封。因此比方说来自容器10的内部区域的潮气不能够侵入具有敏感的电子装置的载体20的上部的区域内。
图4中表达了提供电的连接部28。压接连接部表达作为优选的电的连接部28。
在按照图5的制造状态中，即在步骤c）之后和步骤d）之前，这时制造了电池组电池40彼此之间以及在电池组电池40和电路板24之间的电的连接部28，特别是压接连接部。
最后，在步骤d）中将遮盖部30安设在载体20和/或容器10上。在按照图1的所述实施方式中，遮盖部30仅接触载体20。然而基本上根据三个主组成部分彼此的构造和尺寸比例，可能的是，遮盖部30同时接触载体20和容器10，或者甚至仅接触容器10。

Claims (15)

1.用于多个电池组电池（40）的壳（5；10、20、30），其中壳（5；10、20、30）包括三个主组成部分（10、20和30），其中第一主组成部分通过用于容纳多个电池组电池（40）的容器（10）构造，第二主组成部分通过电的和/或电子的结构元件（22）的载体（20）构造，并且第三主组成部分通过遮盖部（30）构造，
其特征在于，
电的和/或电子的结构元件（22）至少部分地布置在电路板（24）上。
2.按照权利要求1所述的壳（5；10、20、30），
其特征在于，
载体（20）从容器（10）的内部区域借助至少一个密封部（25）、特别是借助至少一个围绕待容纳的电池组电池（40）的电池端子布置的密封部（25）予以密封。
3.按照权利要求1或者2所述的壳（5；10、20、30），
其特征在于，
遮盖部（30）独立于电的和/或电子的结构元件（22）。
4.按照权利要求1到3中任一项所述的壳（5；10、20、30），
其特征在于，
电的和/或电子的结构元件（22）至少部分地、优选地全部布置在载体（20）的朝向遮盖部（30）的侧部上。
5.按照权利要求1到4中任一项所述的壳（5；10、20、30），
其特征在于，
电的和/或电子的结构元件（22）包括用于测量、监测、接通、控制和/或调节的单元。
6.按照权利要求5所述的壳（5；10、20、30），
其特征在于，
电的和/或电子的结构元件（22）包括用于电压监测和/或温度监测的单元。
7.按照权利要求1到6中任一项所述的壳（5；10、20、30），
其特征在于，
在电路板（24）上布置有CSC单元（“电池监控电路”）。
8.按照权利要求1到7中任一项所述的壳（5；10、20、30），
其特征在于，
电路板（24）包括插头（26），特别是LV插头（“低电压插头”）。
9.电池组电池模块（50），其具有按照权利要求1到8中任一项所述的壳（5；10、20、30）以及布置在所述壳中的电池组电池（40）。
10.按照权利要求9所述的电池组电池模块（50），
其特征在于，
电池组电池（40）彼此地和/或与电路板（24）通过电的连接部（28）、特别是压接连接部电连接。
11.机动车，特别是能够电动驱动的机动车，它具有按照权利要求9或者10所述的电池组电池模块（50），其中，所述电池组电池模块（50）与机动车的驱动系统连接。
12.用于制造具有壳（5；10、20、30）的电池组电池模块（50）的方法，所述壳包括三个主组成部分（10、20和30），所述方法具有以下步骤：
a） 提供用于容纳多个电池组电池（40）的容器（10），
b） 容纳多个电池组电池（40） 到容器（10）中，
c） 将电的和/或电子的结构元件（22）的载体（20）安设在容器（10）上，其中，电的和/或电子的结构元件（22）至少部分地布置在电路板（24）上，并且
d） 将遮盖部（30）安设在载体（20）和/或容器（10）上。
13.按照权利要求12所述的方法，
其特征在于，
在步骤c）中首先将载体（20）不带有电路板（24）地安设在容器（10）上，并且紧接着将电路板（24）装配在载体（20）上。
14.按照权利要求12所述的方法，
其特征在于，
如果电路板（24）已经装配在载体（20）上，则在步骤c）中将载体（20）安设在容器（10）上。
15.按照权利要求12到14中任一项所述的方法，
其特征在于，
在步骤c）之后和步骤d）之前，制造在电池组电池（40）彼此之间的以及在电池组电池（40）和电路板（24）之间的电的连接部（28），特别是压接连接部。
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