CN107785512A - 电池组件和具有这种电池组件的车辆 - Google Patents

Abstract

推荐一种电池组件(3)，其具有电池壳体(4)，至少一个电池模块(5)被固持在所述电池壳体中。电池壳体(4)具有至少部分地在侧面包围所述至少一个电池模块(5)的框架式支承结构(7)、构成电池壳体(4)的底部且固定在支承结构(7)上的形状稳定的第一下壳(8)、以及同样固定在支承结构(7)上的盖元件(9)。在支承结构(7)连同电池模块(5)和形状稳定的第一下壳(8)之间设置柔性的和/或可弯曲的第二下壳(17)，其将电池壳体(4)的上部与下部的空间体积(18，19)全密闭封闭地分离。在上部空间体积(18)中设置至少一个电池模块(5)并且在下部空间体积(19)中设置电池组件(3)的冷却装置(20)。柔性的和/或可弯曲的第二下壳(17)是所述冷却装置(20)的组成部分并且与至少一个电池模块(5)的模块壳体(6)建立热接触。

Description

电池组件和具有这种电池组件的车辆

技术领域

本发明涉及一种按照本发明的权利要求1所述的特征组合的电池组件。按照本发明的权利要求9，本发明还涉及一种具有这种电池组件的车辆，尤其是混合动力汽车或电动车。

DE 10 2009 058 809 A1描述了所谓的车辆驱动电池组组件，其配有两部分式电池外壳(上部和下部)，电池芯组以及冷却装置。电池芯组的壳体具有固定法兰，一方面，冷却装置的接触板通过螺栓连接固定在该固定法兰上，另一方面，电池壳体的两个部分固定在该固定法兰上。接触板配属冷却装置的冷却液管路。接触板通过其边缘轮廓与所述固定法兰螺栓连接。在接触板和两部分式的下部之间设置隔热部件。此外，可以提供弹簧元件，其借助固定轨将接触板压在电池芯组上用于补偿公差。这种电池组通常具有全密闭密封的电池壳体，其保护电池组件免受污垢和潮湿。电池壳体的下部、也称为下壳、设计为承载式的构件。也就是说电池组件通过所述下部支承在车辆中。然而在冷却系统不能密封时不能排除的是：流出的冷却剂导致电故障或者甚至损害电的电池组件。由DE102011107607A1已知一种具有冷却装置的车载电池，其构成了冷却剂管路，并且通过第一平坦构成的金属板和第二变形加工的金属板(二者相互接合)构成。此外设置可变形的、导热的、电绝缘层，尤其是带有陶瓷添加物的软硅胶垫，所述垫设置在第一金属板的平坦的表面和车载电池的待冷却的表面之间。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，鉴于现有技术提供一种可选的电池组件，其尤其用于车辆，所述电池组件在保证碰撞安全性和功能安全性较高的情况下、实现其简单的和廉价的安装以及拆卸。此外本发明所要解决的技术问题在于提供一种具有这种电池组件的车辆，尤其是混合动力汽车或电动车。

所述技术问题通过一种电池组件、尤其是车辆的电池组件解决，其具有电池壳体，至少一个电池模块被固持在电池壳体中，该电池模块具有至少一个布置在电池模块的模块壳体中的电池芯，

-其中电池壳体具有至少部分地在侧面包围所述至少一个电池模块的框架式支承结构、构成电池壳体的底部的并且固定或能够固定在支承结构上的形状稳定的第一下壳、以及同样固定在或者能够固定在支承结构上的盖元件，

-其中，在支承结构连同电池模块和形状稳定的第一下壳之间设置柔性的和/或可弯曲地构成的第二下壳，第二下壳将电池壳体的上部空间体积与下部的空间体积全封闭密闭地分离，其中，

-在上部空间体积中设置至少一个电池模块并且在下部空间体积中设置电池组件的冷却装置，并且

-其中柔性的和/或可弯曲的第二下壳是所述冷却装置的组成部分并且与至少一个电池模块的模块壳体建立热接触。

在此提供过一种电池组件，其能够可靠地保护电池模块的电部件抵御冷却装置可能的泄漏。电池组件的稳定性优选通过所述支承结构确定，因此下壳不再必须实施为承载式的。电池组件的主要构件支承在支承结构上。电池组件在车辆中的支承因此优选通过所述支承结构进行。

从属权利要求描述了本发明优选的改进设计或者技术方案。

因此优选规定，支承结构具有与该支承结构固定连接的、用于将至少一个电池模块垂直地支承和固持在支承结构上的支承元件。由此电池模块有利地既沿垂向向下地、又沿水平方向被固定，并且因此仅支承在所述支承结构上。

如本发明进一步规定，电池模块优选借助至少一个与模块壳体底部相间隔布置的模块壳体的模块壳体梯台支承在或能够支承在支承元件上。通过选择模块壳体梯台与模块壳体底部之间的间隔，至少一个电池模块这样支承或可支承在支承元件上，使得电池模块部分地穿过支承结构以及支承元件朝向形状稳定的第一下壳延伸。由此简化了柔性的和/或可弯曲的第二下壳与模块壳体的热接触。

如本发明还规定，在形状稳定的第一下壳和柔性的和/或可弯曲的第二下壳之间设置冷却装置的冷却板，所述冷却板优选借助至少一个弹簧元件支承在用作支座的形状稳定的第一下壳上、并且直接地或间接地通过导热膜在预紧力的作用下与柔性的和/或可弯曲的第二下壳热接触。通过这种措施在补偿了可能的尺寸公差的情况下实现了冷却板在模块壳体上功能可靠的热接触。

优选规定，为模块壳体在其与柔性的和/或可弯曲的第二下壳的接触区域中配备导热膜，该导热膜改善了从模块壳体相冷却装置的冷却板的期望的热交换。

此外，柔性的和/或可弯曲的第二下壳优选由薄壁的金属进或金属膜构成。已知的是，金属是优良的导热体。因此薄壁的金属件或金属膜例如由铝或铝合金或者不锈钢构成。备选地，第二下壳也可以由导热的塑料件或塑料膜构成。因此所述的塑料件或塑料膜例如由硅树脂构成，其优选具有由导热材料、例如金属颗粒和/或陶瓷颗粒构成的杂质(或者说包涵物(Einschlüsse))和/或颗粒。这样的第二下壳既可以实现导热功能、也可以实现用于使上部空间体积相对电池壳体的下部空间体积密封的密封功能。通过这种措施可以取消额外的导热膜。

对于至少一个弹簧元件，其按照一种简单和廉价的实施形式通过弹簧弹性的泡沫件构成，其优选由塑料泡沫构成。

本发明还涉及一种具有这种电池组件的车辆，尤其是混合动力汽车或电动车。如上所述，电池组件优选通过电池壳体的支承结构支承在车辆中或车辆上。为此，为支承结构配备至少一个固持装置，或者其可以具有至少一个固持装置。

附图说明

以下结合附图中示意示出的实施例进一步产出本发明。但是本发明并不局限于此，而是包含通过权利要求定义的全部技术方案。在附图中：

图1极其示意地示出配备有按照本发明构成的电池组件的汽车，

图2示出所述电池组件的立体的部分视图(部分剖切)，

图3示出按照图2的细节“Z”，和

图4示出按照本发明的电池组件的立体的分解图(部分剖切)。

具体实施方式

图1首先示出一个车辆1，在此是汽车，其具有作为驱动发动机的电动机2和构成牵引电池的电池组件3。因此按照该实施例涉及的是纯电驱动的车辆1。通过本发明当然也包含所谓的混合动力汽车，其除了一个或多个电动机2之外还包含内燃机，或者本发明涉及的是任意其他的车辆1，其包含以下所述形式的电池组件2(未示出)。

按照图2至4，电池组件3具有电池壳体4，至少一个电池模块5(在此仅示出一个电池模块5)连同至少一个未示出的并且设置在该电池模块5的模块壳体6中的电池芯固持在所述电池壳体中。

电池壳体4具有至少部分地在侧面包围所述电池模块5的框架式的支承结构7。按照该实施例，所述支承结构7由相互固定连接，尤其焊接的盒状型材和面状型材构成，并且根据按照该实施例所选择的电池模块5的长方体形状而基本上跟随电池模块的侧面轮廓。在支承结构7上固定构成电池壳体4的底板的形状稳定的第一下壳8。所述固定优选借助未图示的固定螺栓进行。第一下壳8可以由金属或者塑料构成。此外，电池壳体4具有盖元件9(参照图4)，其按照该实施例同样设计为壳形的，并且优选借助未图示的固定螺栓固定在支承结构7上。

至少所述盖元件9、但是优选盖元件9以及第一下壳8都这样固定在支承结构7上，使得形成相对外界全密闭封闭的电池壳体4的内腔空间。鉴于此，盖元件9和第一下壳8的固定优选借助未图示的密封元件进行，例如密封环，其布置在盖元件9和第一下壳8与支承结构7相应的接触面的区域中。

如图2至4进一步示出，支承结构7具有与其固定相连的、优选焊接的支承元件10，用于垂直地支承和固持嵌入支承结构7中的电池模块5。所述支承元件10沿着支承结构7的下侧延伸并且借助凸缘11仅在支承结构的角部区域中伸入到由支承结构7包围的自由空间中。与所述凸缘11相对应地，电池模块5的模块壳体6分别具有与模块壳体底部12间隔布置的模块壳体梯台13。电池模块5或其模块壳体6借助所述的模块壳体梯台13这样垂直地支承在支承结构7的支承元件10上，使得电池模块5朝向形状稳定的第一下壳8、也就是向下、部分地穿过支承结构7以及支承元件10(参照尤其图2和3)。按照该实施例，电池模块5借助固定螺栓14a、14b固定在支承结构8上，固定螺栓自身穿过在模块壳体6和支承元件10中的贯穿孔15、16，后者优选是螺纹孔。

如图2至4还可示出，在支承结构7连同电池模块5和形状稳定的第一下壳8之间设置当前柔性的和/或可弯曲地构成的第二下壳17。第二下壳17按照该实施例环绕地夹紧在支承结构7和形状稳定的第一下壳8之间，由此构成密封环。通过该措施可以将电池壳体4的整体内部空间的上部的空间体积18与下部的空间体积19全密闭封闭地分离。根据用于所述第二下壳17的材料选择，必要时上述的在支承结构7和第一下壳8之间的密封环是可取消的，但是对此以下还进一步阐述。

电池模块5布置在上部的空间体积18中。冷却装置20布置在下部的空间体积19中。柔性和/或可弯曲的第二下壳17是所述冷却装置20的组件并且与模块壳体6、尤其与模块壳体底板12形成热接触。

此外在形状稳定的第一下壳8和柔性和/或可弯曲的第二下壳17之间设置冷却装置20的已知的冷却板21。所述冷却板构成至少一个介质管道22，其在图4中通过虚线的引导线显示。所述至少一个介质管道22按照该实施例连入车辆1的未示出的冷却回路中。

冷却板21借助弹簧元件23支承在形状稳定的第一下壳8上并且通过由导热材料(例如铝)构成的导热膜24间接地与柔性和/或可弯曲的第二下壳17相接触。因此借助弹簧元件23在预紧力下进行热接触。由于第二下壳17设计为柔性和/或可弯曲的，其有利地以较大的表面按压在模块壳体6的、尤其模块壳体底部12的轮廓上，由此保证了高效的热交换。在这种关联中，按照该实施例，在模块壳体6和第二下壳17之间的接触区域中还提供了这样的导热膜25。

至于柔性和/或可弯曲的第二下壳17，其按照本发明的第一优选的实施变型通过薄壁的金属件或者金属膜构成。已知的是，金属是较好的导热体。因此薄壁的金属件或者金属膜例如由铝或者铝合金或者不锈钢构成。

按照本发明的第二优选的实施变型，第二下壳17也可以由导热的塑料件或者塑料膜构成。因此所述塑料件或者塑料膜例如由硅树脂构成，其优选具有由导热材料、例如金属颗粒和/或陶瓷颗粒构成的杂质和/或颗粒(未示出)。这样的第二下壳既可以实现导热功能、也可以实现用于使上部空间体积18相对电池壳体4的下部空间体积19密封的密封功能。通过这种措施可以取消额外的导热膜25。

置于弹簧元件23，其例如可以仅通过弹簧弹性的垫元件构成，例如通过简单和廉价地由塑料泡沫构成的弹簧弹性的泡沫件构成，其在装配连接中对冷却板21朝向模块壳体6施加预紧力。本发明并不局限于这种弹簧元件23的具体实施形式，而是还包含各种其他适用的弹簧元件23或者多个这种弹簧元件23，它们以整体将冷却板21大面积地压在第二下壳17上并且继续压在模块壳体6上。因此期望的按压力例如也可以通过多个在冷却板上均匀分布地布置的单独弹簧元件或者通过由金属或塑料构成的、具有多个成型或造型的弹簧弹性的支承条的板元件产生(未示出)，所述单独弹簧元件以板簧或螺旋弹簧的形式由金属或塑料构成。

如上所述，电池组件3优选通过电池壳体4的支承结构7支承在车辆1中或车辆1上。为此，为支承结构7分配至少一个保持装置或者其具有至少一个保持装置。在此，例如可以设置与汽车车身的刚性连接或者提供借助弹性体支座的与汽车车身的弹簧弹性的连接(未示出)。

如图2和4所示，支承元件10还构成向外指向的凸缘26。所述凸缘26中的至少一个对应布置在其上的片状的固定器件27。所述片状的固定器件27借助固定螺栓14b保持和固定在位置中。这种凸缘26以及对应的固定器件27都具有对中销形式的形状配合器件28，并且在此用于将电池模块5沿横向并且向上固定在支承结构7上。

附图标记清单

1 车辆

2 电动机

3 电池组件

4 电池壳体

5 电池模块

6 模块壳体

7 支承结构

8 第一下壳

9 盖元件

10 支承元件

11 凸缘(支承元件10)

12 模块壳体底板

13 模块壳体梯台

14a 固定螺栓

14b 固定螺栓

15 贯穿孔(模块壳体6)

16 贯穿孔(支承元件10)

17 第二下壳

18 上部空间体积

19 下部空间体积

20 冷却装置

21 冷却板

22 介质管路

23 弹簧元件

24 导热膜

25 导热膜

26 凸缘(支承元件10)

27 固定器件

28 形状配合器件

Claims (10)

1.一种电池组件(3)、尤其是车辆(1)的电池组件，其具有电池壳体(4)，至少一个电池模块(5)连同布置在该电池模块的模块壳体(6)中的电池芯被固持在所述电池壳体中，

-其中电池壳体(4)具有至少部分地在侧面包围所述至少一个电池模块(5)的框架式的支承结构(7)、构成电池壳体(4)的底部的并且固定或能够固定在支承结构(7)上的形状稳定的第一下壳(8)以及同样固定在或者能够固定在支承结构(7)上的盖元件(9)，

-其中，在支承结构(7)连同电池模块(5)和形状稳定的第一下壳(8)之间设置柔性的和/或可弯曲的第二下壳(17)，第二下壳将电池壳体(4)的上部的空间体积(18)与该电池壳体的下部的空间体积(19)全封闭密闭地分离，其中，

-在上部的空间体积(18)中设置至少一个电池模块(5)并且在下部的空间体积(19)中设置电池组件(3)的冷却装置(20)，并且

-其中柔性的和/或可弯曲的第二下壳(17)是所述冷却装置(20)的组成部分并且与至少一个电池模块(5)的模块壳体(6)建立热接触。

2.按照权利要求1所述的电池组件(3)，其特征在于，所述支承结构(7)具有与该支承结构固定连接的、用于将至少一个电池模块(5)垂直地支承和固持在支承结构(7)上的支承元件(10)。

3.按照权利要求2所述的电池组件(3)，其特征在于，电池模块(5)借助至少一个与模块壳体底部(12)相间隔布置的、模块壳体(6)的模块壳体梯台(13)支承在或能够支承在支承元件(10)上。

4.按照权利要求3所述的电池组件(3)，其特征在于，通过选择模块壳体梯台(13)与模块壳体底部(12)之间的间隔，至少一个电池模块(5)这样支承或可支承在支承元件(10)上，使得电池模块(5)部分地穿过支承结构(10)以及支承元件(10)朝向形状稳定的第一下壳(8)延伸。

5.按照权利要求1至4中任一项所述的电池组件(3)，其特征在于，在形状稳定的第一下壳(8)和柔性的和/或可弯曲的第二下壳(17)之间设置冷却装置(20)的冷却板(21)，所述冷却板借助至少一个弹簧元件(23)支承在第一下壳(8)上、并且直接地或间接地通过导热膜(24)在预紧力的作用下与柔性的和/或可弯曲的第二下壳(17)热接触。

6.按照权利要求1至5中任一项所述的电池组件(3)，其特征在于，为模块壳体(6)在其与柔性的和/或可弯曲的第二下壳(17)的接触区域中配备导热膜(25)。

7.按照权利要求1至6中任一项所述的电池组件(3)，其特征在于，柔性的和/或可弯曲的第二下壳(17)优选由薄壁的金属件或金属膜或者通过塑料件或者塑料膜构成。

8.按照权利要求7所述的电池组件(3)，其特征在于，所述塑料件或所述塑料薄膜具有由导热材料构成的杂质和/或颗粒。

9.一种车辆(1)，尤其是混合动力汽车或者电动车，其具有按照权利要求1至8中任一项所述的电池组件(3)。

10.按照权利要求9所述的车辆(1)，其特征在于，电池组件(3)通过电池壳体(4)的支承结构(7)支承在车辆(1)中或车辆(1)上。