CN108695460A - 具有强电流弹性接触件的电池组模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有强电流弹性接触件的电池组模块。本发明涉及一种电池组模块（10），其具有模块壳体（10.1）和多个并行地布置在模块壳体（10.1）中的电池组电池（11），其中，至少两个电池组电池（11）分别经由至少一个支承元件（13）以机械方式安放在模块壳体（10.1）处，并且两个彼此相邻地布置的电池组电池（11）借助于至少一个强电流弹性接触件（12）互相电连接。

Description

具有强电流弹性接触件的电池组模块
技术领域
本发明涉及一种按照第一独立专利权利要求所述的电池组模块以及一种按照第二独立专利权利要求所述的、尤其用于至少一个可电驱动的车辆的电池组。
背景技术
由出版物DE 10 2014 212 271 A1已知一种用于将电池组电池（Batteriezellen）和/或电池组模块电连接的连接元件，其中连接元件具有用于与端子（Terminal）连接的连接区域以及用于可松开地（lösbar）连接连接器的接纳区域，并且其中为了与端子建立导电连接的目的，设置弹簧元件。
发明内容
按照本发明的第一方面要求保护一种电池组模块，其中电池组模块具有模块壳体和多个并行地布置在模块壳体中的电池组电池。按照本发明，至少两个电池组电池分别经由至少一个支承元件（Lagerelement）以机械方式安放在模块壳体处，并且两个彼此相邻地布置在模块壳体中的电池组电池借助于至少一个强电流弹性接触件互相电连接、尤其电串联。因此按照本发明，在两个彼此相邻地布置的电池组电池之间的强电流弹性接触件被构造为有弹性的（柔性的）。因此，仅通过电池组电池的排列成行（Aneinanderreihen）在几何上彼此并行地制造强电流路径。因此，电池组电池的电连接与电池组电池在模块壳体中的机械安放（Lagerung）在结构上分离。与此相应地，支承元件仅仅用于电池组电池在模块壳体中的机械安放，并且强电流弹性接触件仅仅用于两个相邻地布置的电池组电池的电连接。通过结构上和功能上的分离排除了：支承元件用于电池组电池的电接触和/或强电流弹性接触件用于电池组电池的机械安放。因此，支承元件的破裂或者失灵不自动地导致电池组模块的电气失灵。在此，强电流弹性接触件被构造为导电的，强电流弹性接触件尤其被构造为，使得可以制造小的接触电阻，使得强电流路径具有小的电阻值。此外可以有利的是，在几何上和/或在化学上（例如通过合金或者覆层）构造强电流弹性接触件，使得所述强电流弹性接触件被构造为对于在两个电池组电池的电接触区域中的接触腐蚀、磨损或者氧化不易受影响。
电池组模块的按照本发明的构造方式、尤其电池组电池在模块壳体之内独立的专有的（ausschließlich）电连接以及专有的机械连接能够实现：仅仅必须在电池组模块的模块壳体中使用电池。此外，通过按照本发明的扩展方案得出以下优点，在电池组电池之间的和/或在模块壳体中的构件和/或定位公差可以被均衡。此外，在模块壳体中电池组模块的电池组电池可以简单地被更换。也可以通过以下方式获得电池组模块的良好的可伸缩性（Skalierbarkeit），即电池组电池在模块壳体中的机械连接是与两个彼此相邻的电池组电池在模块壳体中的电连接无关地构造的。按照本发明，强电流弹性接触件被构造为有回弹力的，使得在两个互相电连接的电池组电池之间施加弹力。因此即使在振动情况下也可以确保两个电池组电池的电连接。
为了可以在电池组电池之间传递足够的电能，强电流弹性接触件优选地以以下（最小）横截面来构造，所述横截面为大约5mm2和大约25mm2之间、优选地大约7mm2和大约12mm2之间、特别优选地大约8.5mm2和大约10.5mm2之间。此外可设想的是，强电流弹性接触件具有0.005至0.2μΩ*m的、优选地0.015至0.04μΩ*m之间的比电阻，以便引起小的能量损耗。为了在强电流弹性接触件处仅生成小的损耗功率，所述强电流弹性接触件可以根据具有足够横截面的要求来实施。为此，本发明允许强电流弹性接触件的任意的可伸缩性，因为所述强电流弹性接触件可以由各个在几何上相同的元件构建。牵引电池组的常见横截面可以处于5mm2至20mm2的范围内。在大约25%IACS至63%IACS的可使用的材料的比电阻的情况下，可以以此创建电连接，所述电连接的接触电阻（Übergangswiderstand）小于电池的内阻的1/10。
本发明的其他特征和细节由从属权利要求、说明书和附图得出。在此，已经结合具有按照本发明的电池组模块的按照本发明的设备所描述的特征和细节当然结合按照本发明的电池组也适用，并且分别反之亦然，使得关于公开内容始终相互地参考或者可以相互地参考各个发明方面。
通过在从属权利要求中提及的措施，在独立权利要求中说明的发明主题的有利改进和改善是可能的。
按照本发明可以有利的是，支承元件被构造为固定支架，其中每个电池组电池单独地分别经由至少一个固定支架以机械方式与模块壳体固定。在此情况下，可以制造电池组电池在模块壳体中的单固定，使得能够实现：在两个互相电连接的电池组电池之间没有或基本上没有力传递。优选地，固定支架在电池组模块中被布置在模块壳体处，使得可以在电池组电池之间制造自由空间。因此，惯性力或者惯性质量在固定支架中分别总是仅为相应地由各个电池组电池产生的惯性力。在至少互相电连接的电池组电池之间的自由空间在此优选地被确定尺寸为，使得强电流弹性接触件可以在两个彼此相邻地布置的电池组电池之间建立持续的电连接。按照本发明，强电流弹性接触件可以被构造为，使得在电池组电池之间在水平和/或垂直方向上的构件和定位公差可以被均衡。优选地，固定支架可以在电池组电池的宽侧处与模块壳体连接。在此，连接可以力配合地（kraftschlüssig）和/或形状配合地（formschlüssig）和/或材料统一地来构造。在此，构造为固定支架的支承元件可以与模块壳体螺丝连接、焊接、铆接、粘接或者由模块壳体来构造。固定支架与电池组电池的连接也可以力配合地、形状配合地和/或材料统一地来构造。优选地，电池组电池相对于模块壳体电热绝缘和/或热连接到模块壳体上。因此，此外相应的电池组电池在电池组模块中的简单安装是可能的。
此外可设想的是，支承元件被构造为弹簧元件，其中尤其设置有电池接纳部，在所述电池接纳部中电池组电池彼此并行地布置并且电池接纳部经由至少一个弹簧元件与模块壳体以机械方式连接。经由按照本发明的电池接纳部，多个电池可以尤其并行地彼此相邻地布置，使得形成电池堆，并且布置在电池接纳部中的电池组电池通过弹簧元件挤压。在此情况下，也可以建立在电池之间的力传递。与此相应地，能够实现电池组电池的无缝隙式排列成行（Aneinanderreihung），由此经由强电流弹性接触件相对于构件和/或定位公差更加防故障地（ausfallsicherer）构造电连接。支承元件可以仅仅布置在模块壳体中的最外的电池组电池处，和/或定位在彼此相邻地布置的电池组电池之间。在使用电池接纳部的情况下，支承元件布置在电池接纳部和模块壳体之间。按照本发明可设想的是，弹簧元件由模块壳体或者由电池接纳部构造。此外，可以在电池接纳部和模块壳体之间布置一个单独地构造的弹簧元件。也可以在电池组电池之间和/或在电池接纳部和模块壳体之间和/或在电池组电池和模块壳体之间布置多个弹簧元件。在此，弹簧元件优选地被确定尺寸为，使得可以吸收在电池组电池之间的惯性力，使得可以阻止电池组电池的机械损坏。通常，在负载情况下由于惯性力的力传递为大约10N和20kN之间。优选地，电池接纳部相对于模块壳体和/或电池组电池电绝缘地构造和/或热连接。
可以有利的是，强电流弹性接触件布置在电池组电池的至少一个纵侧和/或宽侧处。在此，电池组电池的纵侧或纵面按照本发明应当限定在彼此并行地布置的电池组电池之间所构造的面。将强电流弹性接触件布置在电池组电池的宽侧处能够实现在尤其正交方向上的构件和/或定位公差均衡。如果弹性接触件被布置在电池组电池的纵侧处，那么能够实现在水平方向上的构件和/或定位公差的均衡。
按照本发明可设想的是，强电流弹性接触件材料决定地（stoffschlüssig）并且导电地与电池组电池连接，其中，弹性接触件尤其至少逐段地由电池组电池的端子构成。在此，电池组电池的端子在本发明的意义中也可以被理解为电池组电池的极和/或接线片。按照本发明，强电流弹性接触件与电池组电池的材料决定的和导电的连接例如可以以接合方式、以电镀连接方式（galvanisch verbunden）、以焊接方式和/或以钎焊方式来构造。可设想的是，使弹性接触件借助于超声波焊接、激光焊接或者电阻焊接与电池组电池、尤其与电池组电池的端子/极连接。由此，可以减小在两个互相电连接的电池组电池之间的电阻路径。在此，强电流弹性接触件例如可以由冲压板（Stanzblech）构造。这能够实现电池组电池在电池组模块中的简单安装和成本低的和简单的制造方式。也可设想的是，强电流弹性接触件由电池组电池形成或者构成。
如果至少一个（机械的）隔离物布置在电池组电池之间，则可以是有利的，其中隔离物尤其由电池组电池的电池壳体构成。按照本发明，隔离物也可以被理解为在至少两个电池组电池之间的间隔件（Spacer）。按照本发明的隔离物允许尤其在电池组电池的区域中的“电池的呼吸”（电池的几何改变），所述电池组电池在隔离物之间或者与隔离物相邻地来构造。
优选地，隔离物可以被构造为刚性的。可设想的是，隔离物由塑料或者陶瓷构造，使得可以建立彼此并行地相间隔的电池组电池的电绝缘接触。也可以称作电池组电池的膨胀的呼吸，可以在电池组电池的寿命周期期间例如在电池组电池的充电时形成。在此，支承元件优选地布置在电池组电池的纵面的外侧处。尤其，在电池组电池的纵面或者纵侧的中心的区域遭受电池组电池的呼吸或者膨胀。因此，在电池组电池处的至少两个隔离物之间的或者与隔离物相邻的区域能够以定义的方式实现在彼此布置的电池组电池之间的膨胀。此外可设想的是，隔离物由电池组电池的电池壳体构造。在此，隔离物可以被固定在电池组电池处，或者事后被引入。按照本发明，隔离物可以被确定尺寸为，使得在至少两个电池组电池之间的间隔为0.5mm和50mm之间，优选地5mm和大约25mm之间、特别优选地10mm和大约20mm之间。
此外可设想的是，弹性接触件具有基本上点状地构造的接触面。在此，点状意味着凸出地或者伸出地构造的接触面，所述接触面能够实现在模块壳体中的两个彼此相间隔地布置的电池组电池之间的电接触。经由点状的接触面减少在两个互相电连接的电池组电池之间的电阻路径。
按照本发明可设想的是，弹性接触件至少被构造为片状的、环形的、圆盘形的、螺旋形的或者线性的。如果强电流弹性接触件被构造为片状的，那么可以构造在两个电池组电池之间的梳状的、有弹性的电连接。在此，薄片（Lamellen）优选地被构造为，可以制造在两个电池组电池之间的弹力。按照本发明，作为强电流弹性接触件也可以涉及在至少两个电池组电池之间的板式弹簧。此外可设想的是，弹簧安放的（federgelagert）接触销布置在壳体中，其中壳体布置在至少一个电池组电池处，使得弹簧安放的接触销有弹性地布置在壳体中，并且可以建立与相邻地布置的电池组电池的电连接。此外可设想的是，弹性接触件具有多个接触点。弹性接触件尤其可以被构造为梳状的，并且具有多个接触指状物。优选地，弹性接触件具有1和20之间、特别优选地5和18之间个接触点。
有利地，弹性接触件可以至少具有锡、镍、金、银、铜和/或铝。也可设想的是，弹性接触件具有青铜、镍-磷、金-钴或者银-锑。尤其青铜、镍-磷、金-钴或者银-锑具有高的耐摩擦腐蚀性。金、银、银-锑或金-钴具有非常小的电阻值，使得可以尽可能无损耗地在两个电池组电池之间传递电能。
按照本发明的第二方面要求保护一种电池组，其中电池组尤其被构造用于至少可电驱动的车辆，并且具有多个至少互相电连接的按照本发明的电池组模块。与此相应地，对于按照本发明的电池组得出如已经结合按照本发明的电池组模块所描述的全部优点和特征。
从对于在图中示意性地示出的、本发明的一些实施例的以下描述中得出改善本发明的其他措施。从权利要求、说明书或者附图中得知的所有特征和/或优点包括结构详情在内、空间布置可以不仅自身而且以不同的组合是本发明重要的。在此应注意的是，图仅仅具有描述性特征，并且不认为以任意形式限制本发明。
附图说明
在随后的图中对于相同的技术特征、即使不同实施例的相同的技术特征使用相同的附图标记。
图1示出按照本发明的电池组模块的第一可能的实施方式，
图2示出按照本发明的电池组模块的另一可能的实施方式，
图3示出按照本发明的电池组模块的另一可能的实施方式，
图4示出按照本发明的电池组模块的另一可能的实施方式，
图5示出按照本发明的电池组模块的另一可能的实施方式，以及
图6示出按照本发明的强电流弹性接触件的可能的实施方式。
在图中，对于不同实施方式的相同技术特征使用相同的附图标记。
具体实施方式
在图1中，示意性地示出按照本发明的电池组模块10，其中电池组模块10具有模块壳体10.1，在所述模块壳体中示出多个并行地布置在模块壳体10.1中的电池组电池11（在图1中四个电池组电池11）。至少两个电池组电池11分别经由支承元件（Lagerelement）13以机械方式安放在模块壳体10.1处。在图1中，电池组模块10的两个最外的电池组电池11利用按照本发明的支承元件13以机械方式被安放在模块壳体10.1处。在此，支承元件13被构造为弹簧元件，使得支承元件13将弹力传递到电池组电池11上，使得电池组电池11被挤压。电池组电池11按照图1有弹性地安放在模块壳体10.1中。两个彼此相邻地布置的电池组电池11借助于至少一个强电流弹性接触件12互相电连接。在此，在图1中，电强电流弹性接触件12布置在电池组电池11的宽侧（Breitseite）11.2上。强电流弹性接触件12在图1中尤其能够实现在正交方向上的构件和定位公差均衡（Bauteil- undPositionierungstoleranzausgleich）。支承元件13能够实现在正交和轴向/水平方向上的构件和定位公差均衡、力吸收（Kraftaufnahme）。与此相应地，电池组电池11的惯性力可以由构造为弹簧元件的支承元件13吸收。按照本发明，支承元件13也可以被构造为弹簧减震器组合。借助于支承元件13，电池组电池11在图1中互相连接为电池堆（Zellstack）。两个隔离物14布置在各两个电池组电池11之间，使得制造在两个彼此相邻地布置的电池组电池11之间的定义的间隔。因此，能够实现电池在电池组模块10的模块壳体10.1之内呼吸（Atmen）。
在图2中示出按照本发明的电池组模块10的另一可能的扩展方式。在电池组模块10的模块壳体10.1中，总共四个电池组电池11彼此相邻地布置。不同于图1中的实施方式，在图2中强电流弹性接触件12布置在电池组电池11的纵侧/纵面处。图2中的电池组模块10的实施方式的其他特征与在图1中的实施方式相同。
图3示出按照本发明的电池组模块10的另一可能的实施方式，所述电池组模块具有电池接纳部（Zellaufnahme）15，在所述电池接纳部中总共四个电池组电池11彼此相邻地布置。在此，电池接纳部15经由支承元件13安放在模块壳体10.1处。在图3中，在电池组电池11的最外纵面11.1处分别示出两个支承元件13。支承元件13和电池接纳部15以机械方式挤压电池组电池11，使得形成电池堆，其方式是，两个彼此相邻地布置的电池组电池11借助于至少一个强电流弹性接触件12互相电连接。在图3中，强电流弹性接触件12由电池壳体11.3的一部分构成。强电流弹性接触件能够同时实现在两个彼此相邻地布置的电池组电池11之间的隔离物14的功能，使得能够实现电池组电池11的呼吸。强电流弹性接触件12能够实现在电池组电池11之间的点状接触面12.1，使得可以将用于在电池组电池11之间传递电能的电阻路径保持得小。图3中的电池组电池11的电池壳体11.3相应地具有有回弹力的（elastische）/有弹性的特性，使得可以由电池组电池11的电池壳体11.3构成有弹性的强电流弹性接触件12。因此，从电池壳体11.3突出的/凸出地构造的强电流弹性接触件12被构造为导电的，并且与相邻地布置的电池组电池11的极/接触面12.1接触。
在图4中示出按照本发明的电池组模块10的另一可能的实施方式，其中电池组模块10具有模块壳体10.1，在所述模块壳体中布置有四个电池组电池11。在此，每个电池组电池11经由固定支架13与模块壳体10.1连接。固定支架13由模块壳体10.1构成。固定支架13布置在电池组电池11的宽侧11.2处，其中在一个电池组电池11的一个宽侧11.2处分别布置两个固定支架13。在纵面处在电池端子/极的区域中构造有强电流弹性接触件12，使得可以在两个毗邻地布置的电池组电池11之间建立导电连接。图4和图6的实施方式能够实现电池组电池11的单固定（Einzelfixierung）。因此，不存在或者基本上不存在两个彼此相邻地布置的电池组电池11之间的力传递。此外，可以在两个电池组电池之间制造自由空间，使得能够实现电池组电池11的呼吸。因此，只有仅仅一个电池组电池11的惯性质量被传递到模块壳体10.1上。因此，基本上阻止惯性力在各个电池组电池11之间的力传递。
在图5中示出按照本发明的电池组模块10的另一实施方式。在图5中，电池组模块10具有四个电池组电池11，其中电池组电池11经由固定支架13与模块壳体10.1连接。在电池组电池11的纵面11.1处布置有强电流弹性接触件12，其中强电流弹性接触件12具有基本上点状的接触点12.1。固定支架13分别将电池组电池11固定在模块壳体10.1处。在此，固定支架13布置在电池组电池11的宽侧11.2处，使得形成电池组电池11在模块壳体10.1中的单固定。
在图6中示出强电流弹性接触件12的可能的实施方式。在图6的第一实施例中，强电流弹性接触件12构造为片状/波浪状的，并且布置在电池组电池11之间。按照本发明的强电流弹性接触件12可以在安装之前或者事后被布置在电池组电池11之间。片状构造的强电流弹性接触件12在电池组电池11之间分别具有点状的接触面12.1。在图6中，强电流弹性接触件12的第一实施方式在电池组电池11之间具有总共三个接触点12.1。按照本发明的强电流弹性接触件12的图6的第二实施方式被构造为螺旋弹簧12，并且在电池组电池11处具有相应的接触面12.1。构造为螺旋弹簧的强电流弹性接触件能够实现在正交和水平方向上的构件和定位公差均衡。图6中的按照本发明的强电流弹性接触件12的第三实施方式示出圆盘形（scheibenförmige）的构造，其中凸出地构造的圆盘（Scheibe）12在电池组电池11处构造点状的接触面12.1。图6中的按照本发明的强电流弹性接触件12的第三实施方式能够实现基本上水平的构件和定位公差均衡。按照本发明，强电流弹性接触件12的其他可能的实施方式可以被构造为环形的、线性的或者构造为壳体中的弹簧安放的接触销。

Claims (10)

1.电池组模块（10），所述电池组模块具有模块壳体（10.1）和多个并行地布置在所述模块壳体（10.1）中的电池组电池（11），其中至少两个电池组电池（11）分别经由至少一个支承元件（13）以机械方式安放在所述模块壳体（10.1）处，并且两个彼此相邻地布置的电池组电池（11）借助于至少一个强电流弹性接触件（12）互相电连接。
2.按照上述权利要求所述的电池组模块（10），其特征在于，所述支承元件（13）被构造为固定支架，其中每个电池组电池（11）单独地分别经由至少一个固定支架以机械方式固定在所述模块壳体（10.1）处。
3.按照上述权利要求之一所述的电池组模块（10），其特征在于，所述支承元件（13）被构造为弹簧元件，其中尤其设置有电池接纳部（15），在所述电池接纳部中，所述电池组电池（11）彼此并行地布置，并且所述电池接纳部经由至少一个弹簧元件（13）与所述模块壳体（10.1）以机械方式连接。
4.按照上述权利要求之一所述的电池组模块（10），其特征在于，所述弹性接触件（12）布置在所述电池组电池（11）的至少一个纵侧（11.1）和/或宽侧（11.2）处。
5.按照上述权利要求之一所述的电池组模块（10），其特征在于，所述弹性接触件（12）材料决定地并且导电地与所述电池组电池（11）连接，尤其是所述弹性接触件（12）至少逐段地由所述电池组电池（11）的端子构成。
6.按照上述权利要求之一所述的电池组模块（10），其特征在于，在所述电池组电池（11）之间布置有至少一个隔离物（14），其中所述隔离物（14）尤其由所述电池组电池（11）的电池壳体（11.3）构成。
7.按照上述权利要求之一所述的电池组模块（10），其特征在于，所述弹性接触件（12）具有基本上点状地构造的接触面（12.1）。
8.按照上述权利要求之一所述的电池组模块（10），其特征在于，所述弹性接触件（12）至少被构造为片状的、环形的、圆盘形的、螺旋形的或者线性的。
9.按照上述权利要求之一所述的电池组模块（10），其特征在于，所述弹性接触件（12）至少具有锡、镍、金、银或铜。
10.电池组（100），所述电池组（100）尤其用于至少可电驱动的车辆，所述电池组（100）具有多个至少互相电连接的、按照上述权利要求之一所述的电池组模块（10）。
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