CN108780858B - 电池组件以及用于制造电池组件的方法 - Google Patents

电池组件以及用于制造电池组件的方法 Download PDF

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Abstract

特别推荐一种尤其用于高伏电池系统的电池组件(1)，带有电池壳体(2)，该电池壳体包括至少一个第一壳体部件(2a)和封闭电池壳体(2)的第二壳体部件(2b)，其中在提及的电池壳体(2)中布置有至少一个电池构件(6)。有利地电池壳体(2)在内部中具有至少一个带有至少一个凹口(4a,4b)的泡沫体(3)，所述至少一个电池构件(6)在避免在所述至少一个电池构件和所述至少一个泡沫体(3)之间的相对运动的情况下插入在所述凹口(4a,4b)中。

Description

电池组件以及用于制造电池组件的方法
技术领域
本发明涉及一种电池组件。本发明此外涉及一种用于制造如此的电池组件的方法。
背景技术
由文件DE 10 2008 010 838 A1已知一种带有电池壳体的电池，其中电池具有多个并联地和/或串联地相互连接的单电池。为了保证电绝缘和足够好的散热，在形成的电池复合件(Zellverbund)上布置有起电绝缘作用的且可传导热的成型部件(Formteil)，其中单电池的电极由成型部件的对应的凹处容纳。成型部件例如由塑料形成。文件WO 2015/113853 A1描述了一种电池模块，在该电池模块中为了避免模块壳体，电池模块的全部构件首先被组装、紧接着一同在发泡模具(Schäumform)中利用泡沫塑料被泡沫包裹(umschäumt)且在泡沫固化或硬化之后与承载结构连接。此外已知的是，电动车辆或混合动力车辆借助于可再充电的电池系统、尤其是带有例如锂离子电池的高伏电池系统来驱动。所提及的电池系统的电池组件尤其在碰撞事故中遭受高的机械应力，在设计和构建电池组件时应该考虑该机械应力。此外由于在电池组件的电池壳体中的狭窄的结构空间关系能够出现(verzeichnen)电池构件的复杂的装配。通过公知的先验使用(Vorbenutzung)为了将电池构件固定在电池壳体中主要使用机械的固定元件如固定螺纹紧固件，其伴随了显著的装配耗费。
发明内容
本发明的任务是，创造一种鉴于现有技术方面备选的尤其用于高伏电池系统的电池组件，该电池组件在保证高的碰撞安全性的情况下不仅使得电池组件的简单的且成本适宜的装配成为可能而且使得尤其出于保养和维修原因引起的电池组件的拆卸成为可能。此外本发明的任务是，给出一种用于制造如此的电池组件的方法。
以尤其用于高伏电池系统的电池组件(该电池组件带有电池壳体，该电池壳体包括至少一个第一壳体部件和封闭电池壳体的第二壳体部件，其中在提及的电池壳体中布置有至少一个电池构件)为出发点，提出的任务通过如下方式解决，即电池壳体在内部中具有至少一个带有至少一个凹口的泡沫体，所述至少一个电池构件在避免在所述至少一个电池构件和所述至少一个泡沫体之间的相对运动的情况下插入在所述凹口中。
借助于所述至少一个泡沫体，对于支承在所述至少一个泡沫体中的所述至少一个电池构件保证了高的碰撞安全性。此外使得所述至少一个电池构件在泡沫体的提及的凹口中的简单的装配成为可能。由于根据本发明的措施，附加的、尤其机械的固定元件(如其主要根据现有技术被偏爱)的至少一部分不是必要的。此外通过该措施在电池壳体中的自由的空气体积可极其最小化，由此有利地可能通过相关联的压力平衡元件穿入到电池壳体中的湿气同样可有效地最小化且因此特别有效地可借助于起吸收湿气作用的介质从还存在的空气中抽取。总而言之因此借助于提及的泡沫体，传统待出现的在电池壳体中的自由的空气体积有效地最小化。
对此设置成，所述至少一个电池构件在预紧的情况下或以压配合插入到所述至少一个泡沫体的所述至少一个凹口中。由此有利地以高的保障阻碍了在泡沫体和电池构件之间的相对运动，但是一如既往地使得拆卸成为可能。如本发明进一步设置的那样，所述至少一个泡沫体能够设置在第一或第二壳体部件处。对此备选地能够不仅在第一壳体部件处而且在第二壳体部件处设置有至少一个如此的泡沫体。提及的备选方案有利地使得所述至少一个电池构件完全包围在泡沫体中成为可能。根据本发明的有利的第一优选的实施方式，所述至少一个泡沫体通过预先制造的内装件或附装件形成。该措施使得泡沫体的简单且成本适宜的制造成为可能。与此相对地，根据本发明的第二实施方式，所述至少一个泡沫体是第一或第二壳体部件的整体的组成部分。这具有尤其在将电池壳体与所述至少一个电池构件配套完整期间减少的装配时间的优点。优选地为此，所述至少一个泡沫体根据模内方法(In-Mould-Verfahren)、还称为塑模内方法(In-Mold-Verfahren)构造在第一或第二壳体部件处。在本发明的上下文中，所提及的模内方法理解为这样的方法，即在该方法中在发泡自动装置(Schäumautomat)内部硬质泡沫与相关的壳体部件通过热效应焊接在一起。优选地，所述至少一个泡沫体由尤其由热塑性塑料形成的泡沫塑料制成，其进一步优选地构造为防火的。例如发泡聚丙烯(EPP)适用于此。在此通常以散装方式供应的颗粒通过发泡自动装置通过以下方式加工成成型部件，即通过泡沫材料颗粒借助于水蒸汽彼此焊接成提及的成型部件。为了还能够使所述至少一个电池构件的复杂的结构充分地支撑在泡沫体处和/或在电池壳体的第一和/或第二壳体部件处，设置有至少一个分开制造的泡沫嵌件。泡沫嵌件的材料优选地相应于之前描述的泡沫体的材料。至于所述至少一个电池构件，所述至少一个电池构件优选地通过至少一个带有单电池的电池模块和/或与所述电池模块相关联的另外的一个或多个构件(如用于冷却和/或加热所述至少一个电池模块的构件、用于监视和控制所述至少一个电池模块的荷电状态的构件和/或诸如此类的构件)形成。
用于制造所提及的尤其用于高伏特电池系统的电池组件的方法根据第一变型方案通过下列的步骤出众：
a1) 提供电池壳体，该电池壳体包括至少一个第一壳体部件和在组装时封闭电池壳体的第二壳体部件，
b1) 提供至少一个电池构件，
c1) 提供至少一个泡沫体，所述泡沫体具有至少一个凹口以用于将所述至少一个电池构件可松开地布置在提及的凹口中，
d1) 将所述至少一个泡沫体布置在第一或第二壳体部件处或中，
e1) 将所述至少一个泡沫体的至少一个凹口配备有所述至少一个电池构件，且
f1) 通过壳体部件拼接在一起封闭电池壳体。
制造方法的针对第一变型方案备选的第二变型方案通过下列的步骤出众：
a2) 提供电池壳体，该电池壳体包括至少一个第一壳体部件和在组装时封闭电池壳体的第二壳体部件，其中要么第一壳体部件要么第二壳体部件或不仅第一壳体部件而且第二壳体部件分别具有至少一个与所述壳体部件构造成整体的泡沫体，该泡沫体带有至少一个凹口以用于将所述至少一个电池构件可松开地布置在提及的凹口中，
b2) 将至少一个凹口配备有所述至少一个电池构件，且
c2) 通过壳体部件拼接在一起封闭电池壳体。
制造方法的第二变型方案具有尤其在将电池壳体与至少一个电池构件配套完整期间减少的装配时间的优点。第一变型方案的步骤c1)和d1)当前不是必要的。
附图说明
在下文中根据在图纸中示意性地示出的实施例进一步解释本发明。但是本发明不限制于所述实施例。唯一的图1显示了根据本发明构造的电池组件的优选的第一实施方式的分解图。
具体实施方式
因此图1显示了带有电池壳体2的电池组件1，该电池壳体根据该实施例包括第一壳体部件2a和封闭电池壳体2的第二壳体部件2b。第一壳体部件2a通过起承载作用的壳体下部件形成，而第二壳体部件2b通过罩盖形的壳体上部件形成。第一壳体部件2a或者更确切地说壳体下部件当前构造为盆状的。第二壳体部件2b或者更确切地说壳体上部件尽量构造为面型的。
第一壳体部件2a根据该实施例由金属铸件、例如铝铸件制成，而第二壳体部件2b由深冲的金属板件、优选地由铝板件制成。但是本发明不限制于所述材料，而是包括任何本身已知的用于构造电池壳体2的材料。因此电池壳体2能够例如还由塑料或纤维增强的塑料、例如碳纤维增强的塑料制成。
根据本发明的优选的第一实施方式，当前构造为盆状的第一壳体部件2a关联有泡沫体3。泡沫体3仅仅示范地具有两个彼此并排布置的且向上敞开的凹口4a,4b。泡沫体3通过预先制造的内装件或者附装件形成且优选地由泡沫塑料制成。如已经在上文说明的那样，泡沫体3由尤其由热塑性塑料形成的泡沫塑料制成，其进一步优选地构造为防火的。
泡沫体3优选地如此构造，即使得泡沫体在插入(方向箭头5)到第一壳体部件2a中时至少部分区段地紧靠到第一壳体部件的内轮廓处，从而避免了在泡沫体3和第一壳体部件2a之间的相对运动。此外这能够通过以下方式在预紧的情况下或者以压配合来实现，即通过优选地泡沫体3在其紧靠到第一壳体部件2a处的区段的区域中构造成带有少量过盈。
在泡沫体3中的当前的两个凹口4a,4b用于容纳待存放在电池壳体2中的电池构件6。所提及的电池构件6当前通过两个电池模块7a,7b以及另外的本身已知的且与这两个电池模块相关联的且相应地在细节方面没有进一步示出的构件形成。电池模块7a,7b当前分别通过多个单电池8形成。所提及的另外的构件尤其是用于冷却和/或加热电池模块7a,7b的构件、用于监视和控制电池模块7a,7b的荷电状态的构件和/或适合布置在电池壳体2中的其它的构件，如例如缆线束等等。为了简单性和更好的清晰度起见放弃对此分配另外的参考标号。
如可从图1中进一步得出的那样，根据该实施例电池构件6是预先制造的紧凑的内装件或者附装件，该内装件或者附装件相应于方向箭头9插入到泡沫体3的凹口4a,4b中。也就是说必要的电和介质连接的大部分以及借助于例如机械的固定元件进行的电池模块7a,7b彼此间的和与相关联的另外的构件的连接已经在预装配的范围内进行。
优选地，提及的电池构件6在预紧的情况下或以压配合插入到泡沫体3的所提及的凹口4a,4b中。这通过如下方式来实现，即优选地泡沫体3在容纳电池构件6的凹口4a,4b的区域中构造成带有少量过盈。由此有效地避免了在电池构件6和泡沫体3以及电池壳体2之间的相对运动。
如果提及的电池构件6插入到已经事先在第一壳体部件2a或者更确切地说壳体下部件中定位的泡沫体3的凹口4a,4b中，通过第二壳体部件2b或者更确切地说罩盖形的壳体上部件与第一壳体部件2a拼接在一起或者相应于方向箭头10将第二壳体部件2b放上到第一壳体部件2a上且借助于优选地机械的固定元件(如固定螺纹紧固件11)与第一壳体部件固定地连接，电池壳体2能够被封闭。
在上文中描述的实施例针对以预先制造的紧凑的内装件或者附装件的形式的待安装的电池构件6。但是与此相对地还能够表明且相应地通过本发明被考虑在内的是，设置有多个分开制造的电池构件6和/或相关联的构件，其在装配在电池壳体2的泡沫体3中期间才尤其彼此电联合或者以介质技术的方式联合(没有绘制示出)。尤其在该情况中能够有利的且通过本发明同样被考虑在内的是，设置有一个、两个或更多个分开制造的泡沫嵌件，以便还将一个或多个电池构件6的复杂的结构充分地支撑在泡沫体3处和/或在电池壳体2的第一和/或第二壳体部件2a,2b处(没有绘制示出)。泡沫嵌件的材料优选地相应于之前描述的泡沫体3的材料。
至于一个或多个电池构件6在电池壳体2中的装配，此外还存在通过本发明考虑在内的这样的可能性，即首先将一个或多个电池构件6插入到泡沫体3的一个或多个凹口4a,4b中且之后才将由泡沫体3和一个或多个电池构件6形成的装配复合件插入到电池壳体2中(没有绘制示出)。
根据本发明的没有绘制示出的且对于本领域技术人员无疑可容易理解的第二实施方式，泡沫体3是第一壳体部件2a的整体的组成部分。这具有尤其在将电池壳体2与一个或多个电池构件6配套完整期间减少的装配时间的优点。也就是说将泡沫体3布置在第一壳体部件2a中的附加的装配步骤不是必要的。优选地此外泡沫体3根据上面已经解释的模内方法构造在第一壳体部件2a处。
本发明的在上文中描述的实施方式针对唯一的泡沫体3，该泡沫体布置在第一壳体部件2a、当前为壳体下部件处。但是本发明还包括如下的实施方式，即在所述实施方式中多于一个泡沫体3设置/被设置和/或一个、两个或更多个泡沫体3设置/被设置在第二壳体部件2b、当前为壳体上部件处或不仅在第一而且在第二壳体部件2a,2b处(没有绘制示出)。此外本发明不是如当前那样限制于相叠布置的壳体部件2a,2b，而是还包括彼此并排布置的壳体部件2a,2b(没有绘制示出)。
参考符号列表
1 电池组件
2 电池壳体
2a 第一壳体部件
2b 第二壳体部件
3 泡沫体
4a 凹口
4b 凹口
5 方向箭头
6 电池构件
7a 电池模块
7b 电池模块
8 单电池
9 方向箭头
10 方向箭头
11 固定螺纹紧固件。

Claims (14)

1.一种电池组件(1)，带有电池壳体(2)，该电池壳体包括至少一个第一壳体部件(2a)和封闭所述电池壳体(2)的第二壳体部件(2b)，其中在所提及的电池壳体(2)中布置有至少一个电池构件(6)，其特征在于，所述电池壳体(2)在内部中具有至少一个带有至少一个凹口(4a,4b)的泡沫体(3)，所述至少一个电池构件(6)在避免在所述至少一个电池构件和所述至少一个泡沫体(3)之间的相对运动的情况下插入在所述凹口(4a,4b)中，其中所述泡沫体(3)在其紧靠到所述第一壳体部件(2a)处的区段的区域中并且在容纳所述电池构件(6)的凹口(4a,4b)的区域中构造成带有少量过盈。
2.根据权利要求1所述的电池组件(1)，其特征在于，所述至少一个电池构件(6)在预紧的情况下或以压配合插入到所述至少一个泡沫体(3)的所述至少一个凹口(4a,4b)中。
3.根据权利要求1或2所述的电池组件(1)，其特征在于，所述至少一个泡沫体(3)设置在所述第一壳体部件(2a)或所述第二壳体部件(2b)处或不仅在所述第一壳体部件(2a)处而且在所述第二壳体部件(2b)处设置有至少一个如此的泡沫体(3)。
4.根据权利要求1或2所述的电池组件(1)，其特征在于，所述至少一个泡沫体(3)通过预先制造的内装件或附装件形成。
5.根据权利要求1或2所述的电池组件(1)，其特征在于，所述至少一个泡沫体(3)是所述第一壳体部件(2a)或所述第二壳体部件(2b)的整体的组成部分。
6.根据权利要求5所述的电池组件(1)，其特征在于，所述至少一个泡沫体(3)根据模内方法构造在所述第一壳体部件(2a)或所述第二壳体部件(2b)处。
7.根据权利要求1或2所述的电池组件(1)，其特征在于，所述至少一个泡沫体(3)由泡沫塑料制成。
8.根据权利要求7所述的电池组件(1)，其特征在于，所述泡沫塑料由热塑性塑料制成。
9.根据权利要求1或2所述的电池组件(1)，其特征在于，设置有至少一个分开制造的泡沫嵌件以用于将所述至少一个电池构件(6)支撑在所述电池壳体(2)中。
10.根据权利要求1或2所述的电池组件(1)，其特征在于，所述至少一个电池构件(6)通过至少一个电池模块(7a,7b)和/或与所述至少一个电池模块相关联的另外的一个或多个构件形成。
11.根据权利要求1所述的电池组件(1)，其特征在于，所述电池组件(1)构造成用于高伏电池系统。
12.根据权利要求8所述的电池组件(1)，其特征在于，所述热塑性塑料构造成防火。
13.一种用于制造根据权利要求1到12中任一项所述的电池组件(1)的方法，其特征在于下列的步骤：
要么
a1) 提供电池壳体(2)，该电池壳体包括至少一个第一壳体部件(2a)和在组装时封闭所述电池壳体(2)的第二壳体部件(2b)，
b1) 提供至少一个电池构件(6)，
c1) 提供至少一种泡沫体(3)，该泡沫体(3)具有至少一个凹口(4a,4b)以用于将所述至少一个电池构件(6)可松开地布置在所提及的凹口(4a,4b)中，
d1) 将所述至少一个泡沫体(3)布置在所述第一壳体部件(2a)或第二壳体部件(2b)处或中，
e1) 将所述至少一个泡沫体(3)的所述至少一个凹口(4a,4b)配备有所述至少一个电池构件(6)，且
f1) 通过所述第一壳体部件(2a)和第二壳体部件(2b)拼接在一起封闭所述电池壳体(2)，
要么
a2) 提供电池壳体(2)，该电池壳体包括至少一个第一壳体部件(2a)和在组装时封闭所述电池壳体(2)的第二壳体部件(2b)，其中要么所述第一壳体部件(2a)要么所述第二壳体部件(2b)或者不仅所述第一壳体部件(2a)而且所述第二壳体部件(2b)分别具有至少一个与其构造成整体的泡沫体(3)，该泡沫体带有至少一个凹口(4a,4b)以用于将所述至少一个电池构件(6)可松开地布置在所提及的凹口(4a,4b)中，
b2) 将至少一个凹口(4a,4b)配备有所述至少一个电池构件(6)，且
c2) 通过所述第一壳体部件(2a)和第二壳体部件(2b)拼接在一起封闭所述电池壳体(2)。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述电池组件(1)构造成用于高伏电池系统。
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CN104851997A (zh) * 2014-02-19 2015-08-19 利萨·德雷克塞迈尔有限责任公司 利用压缩电池单元固定件的圆形电池单元固定方法

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