CN110838606A - 用于机动车的电池组系统 - Google Patents

Abstract

用于机动车的电池组系统。一种按照本发明的用于机动车的电池组系统布置在电池组系统外壳中，在所述电池组系统外壳中还布置至少一个具有电池模块外壳的电池模块（16）和至少一个用于所述电池模块（16）的冷却系统（22）。在此，在所述电池组系统外壳中还布置至少一个用作空隙填充物（12）的由多个膜卷（40）构成的装置（38），所述装置包括至少一个有弹性的卷填充物（42）和包围至少一个卷填充物（42）的膜包封（44）。

Description

用于机动车的电池组系统

技术领域

本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的用于机动车的电池组系统、尤其是至少部分地也被设置用于驱动机动车的电池组系统。这种电池组系统在实践中通常具有至少2kW的额定功率（持续功率）和/或输出至少40A的电流强度。与此无关或者作为对此的补充，这种电池组系统常常由多个彼此接线的电池模块构成。在此，每个电池模块都具有至少5kg、至少15kg、至少20kg、至少25kg或至少30kg的重量。按照本发明的由多个这种电池模块构成的电池组系统常常总共具有至少75kg、至少200kg、至少600kg、至少700kg或至少800kg的重量。按照本发明的电池组系统的尺寸在实践中是规则的，使得电池模块的至少一个侧面具有至少10cm、大多数也包括至少25cm、至少30cm、至少40cm或至少50cm的长度。这些长度参数常常也适用于至少一个其它的维度、例如宽度，或者甚至适用于两个其它维度、也就是说宽度和高度。与此相应地，这些参数同样适用于具有至少一个这种电池模块的电池组系统。因而，相比于其它应用中的蓄能器、诸如家用电器中的蓄能器，按照本发明的电池组系统和布置在其中的电池模块相对大而且沉。

背景技术

从DE 10 2013 021 312 A1公知一种电池组，该电池组包括多个电串联和/或并联的单电池、调温装置和多个导热元件，其中一个导热元件使至少一个单电池与调温装置热耦合。导热元件分别由两个围成空腔的二分之一部分形成，其中这些二分之一部分中的至少一个二分之一部分形成整面的弹簧元件，该弹簧元件的与相应另一二分之一部分间隔开的表面对应于电极膜装置的至少一个扁平侧面，其中由弹簧元件产生的弹簧力基本上垂直于该电极膜装置的扁平侧面起作用。

从DE 10 2015 113 187 A1公知一种电池组装置和一种用于制造这种电池组装置的方法。该电池组装置被设置用于至少部分地电驱动的车辆，该车辆具有多个电池组模块，这些电池组模块分别具有至少一个电池组电池而且具有用于容纳这些电池组模块的容纳装置。在此，电池组模块分别在用于导热的接触区连接到容纳装置上，其中在电池组模块上布置导热元件，该导热元件延伸到接触区中并且超越该接触区延伸到电池组模块的开放区中。在开放区，布置至少一个有弹性的变形元件，用于将导热元件压到电池组模块上。尤其描述了一种柔软的导热垫作为导热元件，该导热垫也可以与载体层和变形元件共同组合在复合垫中。

从DE 10 2016 109 931 A1公知一种冷却装置，该冷却装置具有冷却板，用于布置或能布置在其上的所要冷却的蓄能器，该蓄能器与冷却板保持接触。在此，在蓄能器与冷却板之间布置导热的导热膜和导热的填充层。

从现有技术公知的解决方案具有如下缺点：所述解决方案由多个单个元件组成而且因此要花费高地来安装，和/或只适合于小体积而且因此作为所谓的缺口填料只是有条件地适合于对在机动车的电池组系统中的间隙的可变的填充和热跨接。

发明内容

本发明所基于的任务在于：提供一种用于机动车的电池组系统，该电池组系统具有被布置到该电池组系统中的元件的良好的热的并且同时公差补偿的连接，该电池组系统的重量小而且该电池组系统能简单地并且方便地来使用。

按照本发明，该任务的解决方案利用独立权利要求的特征来实现。本发明的其它具体实施方式和优点结合从属权利要求来描述。

在按照本发明的用于机动车的电池组系统（该电池组系统布置在电池组系统外壳中，在该电池组系统外壳中还布置至少一个具有电池模块外壳的电池模块和至少一个用于电池模块的冷却系统）中，还布置至少一个用作空隙填充物（缺口填料）的装置，该装置由多个膜卷构成，所述膜卷分别包括至少一个有弹性的卷填充物和包围该至少一个卷填充物的膜包封。在该上下文中，尤其是由导热材料构成的膜适合作为膜包封。所述由导热材料构成的膜尤其应被理解为如下这种膜，所述膜具有至少10W/mK、优选地至少15W/mK而且进一步优选地至少20W/mK的导热值。膜卷可以通过对有弹性的卷填充物的简单的缠绕来简单地并且成本低廉地来制造。在此，如果在间隙内布置相对应的膜卷，则由于所述有弹性的卷填充物而得到在电池组系统中连接的元件的有利的公差补偿的连接。借此，对于处理和安装来说，一方面得到简单的可操作性而另一方面得到只需要微小的压紧力。视材料而定，高压缩率可能与膜卷相关联地出现。

尤其是结合由导热材料构成的膜包封，如上文所描述的那样，得到如下优点：通过膜包封可以实现在电池组系统之内的良好的热传递。该热传递与压缩无关。这样，通过选择适当的卷填充物，可以实现总重量小的电池组系统。

关于实现总重量小的电池组系统，尤其是参阅如下可能性：对于卷填充物来说，使用有弹性的金属丝编织网、有弹性的纤维结构和/或泡沫材料。在该上下文中，使用金属丝编织网具有另一优点：通过该金属丝编织网也可以实现有利的导热，使得可以得到特别有利的导热特性。但即便是使用有弹性的纤维结构或者泡沫材料，利用由导热材料构成的膜包封也得到有利的热传递，该热传递在这种情况下基本上通过膜包封来实现。

在按照本发明的电池组系统的另一具体实施方式中，该膜包封具有：金属箔或涂层、具有石墨的膜或涂层、具有碳纤维的膜和/或具有石墨烯的膜。在该上下文中，膜尤其是指如下这种元件，当这些元件只是单侧被紧固时，这些元件已经由于重力作用和极小的弯曲刚度而总是沿重力的方向向下下垂。

在按照本发明的电池组系统的另一具体实施方式中，膜卷至少部分地

a) 紧挨着地置在电池模块外壳的壁与至少一个冷却系统之间；

b) 紧挨着地布置在电池模块外壳与导热板之间，该导热板布置在电池模块外壳与至少一个冷却系统之间；和/或

c) 与电池组系统元件的布置在外壳中的所要冷却的电线紧挨着地接触地布置。

就上文而言的电池组系统元件尤其被理解为所谓的电池组接线盒。在上文提到的按照a)、b)和/或c)的布局情况下，尤其是当间隙关于其体积方面由于温度而造成地发生变化时，按照本发明的具有膜卷（缺口填料）的电池组系统能特别有利地被使用。就这方面来说，能被理解为外壳的是任何结合电池组系统来使用的外壳，例如电池组接线盒的外壳、电池模块外壳和/或更大的外壳，在这些外壳中布置有一个或多个电池组接线盒和/或一个或多个电池模块外壳。

如果有多个膜卷布置在扁平的载体垫上，则进一步简化了对按照本发明的电池组系统的操作。在这种情况下，具有多个膜卷的扁平的载体垫可以预先制造而且本身利用仅仅一道工序被布置在按照本发明的电池组系统中。

结合这种扁平的载体垫，特别优选的是：膜卷彼此间隔开地布置在载体垫的卷侧面上。也可能的是：将膜卷彼此间隔开地布置在载体垫的两个对置的卷侧面上。膜卷彼此间的间隔开的布置具有如下优点：在两个膜卷之间留有足够的空间，以便能够以低的压紧力来实现将膜卷挤压到宽度中。

膜卷在载体垫的卷侧面上的间隔开的布置还能够实现：可以设置至少两个载体垫，这些膜卷在所述至少两个载体垫上彼此间隔开地布置，使得这些载体垫可以分别以卷侧面彼此取向和布置为使得第一载体垫的膜卷可以至少部分地啮合到在第二载体垫的膜卷之间的空隙中。这样，可以实现第一载体垫与第二载体垫的完全或部分地彼此啮合的布置，其中卷侧面彼此对置的膜卷分别啮合到另一载体垫的两个膜卷之间的空隙中。这样，通过简单的操作，可以在按照本发明的电池组系统中实现导热良好的空隙填充物装置。

在按照本发明的电池组系统的另一具体实施方式中，膜卷具有横截面是圆形的、方形的或者梯形的几何形状。相对应的横截面的形状优选地根据有弹性的卷填充物的弹性来选择，其中随着弹性增加应优选圆形的横截面，所述圆形的横截面可以关于其形状方面以低压缩率与所要填充的空隙良好地适配。

最后，还参阅：膜卷和/或这些膜卷布置在其上的载体垫可以完全或部分地配备膜状的包封和/或粘性涂层。借此，可以进一步改善导热能力和/或在按照本发明的电池组系统中的膜卷和/或载体垫的操作或安装，尤其是因为通过在安装期间选择的安装位置的粘性涂层可以在按照本发明的电池组系统中相对地固定而且这样高效地抑制了膜卷和/或载体垫的相对运动，所述相对运动尤其可能会在取决于行驶状态的力作用和/或振荡激发的情况下出现。

在按照本发明的电池组系统的另一具体实施方式中，膜包封具有一个或多个孔（穿孔）。这种孔优选地被选择得小，使得金属屑或其它颗粒不能从膜包封的内部跑到外部。这尤其是与使用金属纤维作为有弹性的卷填充物相关联地特别令人感兴趣。

附图说明

本发明的其它的具体实施方式随后结合附图予以描述。其中：

图1示出了在第一实施方式中的电池组系统的示意图；

图2示出了在另一实施方式中的电池组系统的示意图；

图3以从斜上方对卷侧面的透视图示出了载体垫的片段，该载体垫具有多个布置在其上的膜卷；

图4以从上方对卷侧面的视图示出了载体垫的图示；

图5示出了两个载体垫的装置，这两个载体垫能在安装期间彼此啮合地布置；

图6以分解图示出了电池组系统的用作电池组系统元件的电池组接线盒，该电池组接线盒具有用作空隙填充物的载体垫，该载体垫具有未示出的膜卷；

图7示出了经过在图6中示出的具有被安装的载体垫的电池组接线盒的示范性图示；

图8a-c示出了具有横截面形状不同的膜卷的不同的装置；而

图9示出了两个载体垫的替选的装置，这两个载体垫能在安装期间类似于图5地彼此啮合地布置。

具体实施方式

在图1和2中示出了按照本发明的电池组系统10的两个不同的实施方式，其中在所述图1和2中并且在所有其它附图中针对相同或至少功能相同的元件都使用相同的附图标记。

在按照图1的实施方式中，布置只是示意性地示出的、用作空隙填充物12的载体垫14，该载体垫具有未示出的膜卷，这些膜卷布置在由一个或多个电池模块16组成的电池模块接触面18与间隔开地布置的冷却系统22的冷却系统接触面20之间。

在图2中示出的第二实施方式中，同样造型的空隙填充物12被设置在一个或多个电池模块16的电池模块接触面18与导热板26的第一导热板接触面24之间。还设置另一用作空隙填充物12的载体垫14，该载体垫具有未示出的膜卷，这些膜卷在导热板26的第二导热板接触面28与冷却系统22的冷却系统接触面20之间。

图3示出了用作空隙填充物12的由多个膜卷40构成的装置38，所述膜卷分别包括有弹性的卷填充物42和包围卷填充物42的膜包封44。在所示出的实施方式中，卷填充物42由泡沫材料46构成。膜卷40布置在扁平的载体垫48上而且与载体垫48固定连接。

如从图3可见的那样，只在载体垫48的上侧50布置膜卷40。因而，上侧50也被称作卷侧面52。

如从图3还可见的那样，膜卷40分别彼此平行地布置。相邻的膜卷40彼此间有间距A。

图4示出了整个载体垫48，该载体垫在所示出的实施例中具有约500mm的长度l。优选的长度在100mm与800mm之间、特别优选地在200mm与600mm之间。

在所示出的实施方式中，载体垫48的宽度b约为150mm。优选的宽度b在50mm与400mm之间、尤其是在100mm与300mm之间。

图5示出了两个载体垫48、48'的装置的示意图，类似于图3和4，在所述两个载体垫上布置膜卷40、40'。在所示出的实施方式中，该装置通过被涂覆在相应的载体垫48、48'上的粘性涂层32、32'来实现。

如在图5中可看出的那样，在两个相邻的膜卷40、40'之间的间距A分别被选择得稍大于或等于膜卷40、40'的宽度B。由此，两个载体垫48、48'分别可以以它们的卷侧面52、52'来彼此取向和布置，使得第一载体板48的膜卷40、40'可以啮合到在第二载体板48'的膜卷40'之间的空隙中。这通过使载体垫48、48'沿着箭头54、54'的方向移动来实现。

在图8a、8b和8c中示出了三个不同的装置，这三个不同的装置具有横截面形状不同的膜卷40。所有装置的共同点是：分别在第一构件66与第二构件之间形成不同的横向桥接片56，作为在第一构件66与第二构件68之间的热连接。横向桥接片56分别由双层膜包封44组成，该双层膜包封由导热材料构成。通过所述横向桥接片56，可以实现从第一构件66到第二构件68的特别好的并且高效的热传递。在图8a中示出的装置中，膜卷40具有近似矩形的横截面形状，在图8b中示出的装置中，膜卷40具有平行四边形的横截面形状，而在图8c中示出的装置中，膜卷40具有以凸起（Aufwerfung）为形式的横向桥接片56。图8c示出了在被建造和压紧的状态下的装置。通过在安装时压紧，在横向桥接片56的区域形成能在图8c中良好地看出的凸起。

无论如何，两个膜包封44都紧挨着地彼此贴靠而且这样形成双层的、导热特别好的横向桥接片56。

与其中（尤其是如在图8a-8c中示出的那样）设置一个或多个导热的横向桥接片56的电池组系统相关联的优点是：导热不受压紧的方式、也就是说不受膜卷40的压缩（指的是分别沿着在图8a-8c中示出的力箭头F的方向的压缩）的强度影响或者只是不显著地受影响，因为横向桥接片56的长度与压缩的程度无关地近似保持不变，也就是说与是否像在图8c中那样形成凸起和/或桥接片是否像在图8b中那样侧向偏转无关。这尤其是与使用在压缩时被挤出的软膏相比是一大优点，因为电池组系统的导热特性这样尽可能与相应的手动或机器安装无关和/或与膜卷40的某些配料的各自的压缩特性无关。

图6示出了所谓的电池组接线盒，该电池组接线盒作为电池组系统元件58可以是在电池组系统外壳中的电池组系统10的一部分。在该电池组接线盒中尤其建造有电功率模块、保险元件以及其它电子组件。也属于此的是五个导电元件60a、60b、60c、60d、60e，这五个导电元件可以被视为电线62。如在图6中示出的那样，在按照本发明的电池组系统10中可以有利地使用只是示意性地作为块30来示出的由多个膜卷（未示出）构成的装置，其方式是一个或多个膜卷（未单独示出）与一根这种电线62或多根这种电线62紧挨着地接触地布置。在该上下文中特别有利的是：至少膜卷的与电线62达到紧挨着的接触的区域配备有电绝缘涂层或者绝缘膜64。

关于这一点，在图7中示范性地示出了具有上侧34和下侧36的块30，其中下侧36的外表面54部分地配备粘性涂层32，以便使下侧36的外表面54与绝缘膜64连接。具有膜卷（未示出）的块30可以用作电池组接线盒56的上侧的密封元件或者用作在电池组接线盒的未示出的上侧的盖与电线62之间的空隙填充物12，以便改善与未示出的冷却系统的热传递。

图9示出了两个载体垫48、48'的替选的装置的示意图，类似于图3和4，在所述两个载体垫上布置膜卷40、40'。在所示出的实施方式中，该装置又通过被涂覆在相应的载体垫40、40'上的粘性涂层32、32'来实现。附加地，在该实施方式中，辅助膜70蜿蜒曲折形地布置在载体垫的区域（这里：在下方的载体垫48'的区域），使得该辅助膜形成上侧的覆盖层。

两个相邻的膜卷40、40'之间的间距A可以被选择得稍大于、等于或者稍小于膜卷40、40'的包括辅助膜70的相应的厚度在内的宽度B。这样，间距A被选择得稍小于宽度B，但是使得两个载体垫48、48'可以分别以其卷侧面52、52'彼此取向和布置，使得第一载体垫48的膜卷40、40'能被引入到在第二载体垫48'的膜卷40'之间的空隙中，尤其是通过压紧被引入到在第二载体垫48'的膜卷40'之间的空隙中。这通过使载体垫48、48'沿着箭头54、54'的方向移动来实现。尤其是当将由导热良好的材料构成的膜用作辅助膜70时，利用在图9中示出的装置得到特别好的热传递。

本发明的在本说明书、附图以及权利要求书中公开的特征不仅可以单独地而且可以以任意的组合对于实现本发明来说在其不同的实施方式中是重要的。本发明可在权利要求书的保护范围内并且在考虑负责的本领域技术人员的知识的情况下变化。

尤其是参阅：在分别相同的载体垫48、48'上以及也包括在不同的载体垫48、48'上的间距A和宽度B都可变。例如，在载体垫48、48'上可以在某个区域布置宽度B较小的膜卷40、40'，如果在该区域应该改善沿高度方向上的延伸方向、也就是说垂直于长度l并且垂直于宽度b的延伸方向的热传递的话。反过来，通过在某个区域使用宽度B较大的膜卷，可以减少热传递，如果这相对应地在局部被希望的话。换言之，局部的热传递如果需要的话可以通过改变改变宽度B和/或间距A来改变。

附图标记列表

10 电池组系统

12 空隙填充物

14 载体垫

16 电池模块

18 电池模块接触面

20 冷却系统接触面

22 冷却系统

24 第一导热板接触面

26 导热板

28 第二导热板接触面

30 块（由多个膜卷构成）

32 粘性层/涂层

34 上侧

36 下侧

38 装置

40 膜卷

42 卷填充物

44 膜包封

46 泡沫材料

48 载体垫

50 （载体垫的）上侧

52 卷侧面

54 箭头

56 横向桥接片

58 电池组系统元件

60 导电元件

62 电线

64 绝缘膜

66 第一构件

68 第二构件

70 辅助膜。

Claims (10)

1.一种用于机动车的电池组系统，所述电池组系统布置在电池组系统外壳中，在所述电池组系统外壳中还布置至少一个具有电池模块外壳的电池模块（16）和至少一个用于所述电池模块（16）的冷却系统（22），

其特征在于，

在所述电池组系统外壳中还布置至少一个用作空隙填充物（12）的由多个膜卷（40）构成的装置（38），所述膜卷分别包括至少一个有弹性的卷填充物（42）和包围至少一个卷填充物（42）的膜包封（44）。

2.根据上一权利要求所述的电池组系统，其特征在于，所述卷填充物（42）包括有弹性的金属丝编织网、有弹性的纤维结构和/或泡沫材料（46）。

3.根据上述权利要求中任一项所述的电池组系统，其特征在于，所述膜包封（44）具有：金属箔或涂层、具有石墨的膜或涂层、具有碳纤维的膜和/或具有石墨烯的膜。

4.根据上述权利要求中任一项所述的电池组系统，其特征在于，所述膜卷（40）至少部分地

a) 紧挨着地置在电池模块外壳的壁与所述至少一个冷却系统（22）之间；

b) 紧挨着地布置在所述电池模块外壳与导热板（26）之间，所述导热板布置在所述电池模块外壳与所述至少一个冷却系统（22）之间；和/或

c) 与电池组系统元件（58）的布置在外壳中的所要冷却的电线（62）紧挨着地接触地布置。

5.根据上述权利要求中任一项所述的电池组系统，其特征在于，多个膜卷（40）布置在扁平的载体垫（48）上。

6.根据上一权利要求所述的电池组系统，其特征在于，所述膜卷（40）彼此间隔开地布置在所述载体垫（48）的卷侧面（52）上。

7.根据上一权利要求所述的电池组系统，其特征在于，设置至少两个载体垫（48），所述膜卷（40）在所述至少两个载体垫上彼此间隔开地布置，使得所述载体垫（48）能够分别以所述卷侧面（52）彼此取向和布置为使得第一载体垫（48）的膜卷（40）能够至少部分地啮合到在第二载体垫（48'）的膜卷（40'）之间的空隙中。

8.根据上述权利要求中任一项所述的电池组系统，其特征在于，所述膜卷（40）具有横截面是圆形的、方形的或者梯形的几何形状。

9.根据上述权利要求中任一项所述的电池组系统，其特征在于，所述膜卷（40）和/或所述膜卷（40）布置在其上的载体垫（48）完全或部分地配备膜状的包封（44）和/或粘性涂层（32）。

10.根据上述权利要求中任一项所述的电池组系统，其特征在于，所述膜包封（44）具有一个或多个孔（穿孔）。

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