CN110867543A - 蓄电池组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于混合动力或电动车辆的蓄电池组件。蓄电池组件具有多个具有相反的支承面的电池单元，其中，电池单元在堆叠方向堆叠，以通过支承面彼此面对并且形成电池块。蓄电池组件还包括具有多个冷却元件的冷却装置，冷却元件布置在相邻电池单元之间并且与相邻电池单元在堆叠方向上共同夹紧。根据本发明，相应的冷却元件具有两个彼此间隔开的压缩板，压缩板以热传导的方式支承在相应的相邻电池单元的支承面上，并且至少局部限制压缩空间，压缩空间设置在所述压缩板之间，并且能够在所述堆叠方向上压缩。相邻电池单元在堆叠方向上的膨胀能够至少部分地被压缩板的弹性变形吸收到压缩空间中。

Description

蓄电池组件
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序的用于混合动力或电动车辆的蓄电池组件。
背景技术
分别用于混合动力或电动车辆的蓄电池组件或牵引电池通常包括多个单独的电池单元，这些电池单元被组合形成一个电池模块或甚至多个电池模块。在这种情况下，各个电池单元通过夹紧装置保持在相应的电池模块中。在软包电池的情况下，由于其不稳定的形状，它们需要另外通过合适的保持件或合适的部件保持在一起。此外，需要要冷却电池模块中的各个电池单元，其中，特别地，各个相邻的电池单元之间需要更好的散热。
例如，在软包电池中，可以使用塑料材料的辅助框架将各个电池单元以形状配合的方式固定和保持在相应的电池模块中。在这种情况下，可以在辅助车架中形成冷却剂可以流过的通道，以用于冷却电池单元。然而，通常在每个电池模块中都使用固定和保持电池单元的辅助框架，并且通过热连接到电池单元的电池散热器的冷却结构来进行冷却。或者，可以使用具有塑料材料的辅助框架的U形片材来将每两个电池单元彼此固定，其中相应的彼此固定的电池单元随后经由张力架组合成相应的电池模块。这些板用于将热量从电池单元散发到冷却剂流过的冷却剂板。
不利的是，这种解决方案通常需要更多的空间。此外，电池单元通常只能从单元的一侧冷却，因此不能充分冷却。另外，误差补偿和电池模块的密封可能也是一个问题。
发明内容
因此，本发明的目的是为通用类型的蓄电池组件给出改进的或至少替代的实施例，其中至少部分地克服所描述的缺点。
该目的根据本发明通过独立权利要求1的主题实现。有利的实施例是从属权利要求的主题。
本发明基于这样的总体构思，通过简单且多功能的结构部件替换混合动力或电动车辆的蓄电池组件中的用于保持和冷却的复杂结构部件。在这种情况下，蓄电池组件具有多个具有相反的支承面的电池单元，其中电池单元与面对的支承面彼此在堆叠方向上堆叠形成电池块。蓄电池组件还包括具有多个冷却元件的冷却装置，所述冷却元件布置在相邻的电池单元之间并且与相邻的电池单元在堆叠方向上共同夹紧。根据本发明，相应的冷却元件具有两个至少局部相互间隔开的压缩板，其以热传导的方式支承在相应的相邻电池单元的支承面上，并至少局部限定压缩空间，压缩空间设置在压缩板之间，并且能够在堆叠方向上压缩。在这种情况下，相应的相邻电池单元在堆叠方向上的膨胀能够至少部分地被压缩板的弹性变形吸收到压缩空间中。
在根据本发明的蓄电池组件中，电池单元中产生的热量可以通过相应的冷却元件消散。对此，压缩板可以由诸如金属的导热材料形成。冷却元件通过压缩板平面并且热传导地支承在电池单元的支承面，并且所述冷却元件可以补偿相应的相邻电池单元的膨胀或厚度的增加。在相应的相邻电池单元的膨胀时，压缩板可以变形到压缩空间中，使得压缩板继续以平面和热传导的方式支承在支承面上。这里压缩板弹性变形，使得当相应的相邻电池单元收缩或厚度减小时，压缩板跟随相应的支承面并继续以平面和热传导的方式支承在支承面上。因此，通过根据本发明的冷却元件可以有效地冷却各个电池单元，而不管电池单元由于充电状态或老化而产生厚度变化。冷却元件的压缩空间可以是闭合的。例如，压缩板可以垂直于堆叠方向固定在彼此的相对侧。
有利地，可以设置，相应的冷却元件是金属型材。型材优选由铝制成，并且优选地通过挤压方法或在挤出方法支承，或作为钢板弯曲部件支承。金属型材，特别是由铝制成的金属型材允许从相应的相邻电池单元有效散热。此外，可以通过挤压方法或挤出方法，以节省时间和成本的方式生产金属型材，使得可以降低整体生产成本和生产复杂度。
在根据本发明的解决方案的有利改进中，压缩空间至少局部地填充有压缩元件。压缩元件可以将压缩板的弹性变形吸收到压缩空间中。有利地，压缩元件可以由泡沫状材料或泡沫状复合材料形成。泡沫状材料优选为聚氨酯泡沫，泡沫状复合材料优选为聚氨酯泡沫。在这种情况下，压缩元件可以具有多个孔，例如，冷却流体可以流过这些孔。压缩元件的孔可以设计成，即使电池单元在堆叠方向上的膨胀导致压缩元件被压缩，冷却流体仍然可以流过这些孔。冷却流体由此可以流经压缩空间中的压缩板，从而加强了支承在压缩板上的电池单元的散热。为了优化冷却流体通过压缩元件的孔的流动，孔例如可以打开并且在冷却流体的流动方向上对齐。为了增加冷却元件的刚度，可选地或另外地，压缩元件可以包括布置在压缩板之间的至少一个弹簧元件。
在蓄电池组件的有利实施例中，相应的冷却元件可以在至少一侧上具有电池单元保持套环。电池单元保持套环可以在堆叠方向上从相应的压缩板的至少一侧突出。然后，相应的相邻电池单元中的至少一个可以至少局部支承在电池单元保持套环，并且由此横向于堆叠方向固定在电池块中。有利地，电池单元保持套环可以在堆叠方向的两侧突出，从而横向于堆叠方向固定两个相邻的电池单元。以这种有利的方式，电池块中的电池单元，特别是软包电池，可以通过相应的冷却元件横向于堆叠方向固定，使得可以省略对电池单元的常规的必要支撑并且简化了蓄电池组件的整体结构。有利地，电池单元保持套环可以相对于压缩板至少在局部具有偏离90°的角度，以便降低在组装期间损坏电池单元，特别是软包电池的风险。可选地或另外地，冷却元件在至少一侧可以具有外围支撑套环，所述外围支撑套环从压缩板两侧沿堆叠方向突出。电池块的支撑环可以支撑在例如壳体中。
有利地，电池单元保持套环和/或支撑套环经由弹性横向于堆叠方向的弹簧单元连接到相应的压缩板。在这种情况下，冷却元件由于压缩板在堆叠方向上的变形而横向于堆叠方向的长度变化可以得到补偿。特别是，电池单元受到电池单元保持套环的影响很小并且由此受到额外保护，无论电池单元在电池单元保持套环的堆叠方向上的厚度变化如何。弹性弹簧单元可以例如通过波纹连接区域形成，该连接区域整体地连接到电池单元保持套环和/或支撑套环和/或至少一个压缩板。
在根据本发明的解决方案的有利改进中，冷却装置具有冷却板，该冷却板可以被冷却流体流过并且布置在电池块的一侧上。这种情况下，相应的冷却元件可以以热传导的方式，优选以材料结合的方式固定到冷却板的至少一侧。由此，电池单元中产生的热量可以经由冷却元件的压缩板散发到冷却板并且在那里输送到冷却流体。冷却流体可以是液体。压缩板和冷却板可以由导热材料(例如，金属，特别是铝)组成，以优化从电池单元到冷却流体的散热。替代地，冷却装置可以具有流体分配器和/或流体收集器，两者可以由冷却流体流过并且分别布置在电池块的一侧上。相应的冷却元件可以由冷却流体流过并流体连接到冷却装置的流体分配器和/或流体收集器。冷却元件的压缩空间可以是闭合的，使得冷却流体可以流过压缩空间。冷却流体可以是液体。以这种有利的方式，电池单元中产生的热量可以通过压缩板直接散发到冷却流体，并且可以加强从电池单元到冷却流体的散热。
总之，根据本发明的蓄电池组件中的电池单元可以在寿命的开始和结束在两侧有效地冷却，与由于充电状态导致的电池单元的厚度变化无关。此外，根据本发明的蓄电池组件的冷却元件结合了热功能和机械功能，并且冷却元件可以以简化的方式实现和制作为金属型材。此外，冷却元件也可以横向于堆叠方向固定各个电池单元，由此无需额外的传统保持件。由此可以有利地简化电池块的整体结构。
本发明的其他重要特征和优点将根据从属权利要求、附图和参考附图的相关附图说明中得出。
应当理解，上述特征和下面还要说明的特征不仅可以以给定的特定组合使用，而且可以以其他组合或单独使用，而不脱离本发明的范围。
附图说明
附图中示出了本发明的优选实施例，并且将在以下描述中更详细地描述本发明的优选实施例，其中相同的附图标记表示相同或相似或功能相同的部件。
图1示出根据本发明的蓄电池组件的截面图；
图2示出根据本发明的蓄电池组件中的冷却元件的视图；
图3示出根据本发明的蓄电池组件中的图2所示的冷却元件的局部视图；
图4示出根据本发明的蓄电池组件中的可替代设计实施例的冷却元件的局部视图。
具体实施方式
图1示出根据本发明的用于混合动力或电动车辆的蓄电池组件1的截面图。在这种情况下，蓄电池组件1具有多个电池单元2，以及具有多个冷却元件4的冷却装置3。各个冷却元件4布置在电池单元2之间并且在堆叠方向5上与电池单元相连地夹紧形成电池块6。在这种情况下，相应的冷却元件4具有两个压缩板7a和7b，所述压缩板彼此间隔开并且以导热的方式支承在相应的相邻电池单元2的支承面8a和8b上。两个压缩板7a和7b局部限制了在堆叠方向5上可压缩的压缩空间9。在图1中，仅示出蓄电池组件1的一部分。不言而喻，蓄电池组件1还可以具有另外的电池单元2和另外的冷却元件4以及其他部件，例如冷却流体可以流过的冷却板或夹紧装置。
蓄电池组件1中的各个相邻电池单元2在堆叠方向5上的膨胀或厚度的增加被压缩板7a和7b的弹性变形吸收到压缩空间9中。各个相邻电池单元2的收缩或厚度的减小可以通过压缩板7a和7b的弹性形变来补偿。因此，当电池单元2的厚度改变时，压缩板7a和7b邻接支承面8a和8b，并且可以有效地消散电池单元中产生的热量。因此，各个电池单元2在寿命的开始和结束时都可以有效地冷却，与充电状态导致的电池单元的厚度变化无关。各个压缩板7a和7b适合地由导热材料制成并且可以例如由金属，特别是铝制成。
在该示例性实施例中，压缩空间9完全由压缩元件10填充。压缩元件10将压缩板7a和7b的弹性变形吸收到压缩空间9中，并且所述压缩元件10可以由例如泡沫型材料或泡沫型复合材料形成。泡沫型材料优选是聚氨酯泡沫，泡沫型复合材料优选由聚氨酯泡沫制成。为了增加冷却元件4的刚性，压缩元件10可以另外包括布置在两个压缩板7a和7b之间的至少一个弹簧元件。此外，压缩元件10可以具有多个孔，冷却流体例如可以流过这些孔。冷却剂由此可以在压缩空间9中围绕压缩板7a和7b流过，从而加强了支承在压缩板7a和7b上的电池单元2的散热。
相应的冷却元件4在两侧还具有在两侧突出的电池单元保持套环11。电池单元保持套环11在堆叠方向5上从压缩板7a和7b突出，并且横向于堆叠方向5固定相应的相邻电池单元2。以这种有利的方式，电池单元2，特别是软包电池，可以保持在电池块6中，并且省略了用于电池单元2的常规必要的保持件。在该示例性实施例中，电池单元保持套环11与压缩板7a和7b成等于90°的角度α。然而，角度α也可以偏离90°，以便降低在组装期间损坏电池单元2，特别是软包电池的风险。此外，冷却元件4在两侧具有在堆叠方向5上从两侧突出的边缘支撑套环15。例如，电池块6可以通过支撑套环15支撑在壳体中。
图2示出了根据本发明的蓄电池组件1中的冷却元件4的视图，并且图3示出了局部放大视图。在该实施例中，相应的冷却元件4是金属型材12。型材12优选地由铝制成，并且优选地通过挤压方法或其他挤出方法制成，或作为钢板零件制成。金属型材12改善了相应的相邻电池单元2的散热。与图1中的冷却元件4不同，此处的冷却元件4没有电池单元保持套环11。顺便提及，冷却元件4在此对应于图1中所示的冷却元件4。
图4示出了可替换地配置的冷却元件4的局部视图。与图2和图3中的冷却元件4不同，此处的支撑套环15经由弹性弹簧单元13与相应的压缩板7a和7b连接。弹簧单元13由波纹连接区域14形成，该连接区域整体地连接到支撑套环15和压缩板7a和7b。此处的弹簧单元13在横向于堆叠方向5具有弹性，使得可以补偿由于压缩板7a和7b在堆叠方向5上的变形引起的冷却元件4的横向于堆叠方向5的长度变化。另外，此处的冷却元件4对应于图2和图3中所示的冷却元件4。
总之，根据本发明的蓄电池组件1中的电池单元2在两侧都被冷却。此外，散热在电池单元2的寿命的开始和结束都保持高效，与由于充电状态导致的电池单元2的厚度变化无关。冷却元件4还结合了热功能和机械功能，并且可以以简化的方式制作为金属型材12。有利地，还省略了另外的传统上必需的保持件，因为各个电池单元2由冷却元件4横向于堆叠方向5固定。总之，可以有利地简化电池块6和蓄电池组件1的整体结构。

Claims (10)

1.一种用于混合动力或电动车辆的蓄电池组件(1)，
其中，所述蓄电池组件(1)具有多个电池单元(2)，所述多个电池单元(2)具有彼此相对的支承面(8a、8b)
其中，所述电池单元(2)在堆叠方向(5)堆叠，以通过支承面(8a、8b)彼此面对并且形成电池块(6)，
其中，所述蓄电池组件(1)包括具有多个冷却元件(4)的冷却装置(3)，所述多个冷却元件(4)布置在相邻电池单元(2)之间并且与相邻电池单元在堆叠方向(5)上共同夹紧，
其特征在于，
相应冷却元件(4)具有两个至少在局部彼此间隔开的压缩板(7a、7b)，其以热传导的方式支承在相应的相邻电池单元(2)的支承面(8a、8b)上，并至少局部限定压缩空间(9)，所述压缩空间(9)设置在所述压缩板(7a、7b)之间，并且能够在所述堆叠方向(5)上压缩，使得相应的相邻电池单元(2)在堆叠方向(5)上的膨胀能够至少部分地被所述压缩板(7a、7b)的弹性变形吸收到所述压缩空间(9)中。
2.根据权利要求1所述的蓄电池组件，
其特征在于，
相应冷却元件(4)是金属型材(12)，其优选地由铝制成，并且优选地通过挤压方法或通过挤出方法制成，或者，被制成为钢板弯曲部件。
3.根据权利要求1或2所述的蓄电池组件，
其特征在于，
所述压缩空间(9)至少局部由压缩元件(10)填充，所述压缩元件能够将所述压缩板(7a、7b)的弹性变形吸收到所述压缩空间(9)中。
4.根据权利要求3所述的蓄电池组件，
其特征在于，
所述压缩元件(10)由泡沫状材料形成，优选地由聚氨酯泡沫形成；或者，由泡沫状复合材料形成，优选地由聚氨酯泡沫形成，和/或
所述压缩元件(10)具有至少一个弹簧元件，其布置在压缩板(7a、7b)之间。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的蓄电池组件，
其特征在于，
相应冷却元件(4)在至少一侧上具有电池单元保持套环(11)，所述电池单元保持套环在堆叠方向(5)上从相应的压缩板(7a、7b)的至少一侧突出，并且
相应的相邻电池单元(2)中的至少一个至少局部地支承在所述电池单元保持套环(11)上，并且由此横向于所述堆叠方向(5)固定在电池块(6)中。
6.根据权利要求5所述的蓄电池组件，
其特征在于，
所述电池单元保持套环(11)相对于所述压缩板(7a、7b)至少在局部具有偏离90°的角度(α)。
7.根据权利要求5或6所述的蓄电池组件，
其特征在于，
电池单元保持套环(11)和/或支撑套环(15)连接到相应的压缩板(7a、7b)，使得能够补偿由于压缩板(7a、7b)在堆叠方向(5)上的变形引起的冷却元件(4)的横向于堆叠方向(5)的长度变化，所述支撑套环设置在冷却元件(4)的至少一侧的外围，并且通过弹簧单元(13)在堆叠方向从压缩板(7a、7b)的两侧突出，所述弹簧元件横向于堆叠方向(5)具有弹性。
8.根据权利要求7所述的蓄电池组件，
其特征在于，
弹性的弹簧单元(13)由波纹连接区域(14)形成，所述波纹连接区域整体邻接所述电池单元保持套环(11)和/或支撑套环(15)和/或压缩板(7a、7b)中的至少一个。
9.根据权利要求1到8中任一项所述的蓄电池组件，
其特征在于，
所述冷却装置(3)具有冷却板，所述冷却板能够由冷却流体流过并且布置在所述电池块(6)的一侧上，并且
相应的冷却元件(4)以热传导的方式，优选地，以材料结合的方式，固定在所述冷却板的至少一侧上。
10.根据权利要求1到8中任一项所述的蓄电池组件，
其特征在于，
所述冷却装置(3)具有流体分配器和/或流体收集器，所述流体分配器和/或流体收集器能够由冷却流体流过并且分别布置在所述电池块(6)的一侧上，并且
相应的冷却元件(4)能够由冷却流体流过并且流体连接到所述冷却装置(3)的流体分配器和/或流体收集器。
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