CN111009627A

CN111009627A - 电池模块

Info

Publication number: CN111009627A
Application number: CN201910923850.1A
Authority: CN
Inventors: M.施密特
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-10-04
Filing date: 2019-09-27
Publication date: 2020-04-14
Also published as: DE102018217022A1; US11527791B2; US20200112072A1

Abstract

本发明涉及一种电池模块，其具有多个电池单元（2）、特别是锂离子电池单元（20），所述电池单元被容纳在所述电池模块（1）的容纳空间（11）中，其中所述电池模块（1）具有构造用于对多个电池单元（2）进行调温的调温板（5），所述调温板此外构成容纳元件（6），该容纳元件如此容纳所述电池模块（1）的壳体元件（10），使得所述容纳空间（11）相对于所述电池模块（1）的环境（12）被封闭，其中所述壳体元件（10）借助于由所述调温板（5）构成的固定元件（8）形状锁合地和/或传力锁合地与所述调温板（5）相连接。

Description

电池模块

技术领域

本发明涉及一种根据独立权利要求所述类型的电池模块。

背景技术

由现有技术已知，电池模块能够由多个单个的电池单元（Batteriezelle）所构成，所述电池单元能够相互串联地和/或并联地导电互连。

混合驱动的电动车（HEV）和用电驱动的车辆（EV）需要高能量的且高性能的电池系统，以便其电动的驱动机能够达到应该达到的行驶功率。

在这种情况下，作为电蓄能器通常使用高能量的并且高性能的锂离子或锂聚合物电池单元，其中大约100个电池单元被共同联接成一个电池模块。

这种功率强大的电池单元在此分别具有大约90安培小时（Ah）的功率。

尤其在用电运行的车辆中或者也在混合的电动车中并且在固定的应用情况中，电池系统通常与多个这样的电池模块一起使用。

电池单元在此比如能够构造为棱柱形的或圆柱形的电池单元，其中在电动性的领域内也越来越多地使用所谓的袋式电池（Beutelzelle），英语也被称为“pouch-Zellen（袋式电池）”。

尤其在充电和放电期间，锂离子或锂聚合物电池单元由于化学的转换过程而变热。

在此，这样的电池模块功率越高，所产生的加热量就越大，因此经常需要有有效的并且主动的调温系统，所述调温系统不仅能够对电池单元进行加热而且能够对其进行冷却。

在此，从现有技术中已知，电池模块能够具有能够由调温流体贯穿流过的冷却板，所述冷却板构造用于对电池模块的电池单元进行调温、也就是对其进行冷却或者也对其进行加热。

例如，公开文献DE 20 2012 102 349 U1和DE 10 2008 059 955 A1说明了这样的从现有技术中已知的冷却板，所述冷却板尤其由第一板元件和与所述第一板元件材料锁合地连接的第二板元件所构成。

发明内容

具有独立权利要求的特征的电池模块提供的优点是，多个电池单元能够通过可靠且简单的方式被容纳在电池模块的容纳空间中。

此外，根据本发明的电池模块尤其提供以下优点，即，能够实现调温流体与容纳电池模块的多个电池单元的容纳空间之间的可靠的分离。

为此，根据本发明，提供一种具有多个电池单元的电池模块。

在此，电池单元尤其构造为锂离子电池单元。

此外，电池单元被容纳在电池模块的容纳空间中。在此，电池模块此外具有构造用于对多个电池单元进行调温的调温板。

此外，调温板构成容纳元件。

在此，调温板的容纳元件如此容纳电池模块的壳体元件，使得所述容纳空间相对于电池模块的环境被封闭。

在此，壳体元件借助于由调温板构成的固定元件形状锁合地和/或传力锁合地与调温板相连接。

通过在从属权利要求中所列举的措施能够实现在独立权利要求中所说明的装置的有利的拓展方案和改进方案。

“调温板的固定元件与壳体元件之间的形状锁合的连接”在此应该是指，壳体元件例如借助于固定元件来卡锁（einrasten）到调温板的容纳元件中、嵌合或者咬合到所述容纳元件中。

“调温板的固定元件与壳体元件之间的传力锁合的连接”在此应该是指，固定元件和壳体元件借助于在其之间形成的摩擦力来固定或保持在彼此上面。

有利的是，调温板的容纳元件构造为凹槽。

因此能够提供容纳元件的简单的构造，所述构造能够以可靠的方式通过调温板的容纳元件来容纳电池模块的壳体元件。

“凹槽”在此应该比如是指被掏制（einbringen）到调温板中的凹处，所述凹处优选环绕地包围着调温板。

适宜的是，此外在电池模块的调温板和壳体元件之间布置有密封元件。

尤其在此可能的是，密封元件在此比如构造为单独的插入件或者密封元件比如构造为粘合剂、构造为密封材料或者构造为被安置在壳体元件上的密封元件。

这提供了以下优点，即：电池模块的容纳空间尤其能够仅仅通过布置在电池模块的调温板和壳体元件之间的密封元件相对于环境得到密封。

此外，这提供了以下特殊的优点，即：在电池模块的容纳调温流体的流动空间和容纳空间之间没有构造额外的密封件，从而能够以可靠的、简单的方式提高电池模块的安全性。

由调温板构成的固定元件有利地构造为能够弹性地和/或塑性地变形的弹簧元件。

塑性变形与弹性变形的不同之处在于，在塑性变形时所构成的变形不会复位，而是在构成材料变化的情况下得到保持，而在弹性变形时在取消变形力之后就恢复原有的状态。

固定元件构造为能够弹性地和/或塑性地变形的弹簧元件，这尤其具有以下优点，即：不需要额外的单独的固定元件、例如螺钉、铆钉或夹子。

在此，固定元件比如能够如此设计，使得固定元件能够在塑性变形的情况下如此从第一位置运动到第二位置中，从而在布置在第二位置中时固定元件以形状锁合的和/或传力锁合的方式将壳体元件与调温板连接起来。

在此，固定元件例如也能够如此设计，使得固定元件能够在弹性变形的情况下如此从第一位置运动到第二位置中，从而在布置在第二位置中时固定元件以形状锁合的和/或传力锁合的方式将壳体元件与调温板连接起来，其中固定元件例如通过与壳体元件的形状锁合的和/或传力锁合的连接而保持在第二位置中。

根据本发明的一个适宜的方面，调温板构成能够由调温流体贯穿流过的流动空间。

这具有以下优点，即：能够引起对于多个电池单元的可靠的调温。

这尤其提供了以下特殊的技术优点，即：调温板能够如此设计，从而无需在电池模块的容纳空间和调温板之间构造额外的密封件。

不过，当然也可能的是，调温板比如能够包括相变材料，使得这里所描述的发明不局限于能够由调温流体贯穿流过的流动空间的优选的实施方式。

调温板适宜地包括第一板元件和第二板元件，它们在构成流动空间的情况下以材料锁合的方式彼此连接。

在此例如可能的是，第一板元件和/或第二板元件构成如下支撑结构，所述支撑结构用于构成流动空间并且尤其是构成其流动场并且有助于维持必需的内部压力，以用于确保流动空间的稳定的构成。

在此优选的是，第一板元件和第二板元件以材料锁合的、例如钎焊或熔焊的方式彼此连接。

调温板的这样的构造尤其提供了在本发明的范围内优选的优点，即：流动空间能够如此布置，从而无需在流动空间与容纳着电池模块的多个电池单元的容纳空间之间构造额外的密封件，因为调温板能够如此构成，从而仅仅通过第一板元件相对于第二板元件的布置来将流动空间与容纳空间分开。

优选的是，调温板具有构造用于使调温流体流入到流动空间中的第一接头和构造用于使调温流体从流动空间中流出来的第二接头。

在此，第一接头和第二接头相对于壳体得到密封。

借助于第一接头和第二接头，能够将流动空间连接到其他结构、像比如容纳根据本发明的电池模块的车辆的模块的调温回路上。

这具有的优点是，第一接头和第二接头能够相对于壳体元件如此得到密封，从而不要相对于容纳空间来构造额外的密封件。

根据本发明的一个适宜的方面，多个电池单元直接布置在调温板上。由此，能够在多个电池单元和调温板之间构成可靠的直接地构成的热传递。

因此，能够以可靠的方式对多个电池单元进行调温、例如特别是可靠地对其进行冷却，从而能够在优选的温度范围内运行电池单元。

此外，作为替代方案也能够适宜的是，多个电池单元以材料锁合的方式、像比如以粘合的方式与调温板相连接。

由此，能够在电池单元与调温板之间构造可靠地构成的固定。

尤其以粘合的方式构成的材料锁合的连接能够额外包括用于改进导热性的添加剂。

适宜的是，调温板构成电池模块的底部。

“底部”在此对于电池模块的常见的布置来说尤其应该是指电池模块的下侧面。因此可能的是，冷却板能够构造为电池模块的支撑构件。通过将调温板构造为电池模块的优选封闭的底部而能够节省额外的构件、像比如单独的底部元件，因为底部元件能够由冷却板来构成。

刚刚所描述的根据本发明的电池模块比如能够用在用电驱动的机动车中或者也用在固定的蓄能器系统中，因而在根据本发明的电池模块在这些系统中的使用也应该是本发明的主题。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并且在下面的说明中进行详细解释。其中：

图1示出了根据本发明的电池模块的、无壳体元件的截取部分（Ausschnitt），

图2以透视分解图示出了根据本发明的电池模块，

图3以透视图示出了根据本发明的电池模块，

图4以剖视图示出了根据本发明的电池模块的壳体元件与固定元件之间的连接，

图5以剖视图示出了根据本发明的电池模块的壳体元件与固定元件之间的另一连接，

图6示出了根据本发明的电池模块的调温板的第一接头或第二接头的剖视图，并且

图7以透视分解图示出了根据本发明的电池模块的调温板。

具体实施方式

图1示出了电池模块1，其中看不出电池模块1的壳体元件。

电池模块1具有多个电池单元2。

在此，电池单元2尤其相应地构造为锂离子电池单元20。

例如，根据图1的实施例，电池单元2构造为棱柱形的电池单元200。

此外，电池单元2、20、200各自具有电压分接头（Spannungsabgriff）3，借助于所述电压分接头多个电池单元2能够借助于在图1中未示出的单元连接器串联地和/或并联地电互连。

此外，电池单元2、20、200也具有脱气开口4，所述脱气开口用于让气体尤其在危及安全的情况中从电池单元2的内部逸出。

此外，图1也示出电池模块1具有调温板5。调温板5在此构造用于对多个电池单元2进行调温。

此外，调温板5构成容纳元件6，该容纳元件构造用于容纳电池模块1的在图1中看不出的壳体元件。

根据本发明的在图中所示出的实施例，调温板5的容纳元件6在此构造为凹槽7。尤其图1在此示出，调温板5的构造为凹槽7的容纳元件6能够环绕地布置在调温板5的朝向电池单元2的上侧面80上。

在此曾经说明，调温板5构成固定元件8，所述固定元件构造用于将在图1中看不出的壳体元件以形状锁合的和/或传力锁合的方式与调温板5连接起来。

此外，调温板5构成第一接头91和第二接头92。在此，第一接头91构造用于能够使调温流体流入到调温板5的流动空间中。

在此，第二接头92构造用于能够使调温流体从调温板5的流动空间中流出来。

从图1中也可以看出，多个电池单元2直接布置在调温板5上。

此外，也能够考虑，电池单元2以材料锁合的、像比如优选粘合的方式与调温板5相连接。因此，能够在调温板5和电池单元2之间构成可靠的热传递。

图2以分解图示出了根据本发明的电池模块1。

与图1相比，图2此外也示出了电池模块1的壳体元件10。

在此，壳体元件10能够如此由调温板5的容纳元件6来容纳，从而构成容纳空间11，在该容纳空间中容纳了多个电池单元2。

在通过调温板5的容纳元件6容纳壳体元件10之后，容纳空间11相对于电池模块1的环境12被封闭。

在此，壳体元件10能够借助于由调温板5构成的固定元件8以形状锁合的和/或传力锁合的方式调温板5相连接，不过这一点还要借助于其他附图来描述。

此外，从图2中已经可以看出，此外在电池模块1的调温板5与壳体元件10之间能够布置密封元件13。

根据图2的实施例，密封元件13在此构造为插入件14。

图3示出了电池模块1的、处于组装状态中的一种实施方式，图3的实施例尤其对应于在图2中以分解图示出的电池模块1。

在此结合图3还要指出，由调温板5构成的固定元件8将壳体元件10以形状锁合的和/或传力锁合的方式与调温板5连接起来。

此外，在图3中可以看出，电池模块1具有从壳体元件10中引出的电接头15，所述电接头用于分接（abgreifen）电池模块1的电压。

尤其从图3的图示中可以看出，调温板5构成电池模块1的底部22。

在此，“底部22”是指电池模块1的以下部件，该部件对于电池模块1的常见的布置来说布置在电池模块1的下侧面上并且电池模块1以该部件比如置于基板上。

图4以剖视图示出了壳体元件10与调温板5的连接。

在此可以看出，调温板5的容纳元件6构造为凹槽7。

此外，壳体元件10构成如下突起16，该突起构造用于嵌合到调温板5的凹槽7中。

在壳体元件10的突起16嵌合到调温板5的凹槽7中之后，将壳体元件10固定在调温板5的构造为凹槽7的容纳元件6中。

为此，调温板5构成如下固定元件8，所述固定元件根据图4的实施例构造为能够弹性地和/或塑性地变形的弹簧元件17。

在此比如可能的是，壳体元件10的突起16到调温板5的凹槽7中的嵌合使得弹簧元件17弹性变形并且在嵌合之后壳体元件10被固定在凹槽中。这样的连接比如也能够被理解为例如夹持连接（Clips-Verbindung）。

此外，也可能的是，在壳体元件10的突起16嵌合到调温板5的凹槽7中之后，弹簧元件17从第一位置塑性变形到第二位置中，从而在弹簧元件17布置在第二位置中时壳体元件10被固定在凹槽7中。尤其图4在此示出了弹簧元件17在塑性变形的情况下布置在第二位置中的状态。

在此，为此也还要注意，图4也示出了构造为插入件14的密封元件13，该密封元件布置在电池模块1的调温板5和壳体元件10之间。

图5以另一剖视图示出了壳体元件10与调温板5的连接。

尤其为此还要说明，壳体元件10也能够包括支撑元件18，所述支撑元件能够用于提高壳体元件10和调温板5之间的连接的稳定性。在此，此外从图5中可以看出，固定元件8没有环绕地布置在调温板5上而是能够具有中断部（Unterbrechung）19，其中间隔元件18布置在中断部19的区域中。

图6以剖视图尤其示出了第一接头91或第二接头92。

如已经说明的一样，第一接头91构造用于使调温流体流入到调温板5的流动空间中，并且第二接头92构造用于使调温流体从流动空间中流出来。

在此从图6中可以看出，第一接头91或第二接头92借助于密封元件21相对于壳体元件10得到密封。

在此，第一接头91或第二接头92仅仅应该相对于壳体元件10来密封，使得电池模块1的内部或容纳空间11相对于环境得到密封。

图7以分解图示出了根据本发明的电池模块1的调温板5的一种实施方式。

在此，图7首先示出，调温板5包括第一板元件23和第二板元件24。

在此，第一板元件23和第二板元件24能够在构成流动空间25的情况下彼此连接。优选地，第一板元件23和第二板元件24在此能够以材料锁合的方式彼此连接。

流动空间25在此能够由调温流体贯穿流过。

此外，图7也示出，例如第二板元件24构成支撑元件26，所述支撑元件用于使第一板元件23和第二板元件24能够在构成流动空间25的情况下彼此连接。

在此，第一板元件23和第二板元件24比如能够以材料锁合的方式、比如优选钎焊或者熔焊的方式彼此连接。

此外，也可以看出第一接头91和第二接头92。

在此，第一接头91或第二接头92包括密封元件21。

此外，从图7中也可以看出上侧面80，在该上侧面上如可以从图1中看出的那样布置有多个电池单元2。

此外，图7也示出了固定元件8，该固定元件构造为能够弹性地和/或塑性地变形的弹簧元件17。

此外，也可以看出环绕地布置在调温板5上的、构造为凹槽7的容纳元件6。

Claims

1.电池模块，其具有多个电池单元（2）、特别是锂离子电池单元（20），所述电池单元被容纳在所述电池模块（1）的容纳空间（11）中，其中所述电池模块（1）具有构造用于对多个电池单元（2）进行调温的调温板（5），所述调温板此外构成容纳元件（6），该容纳元件如此容纳所述电池模块（1）的壳体元件（10），使得所述容纳空间（11）相对于所述电池模块（1）的环境（12）被封闭，

其特征在于，

所述壳体元件（10）借助于由所述调温板（5）构成的固定元件（8）形状锁合地和/或传力锁合地与所述调温板（5）相连接。

2.根据前一项权利要求1所述的电池模块，

其特征在于，

所述调温板（5）的容纳元件（6）构造为凹槽（7）。

3.根据前述权利要求1至2中任一项所述的电池模块，

其特征在于，

此外在所述电池模块（1）的调温板（5）和壳体元件（10）之间布置有密封元件（13）。

4.根据前述权利要求1至3中任一项所述的电池模块，

其特征在于，

由所述调温板（5）构成的固定元件（8）构造为能够弹性地和/或塑性地变形的弹簧元件（17）。

5.根据前述权利要求1至4中任一项所述的电池模块，

其特征在于，

所述调温板（5）构成能够由调温流体贯穿流过的流动空间（25）。

6.根据前一项权利要求5所述的电池模块，

其特征在于，

所述调温板（5）包括第一板元件（23）和第二板元件（24），它们在构成所述流动空间（25）的情况下以材料锁合的方式彼此连接。

7.根据前述权利要求1至6中任一项所述的电池模块，

其特征在于，

所述调温板（5）具有第一接头（91）和第二接头（92），其中所述第一接头（91）构造用于使调温流体流入到所述流动空间（25）中并且所述第二接头（92）构造用于使调温流体从所述流动空间（25）中流出来，其中所述第一接头（91）和所述第二接头（92）相对于所述壳体元件（10）被密封。

8.根据前述权利要求1至7中任一项所述的电池模块，

其特征在于，

多个电池单元（2）直接布置在所述调温板（5）上或者以材料锁合的、特别是粘合的方式与所述调温板（5）相连接。

9.根据前述权利要求1至8中任一项所述的电池模块，

其特征在于，

所述调温板（5）构成所述电池模块（1）的底部（22）。