CN111029493A - 蓄电池 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蓄电池(1)，其具有沿堆叠方向(2)相继布置的蓄电池单元(3)，以及用于固定蓄电池单元(3)的多个电池固定器(4)。通过在相应的电池固定器(4)中固定两个蓄电池单元(3)，并且在沿堆叠方向(2)相继布置的蓄电池单元(3)中的至少两个之间布置冷却板(11)，简化了蓄电池(1)的安装并提高了效率。

Description

蓄电池

技术领域

本发明涉及一种蓄电池，特别是用于车辆的蓄电池，其具有多个蓄电池单元和用于固定蓄电池单元的电池固定器。

背景技术

蓄电池是一种电能存储器，其用于多种应用中的电力供应，例如在车辆中。普通蓄电池具有多个电接触的，并在蓄电池中机械地保持在一起的蓄电池单元。

对这类蓄电池的要求不断提高，特别是对蓄电池和相关的蓄电池单元的输出需求的增加，导致蓄电池越来越受到温度控制，尤其是被冷却。另外，需要以节省安装空间的方式提供此类蓄电池。

根据DE 10 2003 017 355 A1已知一种具有蓄电池单元和电池固定器的蓄电池。蓄电池单元在堆叠方向上彼此相邻地布置，其中，各个蓄电池由在堆叠方向上相继布置的两个电池固定器固定。为了冷却蓄电池，冷却板沿堆叠方向布置在蓄电池的两侧。这种蓄电池的缺点是蓄电池的安装费力并且效率低下和/或性能需要改进。

发明内容

因此，本发明涉及以下问题：对在引言中所述类型的蓄电池给出改进的或不同的实施方案，其特征尤其在于简化的安装和/或提高的效率。

根据本发明，该问题通过独立权利要求1的主题解决。有利的实施方案是从属权利要求的主题。

本发明基于以下总体思想，将蓄电池的两个蓄电池单元分别固定在共享的电池固定器中，并在至少两个相继的蓄电池单元之间布置冷却板，该冷却板与这些蓄电池进行热交换接触。通过一个共享的电池固定器来固定两个蓄电池单元，简化了蓄电池的安装和制造，并使蓄电池结构紧凑。冷却板允许对蓄电池单元进行改进的温度控制，特别是冷却，从而可以更有效地操作这些蓄电池单元，特别是能够提供更高的输出功率。通过一个共享的电池固定器固定两个蓄电池单元，在此允许这种冷却板简化地布置在蓄电池单元之间，从而又简化了蓄电池的安装和生产。

根据本发明的思想，所述蓄电池具有多个蓄电池单元，所述多个蓄电池单元沿堆叠方向彼此相邻地布置。此外，蓄电池具有多个电池固定器，其中相应的电池固定器将沿堆叠方向相继布置的两个蓄电池单元固定在蓄电池上。另外，在相继的蓄电池单元中的至少两个之间，优选在多个相继的蓄电池单元之间分别布置有冷却板，该冷却板与蓄电池单元进行热传递接触。因此，这些蓄电池单元与冷却板交换热量以控制蓄电池单元的温度，特别是冷却蓄电池单元。

电池固定器优选横向于堆叠方向固定相关的蓄电池单元，并且优选在堆叠方向上彼此相邻地布置。因此，可以简化地以模块化的方式组装蓄电池，并且特别是在堆叠方向上为蓄电池提供不同数量的蓄电池单元和电池固定器。

所述冷却板有利地由金属或金属合金，特别是铝制成。

各个蓄电池单元原则上可以以任何方式形成。有利的是，各个蓄电池单元具有面向相关的冷却板的端面，该端面具有与冷却板互补的形状，使得形状基本上彼此对应，并因此允许节省结构空间，特别是连续的结构。

基本上可以以任何方式配置各个蓄电池单元。特别地，各个蓄电池单元是袋式电池，该袋式电池具有外壳，在该外壳中容纳蓄电池单元的电池单元。

此外优选的是，各个蓄电池单元具有在堆叠方向上彼此背离的平面端面。由此可以实现蓄电池的紧凑的结构和/或在蓄电池单元和相关的冷却板之间的改进的热传递。

有利地，所述冷却板中的至少一个，优选地是各个冷却板布置在由电池固定器固定的蓄电池单元之间。这样可以简化蓄电池的制造和安装。

这样的实施方案是优选的，其中冷却板是与固定相关的蓄电池单元的电池固定器一体式制造的。冷却板和电池固定器都是整体式制造的，特别是在共同的制造过程中。有利的是，具有冷却板的电池固定器由金属或金属合金制成，因此具有有利的导热特性和有利的机械稳定性。特别地，具有冷却板的电池固定器由铝制造，特别是由铝制成。

实施方案被证明是有利的，其中冷却板平靠于相关的蓄电池单元中的至少一个，有利地平靠于两个相关的蓄电池单元。这一方面可改进冷却板和蓄电池单元之间的热传递，另一方面可以使蓄电池结构更紧凑。

通过以下方式实现对蓄电池单元的改进的温度控制，即至少一个冷却板中的至少一个在相关的蓄电池单元中的至少一个、有利地两个的至少一侧上横向于堆叠方向突出。因此，冷却板与蓄电池单元在接触区域之外的突出部分上交换热量。因此，对相关的蓄电池单元进行改进的温度控制，特别是冷却。

各个电池固定器具有用于将相关的蓄电池单元固定在蓄电池上的固定结构，该固定结构原则上可以以任何方式构造。

优选的实施方案中，电池固定器中的至少一个，有利地是各个电池固定器，具有包括两个鼻部的至少一个鼻部对，其中，各个鼻部从电池固定器中突出并将相关的蓄电池单元横向于堆叠方向固定在蓄电池上。在此，各个鼻部对的鼻部沿相反的方向突出。这使得可以借助于电池固定器简化对蓄电池单元的固定，并且简化蓄电池的安装。

实施方案是有利的，其中鼻部对与电池固定器一体式，特别是整体式制造的。由此，蓄电池单元也可以通过相关的电池固定器的鼻部与电池固定器进行热交换，并且因此可以以一种改进的方式更有效地进行温度控制。此外，当冷却板与电池固定器一体地，特别是整体式地制造时，这进一步改进了相关的蓄电池单元的温度控制。

实施方案是有利的，其中鼻部中的至少一个，优选两个鼻部指向远离相关的蓄电池单元。由此，可以防止由各个鼻部对蓄电池单元造成的损坏，或者至少可以降低相应的风险。

在有利的实施方案中，至少一个电池固定器具有横向于堆叠方向彼此间隔开的两个这样的鼻部对。因此，可以将相关的蓄电池单元在鼻部对的距离方向上并且因此在横向于堆叠方向的两个方向上固定在蓄电池上。

有利的实施方案，在电池固定器中的至少一个中设置有外壁，该外壁横向于堆叠方向与相关的蓄电池单元间隔开，并且沿堆叠方向延伸。电池固定器的外壁可以用作蓄电池的支承面，在相关的应用中将蓄电池引入支承面和/或使其与相邻的组件接触。外壁相对于蓄电池单元的间隔布置导致在外壁上的机械作用不会或者至少不会直接导致对蓄电池单元产生相应的机械作用，从而更好地保护这些蓄电池单元。

各个电池固定器的鼻部可与外壁平行延伸。在替代实施方案中，鼻部也可以以倾斜或弯曲的方式来实施。此外，鼻部可以具有恒定的材料厚度或可以逐渐变细。

优选的实施方案中，其中，外壁与相关的电池固定器一体式，特别是整体式地制造。

对电池固定器和/或蓄电池单元的温度控制优选直接进行。这意味着电池固定器和/或蓄电池单元由温度控制流体直接绕其流过，电池固定器和/或蓄电池单元将热量传递给该温度控制流体，以便直接冷却电池固定器和/或蓄电池单元。

为此，蓄电池构造为使得其在运行期间由温度控制流体流过。

在这里特别优选的实施方案中，这样的鼻部对布置在相关的蓄电池单元和外壁之间，并且外壁与鼻部对间隔开布置。因此，在鼻部对和外壁之间形成空腔，该空腔形成在运行期间可被温度控制流体流过的通道，从而实现对蓄电池改进的温度控制，特别是蓄电池单元的温度控制。因此，借助于电池固定器，不仅将相关的蓄电池单元固定在蓄电池上，而且还形成了可以流通的通道以进行温度控制，尤其是蓄电池单元和电池固定器的冷却。这样，实现了具有有效的温度控制的蓄电池的简单制造，因此提高了蓄电池的性能和/或延长了蓄电池的使用寿命。

有利地，各个电池固定器被构造成使得蓄电池具有多个这样的通道，这些通道在堆叠方向上，特别是通过相邻的电池固定器彼此分开。

实施方案被证明是有利的，其中沿堆叠方向相继布置的至少两个电池固定器具有这样的外壁，其中这些外壁一起形成蓄电池的沿堆叠方向的闭合外轮廓。为此，外壁可以分别形成为在堆叠方向上在端侧上是阶梯状的，使得在堆叠方向的相继的外壁彼此抵靠。因此，同样可以简化蓄电池的安装和制造。特别是因此可以省去外壳的单独外轮廓。

优选地，用于形成外轮廓的外壁的相互作用这样实现，使得外轮廓对于流过通道的温度控制流体是流体密封的。

可以设想的实施方案，其中，相继的电池固定器的彼此面向的鼻部彼此间隔开。因此，流过相关通道的温度控制流体可以到达相关的蓄电池单元，并因此可以直接地并且以改进的方式控制它们的温度，特别是冷却它们。因此，蓄电池单元可以限定能够流通的通道，并且因此与温度控制流体直接接触。在此优选的是，蓄电池单元具有流体密封的外壳。

蓄电池单元中的至少一个的外壳，优选地各个蓄电池单元有利地具有突出的折叠部。

折叠部可以特别地横向于堆叠方向突出，并且布置在相关的电池固定器的外壁和鼻部的相关的一个之间。鼻部和外壁之间的折叠部的布置允许外壳的简单且稳定地固定，因此允许将蓄电池单元简单且稳定地固定在电池固定器上。在此，折叠部可以例如以材料结合的方式，特别是通过钎焊和/或焊接和/或胶合固定在鼻部和/或外壁上。

优选的实施方案中，其中，折叠部具有夹子形或夹子状的端部，优选地以回形针的方式成形的端部。有利地，端部布置成用于固定鼻部和外壁之间的折叠部。折叠部的夹子状形状使得该端部和/或导致该端部在外壁和鼻部之间可弹性变形。这导致端部，并且因此外壳和蓄电池单元更牢固地固定在电池固定器中和/或可以更好地补偿热应力。

温度控制流体可以是任意温度控制流体。在此可考虑空气，使蓄电池或蓄电池单元被空气冷却。

此外，可以设想电介质电温度控制流体。由此防止或至少减少了温度控制流体与蓄电池单元之间的电相互作用和/或蓄电池的电连接。特别是，这样可以防止短路等，或者至少降低相应的风险。

原则上可以设想，将这样的冷却板分别布置在沿堆叠方向相继布置的所有蓄电池单元之间。

也可以设想这样的实施方案，其中，在至少两个相继的蓄电池单元之间布置有可压缩的中间元件。利用中间元件，实现了压力平衡和/或补偿蓄电池，特别是电池固定器、冷却板等的热膨胀和/或收缩。

优选实施方案中，其中至少一个中间元件配置成可逆压缩的，特别是弹性的。特别地，中间元件中的至少一个可以形成为垫状元件，特别是作为垫层元件。

这样的实施方案是有利的，其中，这样的冷却板和这样的中间元件沿堆叠方向交替布置在相继的蓄电池单元之间。

如上所述，具有相应的保持结构，特别是鼻部对的电池固定器，用于横向于堆叠方向固定相关的蓄电池单元。此外，蓄电池还可以具有用于沿堆叠方向固定蓄电池单元的固定装置。

可以设想，在蓄电池的正面侧沿堆叠方向设置有固定装置的压力板，其将蓄电池单元和/或电池固定器沿堆叠方向固定。为此，可以在压力板周围，特别是在外壁周围，例如在外轮廓周围布置沿堆叠方向作用在压力板上的张力带，该张力带将压力板压向蓄电池单元的方向。

还可以设想为蓄电池提供固定装置的张紧锚，该张紧锚在堆叠方向上固定蓄电池单元和/或电池固定器。为此，可以在相应的电池固定器和/或相应的冷却板上设置突出的延伸件。

蓄电池原则上可以用于任何所需的应用。特别要考虑在车辆中使用蓄电池。

本发明的其他重要特征和优点将从从属权利要求、附图以及借助附图从相关的附图说明中得出。

应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，上述和下面将要进一步说明的特征不仅能够在分别示出的组合中使用，而且能够在其他组合中或单独使用。

附图说明

本发明的优选实施例在附图中示出，并在以下描述中进一步说明，其中相同的附图标记表示相同或相似或功能相同的部件。

分别示意性地示出：

图1是具有蓄电池单元和电池固定器的蓄电池的等距视图，

图2是穿过蓄电池的截面图，

图3是另一实施例中穿过蓄电池的截面图，

图4是图3的蓄电池的电池固定器的等距视图。

具体实施方式

如在图1和图2中可以看到的，蓄电池1具有沿堆叠方向2上彼此相邻布置的多个蓄电池单元3，以及用于固定蓄电池单元3的电池固定器4。在图1中，这里可以看到蓄电池1的等距视图，在图2中可以看到沿堆叠方向2穿过蓄电池1的截面。在所示的示例中，蓄电池单元3分别具有长方体形的基本形式。各个蓄电池单元3例如构造为袋式电池5。所示的蓄电池单元3分别具有外壳23，特别是箔片6，其中容纳有对充电和放电呈活性的材料(未示出)，其中外壳23具有突出的折叠部7。蓄电池单元3被电池固定器4固定在横向于堆叠方向2延伸的垂直方向8上。这里相应的电池固定器4沿堆叠方向2固定相继布置的两个蓄电池单元3。为此，相应的电池固定器4具有沿在垂直方向8上彼此间隔的两个鼻部对9，在所述鼻部对9之间固定有相关的蓄电池单元3，并且在图1和图2中只能看到所述鼻部对9中的一个。各个鼻部对9具有在堆叠方向2上彼此背离并突出的两个鼻部10，其中，相关的蓄电池单元3之一沿垂直方向8抵靠相应的鼻部对9的相应的鼻部10，使得相关的蓄电池单元3沿垂直方向8被固定在相关的电池固定器4上。

特别从图2中可以看出，冷却板11布置在沿堆叠方向2相继布置的至少两个蓄电池单元3之间，其中这些蓄电池单元3与所述冷却板11传热地接触。在所示的示例中，蓄电池单元3平靠于相关的冷却板11。在所示的示例中，这种冷却板11在此分别布置在由相应的电池固定器4固定的蓄电池单元3之间。在由不同的电池固定器4固定的相继的蓄电池单元3之间布置有扁平的板状中间元件12，蓄电池单元3平靠于该中间元件并且该中间元件与相关的蓄电池单元3沿垂直方向8对齐。中间元件12是可压缩的，优选是可逆的，以便能够吸收和补偿沿堆叠方向2作用在蓄电池单元3上的力，特别是压力。此外，相应的中间元件12可以补偿蓄电池1内的由热引起的运动，特别是膨胀和收缩。

特别从图1中可以看出，蓄电池单元3的折叠部7不仅在垂直方向8上而且在横向于堆叠方向2和垂直方向8延伸的宽度方向13上从单元半部突出。在所示的示例中，各个蓄电池单元3具有导流板14，其中在所示的示例中，这些导流板14中每四个彼此连接，特别是通过焊接。

在所示的蓄电池1中，蓄电池单元3和电池固定器4由两个压力板15和张力带16沿堆叠方向2固定，其中一个压力板15可以在图1中看到，另一个压力板15可以在图2中看到。压力板15沿堆叠方向2布置在蓄电池1的外侧上，使得蓄电池单元3布置在压力板15之间。张力带16沿堆叠方向2向压力板15施加力，使得彼此相对的压力板15彼此压紧，并因此沿堆叠方向2固定蓄电池单元3和电池固定器4。因此，压力板15与张力带16一起形成蓄电池1的沿堆叠方向2固定蓄电池单元3和电池固定器4的固定装置20。例如从图2可以看出，在相应的压力板15和在堆叠方向2上相邻的蓄电池单元3之间，优选地布置这样的中间元件12。

各个电池固定器4有利地在垂直方向8的端侧上具有沿着堆叠方向2延伸的外壁17，其中在所示的示例中，外壁17基本上平行于相关的电池固定器4的鼻部10延伸。在该示例中，各个电池固定器4在垂直方向8的两侧具有这样的外壁17。相应的外壁17特别用作蓄电池1的支承面，蓄电池1可通过该支承面支承在未示出的相邻物体上。在所示的示例中，张力带16沿着相应的电池固定器4的外壁17延伸并且平靠于外壁17。

此外可以看出，各个电池固定器4与外壁17、鼻部对9以及布置在相关的蓄电池单元3之间的冷却板11一体式以及整体式制造。优选地，各个电池固定器4作为由金属或金属合金，特别是由铝制成的型材体生产。冷却板11在这里向上延伸至外壁17，使得各个鼻部对9的鼻部10从冷却板11突出。因此，鼻部对9和相邻的外壁17在相关的蓄电池单元3的相应侧上与冷却板11一起形成双T形轮廓。

特别从图2中可以看出，这样的鼻部对9布置在相应的外壁17和相应的电池固定器4的相关的蓄电池单元3之间，其中鼻部对9和外壁17在垂直方向8上彼此间隔开。此外可以看到，相关的蓄电池单元3在外壁17的面向蓄电池单元3的一侧上的折叠部7邻接并且抵靠外壁17。通过将各个鼻部对9与相邻的外壁17的间隔布置，在它们之间形成通道19，在所示的示例中，通道19在堆叠方向2上被冷却板11分开，并由折叠部7限定。各个通道19在垂直方向8上由外壁17限定，并且因为鼻部10被沿堆叠方向2相继布置的电池固定器4彼此间隔开，通道19还由相关的蓄电池单元3的单元半部6之一限定。在操作期间，温度控制流体，如空气或温度控制液体，流过相应的通道9以便控制蓄电池单元3的温度，特别是冷却蓄电池单元3。在此，温度控制流体直接与蓄电池单元3并且经由冷却板11以及经由通道19直接进行热交换，并由此控制其温度。

图3示出了在另一实施例中穿过蓄电池1的截面。该实施例与图1和图2所示的示例的不同之处尤其在于，沿堆叠方向2相继布置的电池固定器4的外壁17形成了蓄电池1的外轮廓21，该蓄电池的外轮廓21形成为在堆叠方向2和宽度方向13上闭合。为此，沿堆叠方向2相继布置的外壁17彼此抵靠。在所示的示例中，堆叠方向2和沿堆叠方向2相继布置的外壁17之间的宽度方向13存在重叠。为此，各个外壁17在堆叠方向2的一侧设有肩部22，其中相邻的电池固定器4在堆叠方向2上的外壁17放置在该肩部22上，以形成封闭的外轮廓21。此外，外轮廓21对于温度控制流体而言是大体上致密的，使得温度控制流体保留在所形成的通道19内。各个蓄电池单元3的外壳23的折叠部7在此在垂直方向8突出并且被折叠，使得其在端侧具有夹子形的端部24。至少一个折叠部7的端部24在此布置在鼻部10的相关之一和相关的外壁17之间，使得外壁17和鼻部10一起将折叠部7固定在垂直方向8上。替代地或附加地，折叠部7可以材料结合的方式，例如通过钎焊和/或焊接和/或胶合布置在相关的鼻部10和/或相关的外壁17上。这里，端部24的夹子形构造使得端部可以在垂直方向8上弹性变形。在所示的实施例中，每隔一个将端部24沿堆叠方向2布置在相关的外壁17和相关的鼻部10之一之间。在所示的实施例中，折叠部7以相同朝向分别在堆叠方向2上折叠，因此具有指向相同方向的端部24。当然，折叠部7也可以以镜面反向的方式折叠并因此可以具有在另一方向上指向堆叠方向2的端部24。同样清楚的是，折叠部7可能不会全部沿相同方向折叠。因此，可以提供在堆叠方向2上彼此面对的端部24。

另外在图3所示的实施例中，为了避免或至少减少对外壳23的损坏，各个鼻部对9的鼻部10在垂直方向8上背离相关的蓄电池单元3。外壳23的夹子形的端部24交替地靠在相关的鼻部10的面向外壁17的一侧以及肩部22的面向蓄电池单元3的一侧。因此，通道19通过电池固定器4，特别是通过各个电池固定器4的冷却板11在堆叠方向2上彼此间隔开。

在图4中，可以看到图3的一个电池固定器4的等距视图，其中可以看到平面形状的冷却板11和从其突出的鼻部对9以及外壁17，其中，鼻部对9和垂直方向8上的相邻外壁17分别与冷却板11形成双T形轮廓。

Claims (13)

1.一种蓄电池(1)，所述蓄电池特别地用于车辆，所述蓄电池具有沿堆叠方向(2)彼此相邻布置的多个蓄电池单元(3)，和用于将蓄电池单元(3)固定在蓄电池(1)上的多个电池固定器(4)，

其特征在于，

-相应的电池固定器(4)将两个相继的蓄电池单元(3)固定在蓄电池(1)上，

-在相继的蓄电池单元(3)中的至少两个之间布置有冷却板(11)，所述冷却板与蓄电池单元(3)传热地接触。

2.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于，所述冷却板(11)与固定蓄电池单元(3)的电池固定器(4)一体式制造。

3.根据权利要求1或2所述的蓄电池，其特征在于，所述冷却板(11)平靠于相关的蓄电池单元(3)中的至少一个。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的蓄电池，其特征在于，所述冷却板(11)从相关的蓄电池单元(3)上突出。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的蓄电池，其特征在于，电池固定器(4)中的至少一个具有带有两个鼻部(10)的至少一个鼻部对(9)，所述两个鼻部(10)在相反的方向上突出，并将相关的蓄电池单元(3)横向于堆叠方向(2)固定在蓄电池(1)上。

6.根据权利要求5所述的蓄电池，其特征在于，电池固定器(4)中的至少一个具有两个这样的鼻部对(9)，它们横向于堆叠方向(2)彼此间隔开。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的蓄电池，其特征在于，电池固定器(4)中的至少一个具有外壁(17)，所述外壁横向于堆叠方向(2)与相关的蓄电池单元(3)间隔开，并沿堆叠方向(2)延伸。

8.根据权利要求7和权利要求5或6所述的蓄电池，其特征在于，这样的鼻部对(9)布置在相关的蓄电池单元(3)和外壁(17)之间，并且与外壁(17)间隔开，使得在鼻部对(9)和外壁(17)之间形成通道(19)。

9.根据权利要求7或8所述的蓄电池，其特征在于，

-沿堆叠方向(2)相继布置的至少两个电池固定器(4)具有这样的外壁(17)，

-相继的电池固定器(4)的外壁(17)共同形成沿堆叠方向(2)封闭的外轮廓(21)。

10.根据权利要求5至9中任一项所述的蓄电池，其特征在于，

-沿堆叠方向(2)相继布置的至少两个电池固定器(4)具有这样的鼻部对(9)，

-相继的电池固定器(4)的彼此相对的鼻部(10)彼此间隔开。

11.根据权利要求5或6和7至10中任一项所述的蓄电池，其特征在于，

-所述蓄电池单元(3)分别具有外壳(23)，在该外壳中容纳对充电和放电呈活性的材料，

-外壳(23)中的至少一个具有朝向相关的外壁(17)突出的折叠部(7)，

-折叠部(7)具有夹子形的端部(24)，该端部布置在相关的外壁(17)和鼻部(10)的相关的一个之间，使得鼻部(10)和外壁(17)横向于堆叠方向(2)固定折叠部(7)。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的蓄电池，其特征在于，在相继的蓄电池单元(3)中的至少两个之间布置有可压缩的中间元件(12)。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的蓄电池，其特征在于，所述蓄电池(1)具有用于沿堆叠方向(2)固定蓄电池单元(3)的固定装置(20)。

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