CN111052434B - 用于机动车的高压电池的电池模块、高压电池以及机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的高压电池的电池模块(1)，包括至少两个电池单体(2)、两个压板(17、18)和至少两个拉杆(19、20)，电池单体(2)设置在所述压板之间，所述拉杆沿所述至少两个电池单体(2)的相对置的侧面区域(9、10)引导并且与压板(17、18)连接以形成包围电池单体(2)并将电池单体(2)彼此压紧的单体模块框架，所述拉杆(19、20)借助粘合连接部(21)与电池单体(2)的相应侧面区域(9、10)材料锁合地连接。本发明还涉及高压电池以及机动车。

Description

用于机动车的高压电池的电池模块、高压电池以及机动车
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的高压电池的电池模块，包括至少两个电池单体、两个压板和至少两个拉杆，电池单体设置在所述压板之间，所述拉杆沿所述至少两个电池单体的相对置的侧面区域引导并且与压板连接以形成包围电池单体并将电池单体彼此压紧的单体模块框架。本发明还涉及一种用于机动车的高压电池以及一种机动车。
背景技术
本发明关注高压电池，其例如用于向构造为电动车辆或混合动力车辆的机动车的电驱动机供应能量。这种高压电池通常包括多个棱柱形电池单体，这些电池单体连接成电池模块或电池组。在制造电池模块时，电池单体通常行程控制且力监控地被相互压紧并且被环绕的单体模块框架夹紧并保持形状。这种单体模块框架例如可以是铝制框架，其包括两个压板和至少两个拉杆并且例如在DE 10 2014 219 353 A1中被描述。在此棱柱形电池单体设置在压板之间并被压在一起。拉杆固定在压板上，以便将压板彼此连接并保持压在一起的状态。电池单体与铝制框架之间的高压绝缘例如通过附加的塑料绝缘套实现。各个电池单体之间的低压绝缘例如可通过塑料粘合膜实现。
电池单体的这种布置通常产生热量，该热量必须被散发以避免电池模块过热。为此可在电池模块下方设置用于冷却电池单体的冷却装置。在电池模块和冷却装置之间也需要高压电绝缘，该高压电绝缘例如可通过另一塑料膜来实现。从DE 10 2015 205 481 A1中已知，至少电池单体的金属单体壳体的外表面设有朝向冷却装置的、可UV辐射固化的漆。这种漆——通过其可省却塑料膜——在电池模块和冷却装置之间实现高导热性并且因此能够可靠地散热。
发明内容
本发明的任务在于提供一种用于机动车的高压电池的在机械稳定性和电绝缘方面被优化的电池模块。
所述任务根据本发明通过一种电池模块、高压电池和机动车来解决。本发明的有利实施方式是说明书和附图的技术方案。
根据本发明的、用于机动车的高压电池的电池模块包括至少两个电池单体、两个压板和至少两个拉杆，电池单体设置在所述压板之间，所述拉杆沿所述至少两个电池单体的相对置的侧面区域引导并且与压板连接以形成包围电池单体并将电池单体彼此压紧的单体模块框架。此外，所述拉杆借助粘合连接部与电池单体的相应侧面区域材料锁合地连接。
高压电池尤其是用于为可电运行的机动车提供电能的牵引电池。为此高压电池可包括多个连接在一起的电池模块。每个电池模块尤其具有多个例如串联连接的电池单体。这些电池单体尤其是棱柱形电池单体，它们具有扁平结构的长方体形单体壳体。电池单体的单体壳体在此具有下侧、上侧、前侧和后侧以及两个侧面区域。一个电池单体的单体壳体的前侧设置在另一电池单体的单体壳体的后侧上，以形成长方体形单体堆。因此电池单体被堆叠或相继排成行，单体堆的前侧由单体堆中的第一个电池单体的单体壳体的前侧形成并且单体堆的后侧由单体堆中的最后一个电池单体的单体壳体的后侧形成。堆叠的电池单体的单体壳体的侧面区域形成单体堆的相对置的侧面区域，相互堆叠的电池单体的单体壳体的上侧形成单体堆的上侧并且相互堆叠的电池单体的单体壳体的下侧形成单体堆的下侧。电池单体在相应单体壳体的上侧上尤其是具有一对单体端子，其包括正极单体端子和负极单体端子。通过单体接通系统电池单体可相互连接，所述单体接通系统例如安置在单体堆的上侧上并且具有电连接元件用于连接相邻电池单体的单体端子或者说单体终端。
第一压板设置在单体堆的前侧上并且第二压板设置在单体堆的与前侧相对置的后侧上。各压板被压在一起，从而电池单体被相互压紧。将电池单体压在一起的压板通过相应拉杆彼此连接，从而电池单体保持在压在一起状态中或单体堆保持形状。在此，拉杆还被粘贴到单体堆的彼此相对置的侧面区域上并且因此与单体堆材料锁合地连接。尤其是用于将拉杆与单体堆材料锁合地连接的粘合连接包括聚氨酯粘合剂和/或环氧粘合剂和/或丙烯酸粘合剂。通过将拉杆附加地粘合到单体堆上以有利的方式进一步提高了由单体模块框架提供的电池模块的机械稳定性。因此，通过至少区域地粘贴的单体模块框架可以有利的方式防止在高压电池运行期间电池单体的单体壳体变形。
优选附加地压板借助粘合连接部与邻接于相应压板的电池单体材料锁合地连接。因此，第一压板粘合到单体堆的前侧上并且第二压板粘合到单体堆的后侧上。压板和拉杆之间的连接部位、即矩形单体模块框架的角部例如被焊接和/或粘接。通过整个单体模块框架经由粘合连接与单体堆的材料锁合连接可提供机械上特别稳定的电池模块。
在此可规定，电池单体具有金属单体壳体，该金属单体壳体至少部分区域地涂覆有电绝缘漆。电绝缘漆尤其是可通过UV辐射固化的漆。通过电绝缘漆可实现金属单体壳体的绝缘，从而例如在单体堆中相邻的电池单体、电池单体和压板以及电池单体和拉杆可在没有任何其它实物绝缘元件的情况下彼此相邻地设置。由此可提供特别减轻重量且优化结构空间的电池模块。
证明有利的是，为了连接下侧与金属冷却器，至少电池单体的下侧完全涂覆有漆。尤其是下侧通过另一粘合连接部与用于冷却电池模块的金属冷却器材料锁合地连接，所述另一粘合连接部为了电池模块和冷却器之间的热耦合而具有导热材料。冷却器可由导热性良好的金属材料、如铝制成。在此单体堆的下侧涂覆有电绝缘漆，从而单体堆可直接、即在单体堆和冷却器之间没有任何其它实物绝缘元件的情况下与冷却器连接。漆以及在漆和冷却器之间的所述另一导热粘合连接部尤其是实现高导热性，从而在电池单体运行期间产生的废热能够特别可靠地传递至冷却器。
特别优选地，相应单体壳体的矩形前侧和/或后侧的U形区域涂覆有漆，该U形区域由前侧和/或后侧的邻接于矩形的上侧的边缘的边缘区域形成。因此，漆仅部分区域地设置在单体壳体的前侧和/或后侧上。在此尤其是前侧和/或后侧的两个邻接于单体壳体侧面区域的短边的边缘区域以及前侧和/或后侧的邻接于单体壳体下侧的长边的边缘区域涂覆有漆。前侧和/或后侧的邻接于单体壳体上侧的长边的边缘区域至少部分区域地未涂覆漆。因此，电池单体的单体壳体的下侧和侧面区域的涂漆部分地越过边缘并且因此在前侧和/或后侧上终止。在前侧和后侧在U形区域中涂覆有漆的情况下，可在一个电池单体的前侧和相邻电池单体的后侧之间设置电绝缘膜、如自粘塑料膜。但也可规定，例如仅单体壳体的前侧在U形区域中涂覆有漆，而电池单体的后侧相反完全涂覆有漆。因此，当电池单体排成行时——其中部分涂层的前侧与完全涂层的后侧接触，可省却电池单体之间的实物绝缘元件。由此可以有利的方式降低制造、安装和材料成本。
本发明还涉及一种用于机动车的高压电池，其具有至少一个根据本发明或其实施方式的电池模块。高压电池尤其是用于为机动车的电驱动装置提供电能的牵引电池。
根据本发明的机动车包括根据本发明的高压电池。机动车尤其是构造为电动车辆或混合动力车辆。
参照根据本发明的电池模块提出的实施方式及其优点相应地适用于根据本发明的高压电池和根据本发明的机动车。
本发明的其它特征由权利要求书、附图和附图说明给出。上面在说明书中提到的特征和特征组合以及下面在附图说明中提到和/或在附图中单独示出的特征和特征组合不仅可在给出的组合中，而且也可在其它组合中或单独使用。
附图说明
现在借助优选实施例并参考附图详细阐述本发明。
唯一的附图示出根据本发明的电池模块的一种实施方式的示意性分解图。
具体实施方式
该图示出用于在此未示出的机动车的在此也未示出的高压电池的电池模块1。高压电池例如可为构造为电动车辆或混合动力车辆的机动车的驱动装置提供电能。电池模块1具有多个电池单体2，这些电池单体相互堆叠或相继排成行以形成单体堆3。每个电池单体2具有扁长方体形的金属单体壳体4，该单体壳体具有前侧5、后侧6、上侧7、下侧8和两个相对置的侧面区域9、10。为了形成单体堆3，将一个电池单体2的单体壳体4的前侧5设置在另一电池单体2的单体壳体4的后侧6上。单体堆3中的第一电池单体2的单体壳体4的前侧5形成单体堆3的前侧11并且单体堆3中的最后一个电池单体2的单体壳体4的后侧6形成单体堆3的后侧12。各单体壳体4的上侧7形成单体堆3的上侧13并且各单体壳体4的下侧8形成单体堆3的下侧14。各单体壳体4的第一侧面区域9形成单体堆3的第一侧面区域15并且第二侧面区域10形成单体堆3的与第一侧面区域15相对置的第二侧面区域16。
此外，电池模块1具有设置在单体堆3前侧11上的前侧的第一压板17和设置在单体堆3后侧12上的后侧的第二压板18。压板17、18被压在一起并且通过拉杆19、20彼此连接。例如压板17、18和拉杆19、20可在其相应连接位置处粘接或焊接。压板17、18和拉杆19、20在此形成一个单体模块框架，电池单体2通过该单体模块框架彼此压紧并且单体堆3保持形状。第一拉杆19在此经由粘合连接部21材料锁合地与单体堆3的第一侧面区域15连接并且第二拉杆20经由粘合连接21材料锁合地与单体堆3的第二侧面区域16连接。通过拉杆19、20与单体堆3之间的粘合连接部21，电池模块1具有特别高的机械稳定性。压板17、18也可借助粘合连接与单体堆3的前侧11和后侧12材料锁合地连接。因此，整个单体模块框架借助粘合连接部21与单体堆3材料锁合地连接。粘合连接部21可具有环氧粘合剂、聚氨酯粘合剂或丙烯酸粘合剂。
电池模块1在此还具有冷却器22，该冷却器设计用于冷却单体堆3。为此将冷却器22设置在单体堆3的下侧14上。冷却器22尤其是具有金属的、导热性良好的材料、如铝。为了在冷却器22与电池单体2之间电绝缘，至少单体壳体4的下侧8涂覆有电绝缘的、可UV固化的漆23。基于由漆23提供的绝缘部可省却单体堆3和冷却器22之间的其它实物绝缘部件。为了将冷却器22固定到单体堆3上，单体堆3的下侧15和冷却器22可通过另一导热性良好的粘合连接材料锁合地彼此连接。
漆23在此可设置在单体壳体4前侧5和/或后侧6上的U形区域24中。在当前，电池单体2的单体壳体4的前侧5和后侧6均仅在U形区域24中涂覆有漆23。为了实现电绝缘，在相邻电池单体2之间以及在电池单体2和相应压板17、18之间分别设有绝缘层25、如绝缘塑料膜，其通过粘合带26与单体壳体4或压板17、18连接。但也可行的是，仅单体壳体4的前侧5在U形区域24中涂覆有漆23，而后侧6则完全涂覆有漆23。在此情况下可省却电池单体2之间的绝缘层25。
电池单体2在上侧7具有相应的单体端子27、28。为了串联连接各电池单体2，一个电池单体2的第一单体端子27、如正极单体端子与单体堆3中的前一电池单体2的第二单体端子28、如负极单体端子电连接。为了建立电连接，可将具有电连接元件的单体接通系统29安置在单体堆3的上侧13上。在单体接通系统29上可安置用于覆盖电池模块1的覆盖元件30。
附图标记列表
1 电池模块
2 电池单体
3 单体堆
4 单体壳体
5 单体壳体前侧
6 单体壳体后侧
7 单体壳体上侧
8 单体壳体下侧
9 单体壳体的第一侧面区域
10 单体壳体的第二侧面区域
11 单体堆的前侧
12 单体堆的后侧
13 单体堆的上侧
14 单体堆的下侧
15 单体堆的第一侧面区域
16 单体堆的第二侧面区域
17 第一压板
18 第二压板
19 第一拉杆
20 第二拉杆
21 粘合连接部
22 冷却器
23 漆
24 U形区域
25 绝缘层
26 粘合带
27 第一单体端子
28 第二单体端子
29 单体接通系统
30 覆盖元件

Claims (8)

1.用于机动车的高压电池的电池模块(1)，所述电池模块包括至少两个电池单体(2)、两个压板(17、18)和至少两个拉杆(19、20)，电池单体(2)设置在所述两个压板之间，所述拉杆沿所述至少两个电池单体(2)的相对置的侧面区域(9、10)引导并且所述拉杆与压板(17、18)连接以形成包围电池单体(2)并将电池单体(2)彼此压紧的单体模块框架，其特征在于，所述拉杆(19、20)借助粘合连接部(21)与电池单体(2)的相应侧面区域(9、10)材料锁合地连接，所述电池单体(2)具有金属的单体壳体(4)，该单体壳体至少局部区域地涂覆有电绝缘漆(23)，所述至少两个电池单体(2)包括第一电池单体和第二电池单体，所述第一电池单体的第一单体壳体的矩形的前侧(5)设置在第二电池单体的第二单体壳体的矩形的后侧(6)上，第一单体壳体的矩形的前侧(5)仅在U形区域(24)中涂覆有电绝缘漆(23)，并且第二单体壳体的矩形的后侧(6)完全涂覆有电绝缘漆(23)。
2.根据权利要求1所述的电池模块(1)，其特征在于，附加地，所述压板(17、18)借助粘合连接部(21)与邻接于相应压板(17、18)的电池单体(2)材料锁合地连接。
3.根据权利要求1或2所述的电池模块(1)，其特征在于，所述粘合连接部(21)包括聚氨酯粘合剂和/或环氧粘合剂和/或丙烯酸粘合剂。
4.根据权利要求1或2所述的电池模块(1)，其特征在于，至少所述电池单体(2)的下侧(8)完全涂覆有漆(23)，以便将所述下侧(8)与金属冷却器(22)连接。
5.根据权利要求4所述的电池模块(1)，其特征在于，所述下侧(8)通过另一粘合连接部与用于冷却电池模块(1)的金属冷却器材料锁合地连接，所述另一粘合连接部为了在电池模块(1)和冷却器之间的热耦合而具有导热材料。
6.根据权利要求1或2所述的电池模块(1)，其特征在于，所述U形区域(24)由前侧(5)和/或后侧(6)的邻接于矩形的前侧(5)和/或后侧(6)的边缘的边缘区域形成。
7.用于机动车的高压电池，所述高压电池具有至少一个根据权利要求1至6中任一项所述的电池模块(1)。
8.机动车，所述机动车具有根据权利要求7所述的高压电池。
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