CN111276652A

CN111276652A - 电池模块

Info

Publication number: CN111276652A
Application number: CN201911220351.2A
Authority: CN
Inventors: M.施密特; B.科普
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-12-04
Filing date: 2019-12-03
Publication date: 2020-06-12
Also published as: DE102018220939A1

Abstract

本发明涉及一种电池模块，带有多个电池单元（2）、尤其是锂离子电池单元（20），电池单元被接收在由电池模块（1）的壳体（5）构造的接收室（6）中，其中，壳体（5）包括能被调温流体穿流的并且导引流体地与接收室（6）分离的流动室（9），流动室包括多个构造用于偏转调温流体的方向的流动壁（17），流动壁共同构造了多个流动通道（18），其中，两个相邻的流动壁（17）的间距（19）随着由两个相邻的流动壁（17）构造的相应的流动通道（18）的长度的增加而增加。

Description

电池模块

技术领域

本发明涉及一种按照独立权利要求所述类型的电池模块。

背景技术

由现有技术已知的是，电池模块可以由多个单个的电池单元组成，电池单元可以彼此导电地串联和/或并联。

混合动力驱动的电车辆（HEV）还有电驱动的车辆（EV）需要高能的和功率强大的电池系统，因此它们的电驱动机可以达到有待达到的行驶功率。

在此，通常使用高能的和功率强大的锂离子电池单元或锂聚合物电池单元作为电能存储器，其中，将约100个电池单元连接成一个电池模块。

这种高功率的电池单元在此分别具有约90安倍小时（Ah）的功率。

尤其在电运行的车辆中或也在混合动力的电车辆中以及在静态的应用中使用通常带有多个这种电池模块的电池系统。

电池单元在此可以例如构造成棱柱形的电池单元或柱形的电池单元，其中，在电动领域内也越来越多地使用袋状电池，英文也称为“pouch-Zellen”。

锂离子电池单元或者锂聚合物电池单元基于化学的转化过程尤其在充电和放电期间变热。

在此，这种电池模块的功率越高，所产生的热量就越大，因此经常需要有效的和主动的调温系统，这些调温系统既能加热也能冷却电池单元。

在此，由现有技术已知，电池模块可以具有能被调温流体穿流的冷却板，该冷却板构造用于，对电池模块的电池单元调温，即冷却或者还有加热。

文献DE 20 2012 102 349 U1和DE 10 2008 059 955 A1例如示出了这种由现有技术已知的冷却板，该冷却板尤其由第一板状元件和与该第一板状元件材料融合地连接的第二板状元件构造。

发明内容

具有独立权利要求的特征的、带有多个电池单元的电池模块提供的优点是，在偏转穿流流动室的调温流体的方向时可以最小化压力损失，因而电池模块的电池单元能可靠地借助穿流流动室的调温流体进行调温。

为此，按照本发明提供了带有多个电池单元的电池模块。多个电池单元在此尤其构造成锂离子电池单元。

多个电池单元在此被接收在接收室中，该接收室由电池模块的壳体构造。

此外，电池模块的壳体包括能被调温流体穿流的并且导引流体地与接收室分离构造的流动室。

流动室在此包括多个流动壁，流动壁构造用于偏转调温流体的方向。多个流动壁在此共同形成了多个流动通道。

在此，两个相邻的流动壁的间距随着由两个相邻的流动壁构造的相应的流动通道的长度的增加而增加。

通过在从属权利要求中列举的措施也实现了在独立权利要求中说明的装置的有利的扩展设计和改进方案。

适宜的是，多个流动通道构造用于将调温流体的方向偏转在90℃和180℃之间的值。多个流动通道在此尤其优选构造用于将调温流体的方向偏转一90°或180°的值。

由此能提供流动室的限定的构造方案，在所述构造方案中，可以在偏转时减小压力损失。

适宜的是，电池模块具有第一接头和第二接头。

在此，第一接头构造用于使调温流体流入流动室。

在此，第二接头构造用于使调温流体从流动室流出。

这提供了这样的优点，即，流动室可以导引流体地例如与车辆的冷回路连接。

第一接头和第二接头在此尤其布置在电池模块的同一侧面上。由此能提供电池模块的一种简单的构造方案。在此尤其发生了调温流体的方向的180°的偏转。

有利的是，电池模块的壳体还构造了一构造用于接收遮盖板的接收元件。在此，在接收元件中这样接收遮盖板，使得遮盖板和壳体共同构造了能被调温流体穿流的并且导引流体地与接收室分离构造的流动室。

这样做的优点是，能以简单和可靠的方式构造一导引流体地与接收室分离的流动室。

适宜的是，接收元件和/或遮盖板形成了流动壁。

此外，接收元件和/或遮盖板分别构造了流动导引元件，所述流动导引元件例如分别伸入到流动室中。

在此，流动导引元件构造用于，干扰通过流动室流动的调温流体的流动。

通过将流动导引元件带入到流动室中，使调温流体绕流流动导引元件，由此可以影响流动。

由此可能的是，可以借助流动导引元件提高流动的所谓的雷诺数。此外，这尤其可能导致，通过流动室流动的调温流体的流动从层状的流动转化成有紊流的流动。

因此通过流动室流动的调温流体的干扰总体上提供了这样的优点，即，可以提高传热。此外，这种流动导引元件提供了这样的优点，即，可以扩大在流动室和调温流体之间的传热的表面。

由此例如能够，构造一种伴随减小的压力损失和提高的传热的优化的流动结构。

为此，在此要说明的是，流动壁或流动导引元件在此例如可以由接收元件构造，或者流动壁或流动导引元件也例如可以由遮盖板构造。但也还可以考虑的是，不仅接收元件还有遮盖板分别构造了流动壁或流动导引元件。

尤其是遮盖板的流动导引元件或流动壁的构造在此例如借助深拉工序实现。

尤其是电池模块的壳体的流动导引元件或流动壁的构造在此可以例如在制造壳体期间借助压铸过程实现。

此外还可能的是，接收元件例如机械地接触由遮盖板构造的流动壁或流动导引元件和/或遮盖板机械地接触由接收元件构造的流动壁或流动导引元件。

但当然也尤其优选地可以使接收元件与由遮盖板构造的流动壁或流动导引元件间隔布置和/或使遮盖板与由接收壁构造的流动壁或流动导引元件间隔布置。

有利的是，流动导引元件分别具有横截面，该横截面平行于遮盖板的纵向布置。遮盖板的纵向在此应当尤其描述了其最大的伸展。

所述横截面在此优选分别具有圆形的、椭圆形的、滴状的、矩形的或正方形的形状。

这样做提供的优点是，可以借助横截面的限定的构造方案构造对穿流流动室的调温流体的流动限定的干扰，因而总体上能有针对性地影响流动。

流动导引元件适宜地布置在多个行列中。

一个行列在此例如包括多个间距元件，间距元件的重心优选全部处在同一直线上并且在所述间距元件中，分别相邻的间距元件的重心全部分别以相同的间距间隔布置。

此外，在此还适宜的是，具有圆形形状横截面的流动导引元件，尤其被这样布置，使得彼此相邻布置的行列分别彼此错开地布置。

对此应当理解为，一个行列的例如一个流动导引元件这样与一个相邻的行列的两个流动导引元件相邻地布置，使得所述一个流动导引元件与相邻的行列的两个流动导引元件分别具有相同的间距。

换句话说，这也可能意味着，各四个流动导引元件可以例如描述一个平行四边形。流动导引元件彼此间的这种布置提供的优点是，可以以优选的方式干扰通过流动室流动的调温流体的流动，以便提高在调温流体和电池单元之间的传热。

此外还适宜的是，具有矩形形状横截面的流动导引元件彼此布置在多个行列中。

在此，两个相邻的行列的彼此相邻布置的流动导引元件分别在相对彼此构造锐角的情况下布置。锐角在此应当指的是构造了在0°和90°之间的开口的角。

流动导引元件彼此间的这种布置也提供了这样的优点，即，能以优选的方式干扰通过流动室流动的调温流体的流动，以便提高在调温流体和遮盖板之间的传热。

为此，在此要说明的是，优选在流动室的边缘区域中，流动导引元件以较小的密度或数量布置或者不布置流动导引元件，由此可以借助由较小的压力损失引起的较大的体积流量来减小调温流体的流动的死区。

有利的是，在遮盖板和电池模块的壳体之间布置着密封元件。

这样做提供的优点是，能相对电池模块的周边环境可靠地构造流动室的密封。

按照本发明的一种优选的方面，遮盖板材料融合地与接收元件连接。

优选材料融合的连接在此例如可以是熔焊或也可以焊接地构造。

材料融合的连接总体上提供了这样的优点，即，可以构造在遮盖板和接收元件之间的可靠的连接。

按照本发明的适宜的方面，多个电池单元直接布置在电池模块的壳体的接收元件的与流动室对置的侧面上。由此能将多个电池单元的热量可靠地排出给穿流流动室的调温流体，但同时也能借助壳体在电池单元和流动室之间构造流体密封的分离。

接收元件相宜地构造了电池模块的底部。

电池模块的底部在此应当在通常布置着电池模块的情况下布置在该电池模块的底侧上。

附图说明

本发明的实施例在附图中说明并且在接下来的说明书中加以详细阐释。

图中：

图1在从上方的立体视图中示出了按本发明的电池模块；

图2在从下方的立体视图中示出了按本发明的电池模块的第一实施方式；

图3在从下方的立体视图中示出了按图2的按本发明的电池模块的第一实施方式的分解图；

图4A示出了遮盖板的一种实施方式的片段；

图4B示出了遮盖板的另一种实施方式的片段；

图5从下方的立体视图中示出了按本发明的电池模块的第二实施方式的壳体；并且

图6在从侧面的视图中示出了按本发明的电池模块的剖视图。

具体实施方式

图1在从上方的立体视图中示出了按本发明的电池模块1。

电池模块1具有多个电池单元2，所述电池单元在图1所示的实施例中优选构造成锂离子电池单元20。

电池单元2在此例如分别包括电压分接部3，电池单元2借助电压分接部（Spannungsabgriffe）可以与在图1中未示出的电池单元连接器电串联和/或并联。

此外，电池单元2在此例如也分别包括除气元件4，该除气元件可以用于在安全临界的状况下使得气体从电池单元2流出。

电池模块1还具有壳体5。

电池模块1的壳体5在此构造了接收室6，多个电池单元2被接收在该接收室中。

在此可能的是，电池模块1的壳体5可以借助在图1中未示出的顶盖元件封闭，因而接收室6相对电池模块1的周边环境被完全封闭。

在此处已经要说明的是，电池模块1具有第一接头161和第二接头162，调温流体可以借助所述接头流入电池模块1的在图1中看不到的流动室9中或从该流动室9流出。在此，第一接头161和第二接头162例如布置在电池模块1的同一侧上。

图2在从下方的立体视图中示出了按本发明的电池模块1的第一实施方式。

图3在从下方的立体视图中示出了按图2的按本发明的电池模块1的第一实施方式的分解图。

按本发明的电池模块1的第一实施方式现在应当借助图2和3共同说明。

在此可以看到，电池模块1的壳体5还构造了接收元件7，该接收元件构造用于接收遮盖板8。

图2在此尤其示出，遮盖板8被接收在所述接收元件7中。

在此，遮盖板8和壳体5或遮盖板8和接收元件7共同构造了能被调温流体穿流的流动室9。

此外，尤其由图3可以看到，电池模块1的壳体5还将流动室9流体密封地与接收室6分离。

图2和3在此示出了电池模块1的第一实施方式，在该第一实施方式中，接收元件7分别构造了伸入到流动室9中的流动导引元件10。

流动导引元件10在此构造用于干扰通过流动室9流动的调温流体的流动。

例如由图3可以看到，流动导引元件10布置在多个行列13中。

在此彼此相邻布置的行列13尤其彼此错开布置。

在此，在按图3的实施例中，第一行列131与第二行列132错开布置。

此外，由图3也可以看到，行列13既能沿遮盖板8的纵向11的方向延伸地布置，也能垂直于遮盖板8的纵向11的方向延伸地布置。

为此，在此处要说明的是，流动导引元件10在多个行列中的布置并不局限于按图2和3的实施例，而是仅示例性地借助图3进行说明。

尤其也由图3可以看到，流动导引元件10具有平行于遮盖板8的纵向11布置的横截面12。

在此，横截面12按照电池模块1的在图2和3中示出的按本发明的实施方式具有圆形的形状。

流动室9在此因此构造成能被调温流体穿流并且还导引流体地与电池模块1的壳体5的接收室6分离。

在此，流动室9包括多个流动壁17，该流动壁构造用于偏转穿流流动室9的调温流体的方向。

流动壁17共同构造了多个流动通道18。

第一流动壁171和第二流动壁172例如共同构造了第一流动通道181。

此外，第二流动壁172和第三流动壁173例如构造了第二流动通道182。

按照电池模块1的在图2和3中示出的第一个按本发明的实施例，遮盖板8构造了流动壁17。

在此，两个彼此相邻布置的流动壁17通过间距19彼此间隔开。

第一流动壁171和第二流动壁172尤其通过第一间距191彼此间隔开。

第二流动壁172和第三流动壁173尤其通过第二间距192彼此间隔开。

在此，电池模块1这样构造，使得两个形成了这个流动通道18的流动壁17的间距随着流动通道18的长度的增加而增加。

第一间距191因此例如构造得小于第二间距192。

此外，图2和3示出了电池模块1的一种实施方式，在该实施方式中，多个流动壁构造用于将调温流体的方向偏转180°。

总体上在此还要说明的是，图2和3示出了电池模块的一种实施方式，在该实施方式中，流动壁17由遮盖元件8构造并且流动导引元件10由壳体5的接收元件6构造。

图4A和4B分别示出了遮盖板8的实施方式的片段。

在此，图4A和4B示出了实施方式，在所述实施方式中，遮盖板8分别构造了流动导引元件10。

因此按图4A和4B的实施方式不同于按图2和3的实施方式，即，接收元件7没有分别构造成伸入到流动室9中的流动导引元件10，而是遮盖板8分别构造成了伸入到流动室9中的流动导引元件10。

流动导引元件10在此构造用于干扰通过流动室9流动的调温流体的流动。否则的话，电池模块1的相应的实施方式就是一致的，因而在此取消了对已经结合图2和3说明的元件的进一步的说明。

图4A在此示出了遮盖板8的一种实施方式，在该实施方式中，流动导引元件10具有基本上矩形形状的横截面12。

在此，流动导引元件10布置在多个行列13中。彼此相邻布置的、分别布置在两个直接彼此相邻布置的行列13中的流动导引元件10在此彼此分别构造了锐角14。

布置在第一行列131中的第一流动导引元件101和布置在第二行列132中的第二流动导引元件102，尤其共同构造了锐角14。

具有附图标记151的箭头在此表示流入到流动室9中的调温流体的方向并且具有附图标记152的箭头在此表示从流动室9流出的调温流体的方向。

图4B在此示出了遮盖板8的一种实施方式，在该实施方式中，流动导引元件10具有横截面12的滴状形状。

由图4B例如也可以看到，流动导引元件10布置在多个行列13中。在此，彼此相邻布置的行列13尤其彼此错开布置。

在此，在按图4B的实施例中，第一行列131与第二行列132错开布置。

此外，由图4B也可以看到，行列13既能沿遮盖板8的纵向11的方向延伸地布置也能垂直于遮盖板8的纵向11的方向延伸地布置。

为此，在此处要说明的是，流动导引元件10在多个行列13中的布置并不局限于按图4B的实施例。

具有附图标记151的箭头在此指的是流入到流动室9中的调温流体的方向，并且具有附图标记152的箭头在此指的是从流动室9流出的调温流体的方向。

在此还可以看到，调温流体优选从滴状的较宽的侧面流向流动导引元件10。

为此，在此总体上还要说明的是，在图4A和4B中示出的遮盖元件8仅可以是片段并且例如也还可以构造流动壁17。

图5在从下方的立体视图中示出了按本发明的电池模块1的第二实施方式的壳体5。壳体5的在图5中示出的实施方式在此被这样构造，使得壳体5的接收元件7构造了伸入流动室9的流动导引元件10，流动导引元件构造用于干扰通过流动室9流动的调温流体的流动。

在此，图5示出了，电池模块1的壳体5可以具有第一接头161和第二接头162。

在此，第一接头161构造用于使调温流体流入到流动室9中并且第二接头162构造用于使调温流体从流动室9流出。第一接头161和第二接头162在此尤其布置在电池模块1的同一侧面上或电池模块1的壳体5的同一侧面上。

为此，在此还要说明的是，流动导引元件10，如已经结合按图2和3的电池模块1的实施方式阐明的那样，可以彼此布置在多个行列13中，其中，彼此相邻布置的行列13例如彼此错开地布置。

电池模块1的在图5中示出的实施方式与按图2和3的电池模块1的第一实施方式的区别在于，电池模块1的壳体5的接收元件6本身构造了流动壁17，流动壁构造用于使穿流流动室9的调温流体的方向偏转。

流动壁17共同构造了多个流动通道18。

因此按照电池模块1的在图5中示出的第二个按本发明的实施例，电池模块1的壳体5的接收元件6构造了流动壁17。

在此，两个彼此相邻布置的流动壁17通过间距19彼此间隔开。

第一流动壁171和第二流动壁172尤其通过第一间距19彼此间隔开。

在此，电池模块1被这样构造，使得两个形成了这个流动通道18的流动壁17的间距随着流动通道18的长度的增加而增加。

因此第一间距191例如构造得小于第二间距192。

此外，图5也示出了电池模块1的一种实施方式，在该实施方式中，多个流动壁构造用于将调温流体的方向偏转180°。

调温流体例如通过第一接头161流入到流动室9中并且基本上与遮盖板8的纵向11相反地通过第一种数量101的流动元件10流动。

流动壁17紧接着反转调温流体的流动方向，因而调温流体基本上沿着遮盖板9的纵向11的方向通过第二种数量102的间距元件10流动并且通过第二接头162从流动室9流出。

在此处还要说明的是，分离元件103将第一种数量101的流动导引元件10与第二种数量102的流动导引元件10分离。

为此，在此总体上还要说明的是，图5示出了电池模块1的一种实施方式，在该实施方式中，电池模块1的壳体5的接收元件6构造了流动壁17和流动导引元件10。

图6在侧面的视图中示出了按本发明的电池模块1的剖视图。

按图6的电池模块1的壳体5在此尤其可以按照在迄今为止的附图中说明和示出的壳体5构造。

在此尤其可以看到构造用于使调温流体流入到流动室9中的第一接头161和构造用于使调温流体从流动室9流出的第二接头162。

在此，具有附图标记151的箭头也应当表示流入的调温流体并且具有附图标记152的箭头也应当表示流出的调温流体。

此外，也可以看到电池单元2以及其电压分接部3。

电池模块1的壳体5在此构造了接收元件7。此外，壳体5的接收元件7接收遮盖板8。

遮盖板8和接收元件7尤其材料融合地彼此连接。材料融合的连接在此可以例如熔焊或焊接地构造。材料融合的连接优选环绕地布置在遮盖板8或接收元件7的边缘区域21上和/或遮盖板8或接收元件7的分离元件103上。

在此可能的是，在遮盖板8和电池模块1的壳体5或电池模块1的接收元件7之间还布置着在图中没有示出的密封元件。

电池模块1的壳体5的接收元件7和遮盖板8在此共同构造了流动室9。

因此流动室9就构造在电池模块1的壳体5的接收元件7和遮盖板8之间。

此外，图6也示出了流动导引元件10，所述流动导引元件例如按照在图6中示出的实施例由接收元件7构造。但当然也可能的是，遮盖板8构造了流动导引元件10。

此外，电池模块1的壳体5将流动室9流体密封地与接收室6分离，在接收室中接收着多个电池单元2。在此，接收元件7本身尤其可以负责这种流体密封的分离。

此外，结合图6还要阐明的是，多个电池2直接布置在电池模块1的壳体5的接收元件7的与流动室9对置的侧面90上。

尤其也由图6可以看到，接收元件7尤其和遮盖板8一起构造了电池模块1的底部100。

在此还要再一次说明的是，所示的附图仅应当用于阐释按本发明的电池模块1，并且并不应当限制本发明。

例如也可能的是，遮盖板8的在图4A和4B中示出的构造方案也可以与电池模块1的壳体5的接收元件7类似地构造。

此外也可能的是，带有流动导引元件10和流动壁17的接收元件7的在图5中示出的构造方案也可以与遮盖板8类似地构造。

Claims

1.电池模块，带有多个电池单元（2）、尤其是锂离子电池单元（20），所述电池单元被接收在由所述电池模块（1）的壳体（5）构造的接收室（6）中，其中，所述壳体（5）包括能被调温流体穿流的并且导引流体地与所述接收室（6）分离的流动室（9），所述流动室包括多个构造用于偏转调温流体的方向的流动壁（17），所述流动壁共同构造了多个流动通道（18），其中，两个相邻的流动壁（17）的间距（19）随着由这两个相邻的流动壁（17）构造的相应的流动通道（18）的长度的增加而增加。

2.按照前述权利要求1所述的电池模块，其特征在于，多个流动壁（17）构造用于将调温流体的方向偏转在90°和180°之间的值。

3.按照前述权利要求1至2中任一项所述的电池模块，其特征在于，所述电池模块（1）具有构造用于使调温流体流入到所述流动室（9）中的第一接头（161）和构造用于使调温流体从所述流动室（9）流出的第二接头（162），其中，所述第一接头（161）和所述第二接头（162）尤其布置在所述电池模块（1）的同一侧面上。

4.按照前述权利要求1至3中任一项所述的电池模块，其特征在于，所述电池模块（1）的壳体（5）还构造了接收元件（7）以构造用于接收所述遮盖板（8），其中，在所述接收元件（7）中，遮盖板（8）被这样接收，使得所述遮盖板（8）和所述壳体（5）共同构造能被调温流体穿流的并且导引流体地与所述接收室（6）分离的流动室（9）。

5.按照前述权利要求4所述的电池模块，其特征在于，所述接收元件（6）和/或所述遮盖板（8）构造了所述流动壁（17）和/或伸入到所述流动室（9）中的流动导引元件（10），所述流动导引元件构造用于干扰通过所述流动室流动的调温流体的流动。

6.按照前述权利要求5所述的电池模块，其特征在于，所述流动导引元件（10）具有平行于所述遮盖板（8）的纵向（11）布置的横截面（12），其中，横截面（12）具有圆形的、椭圆形的、滴状的、矩形的或正方形的形状。

7.按照前述权利要求5或6所述的电池模块，其特征在于，带有尤其是具有圆形形状的横截面（12）的所述流动导引元件（10）布置在多个行列（13）中，其中，彼此相邻布置的行列（13、131、132）彼此错开布置。

8.按照前述权利要求5或6所述的电池模块，其特征在于，带有具有矩形形状的横截面（12）的所述流动导引元件（10）布置在多个行列（13）中，其中，两个相邻的行列（13、131、132）的彼此相邻布置的流动导引元件（10、101、102）分别在构造锐角（14）的情况下相对彼此布置。

9.按照前述权利要求4至8中任一项所述的电池模块，其特征在于，在所述遮盖板（8）和所述电池模块（1）的壳体（5）之间还布置着密封元件。

10.按照前述权利要求4至9中任一项所述的电池模块，其特征在于，所述遮盖板（8）材料融合地、尤其是焊接地与所述接收元件（7）连接。

11.按照前述权利要求1至10中任一项所述的电池模块，其特征在于，所述多个电池单元（2）直接布置在所述电池模块（1）的壳体（5）的接收元件（7）的与所述流动室（9）对置的侧面（90）上。

12.按照前述权利要求1至11中任一项所述的电池模块，其特征在于，所述接收元件（7）构造了所述电池模块（1）的底部（100）。