CN111276774A - 电池模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有多个电池单池（2）、特别是锂离子电池单池（20）的电池模块，所述电池单池容纳在由电池模块（1）的壳体（5）构成的容纳空间（6）中，其中电池模块（1）的壳体（5）还构成构造用于容纳盖板（8）的容纳元件（7），其中在容纳元件（7）中以如下方式容纳盖板（8），使得盖板（8）和壳体（5）构成可由调温流体穿流的流动空间（9），其中电池模块（1）的壳体（5）还流体密封地将流动空间（9）与容纳空间（6）分离。

Description

电池模块

技术领域

本发明涉及一种根据独立权利要求的类型的电池模块。

背景技术

由现有技术已知，电池模块可以由多个单个的电池单池组成，所述电池单池可以串联和/或并联地以导电的方式相互接通。

混合动力驱动的电动车辆（HEV）以及电力驱动的车辆（EV）需要高能的和高功率的电池系统，以便使其电驱动机器能够实现有待实现的行驶功率。

在此，作为电能量存储器通常使用高能和高功率的锂离子或锂聚合物电池单池，其中大约100个电池单池被联接成一个电池模块。

这样的高性能电池单池在此分别具有大约90安培小时（Ah）的功率。

尤其是在电力驱动的车辆中或者也在混合动力驱动的电动车辆中以及在固定应用中，通常使用具有多个这样的电池模块的电池系统。

电池单池在此例如可以构造为棱柱形电池单池或构造为圆柱形电池单池，其中，在电动汽车领域中也越来越多地使用所谓的袋式单池，英语也称为“pouchzelle （嵌套式单池）” 。

特别是在充电和放电期间，锂离子或锂聚合物电池单池由于化学的转化过程而发热。

在此，这样的电池模块功率越高，所产生的发热也越大，从而经常需要有效的且主动的调温系统，所述调温系统不仅能够加热而且能够冷却电池单池。

在此，从现有技术中已知的是，这些电池模块可以具有可以被调温流体穿流的冷却板，该冷却板被设计成用于对电池模块的这些电池单池进行调温，即冷却或也加热。

例如，文献DE 20 2012 102 349 U1 和DE 10 2008 059 955 A1说明了这种由现有技术公知的冷却板，所述冷却板尤其由第一板元件和与第一板元件材料锁合地连接的第二板元件构成。

发明内容

具有独立权利要求的特征的、具有多个电池单池的电池模块提供以下优点，即，能够以可靠的方式构造与电池模块的多个电池单池流体密封地分离的流动空间，从而电池模块的电池单池能够可靠地借助于穿流流动空间的调温流体来调温。

为此，根据本发明提供了一种具有多个电池单池的电池模块。

特别地，多个电池单池在此分别被构造为锂离子电池单池。

在此，多个电池单池容纳在容纳空间中，其中，该容纳空间由电池模块的壳体构成。

此外，电池模块的壳体构成这样一个容纳元件，该容纳元件被构造用于容纳盖板。

在此，在容纳元件中以这种方式容纳有盖板，使得盖板和壳体构成可由调温流体穿流的流动空间。

在此，电池模块的壳体还流体密封地将流动空间与容纳空间分离。

通过在从属权利要求中所列举的措施，可以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。

适宜的是，容纳元件和/或盖板分别构成如下导流元件，所述导流元件分别伸入到流动空间中。

在此，导流元件被构造用于干扰流动穿过流动空间的调温流体的流动。

通过将导流元件引入到流动空间中，调温流体环流过导流元件，由此可影响流动。

由此可以借助于导流元件提高流动的所谓雷诺数。此外，这尤其可以导致，流动穿过流动空间的调温流体的流动从层流转变为湍流。

因此，总体上，对于流动穿过流动空间的调温流体的干扰提供了能够增加热传递的优点。

此外，这种导流元件提供的优点是，可以增大流动空间与调温流体之间的传热表面。

例如，由此可以构成一种具有减小的压力损失和增加的热传递的优化的流动结构。

在此要注意的是，导流元件在此例如可以由容纳元件构成，或者导流元件例如也可以由盖板构成。

此外然而也可以考虑，不仅容纳元件而且盖板分别构成导流元件。

导流元件、特别是盖板的构造在此例如可以借助深冲过程实现。

导流元件、尤其是电池模块的壳体的构造在此例如可以在制造壳体期间借助压铸过程实现。

此外可能的是，例如容纳元件与由盖板构成的导流元件机械地接触，和/或盖板与由容纳元件构成的导流元件机械地接触。

当然特别优选但也可能的是，容纳元件与由盖板构成的导流元件间隔开地布置，和/或盖板与由容纳壁构成的导流元件间隔开地布置。

有利的是，导流元件分别具有平行于盖板的纵向方向布置的横截面。在此，盖板的纵向方向尤其应描述其最大的伸展范围（Ausdehnung）。

优选地，横截面在此分别具有圆形的、椭圆形的、液滴形的、矩形的或正方形的形状。

这提供的优点是，借助于横截面的限定的构造，能够形成对于穿流流动空间的调温流体的流动的限定的干扰，使得整体上能够实现对流动的有针对性的影响。

适宜地，导流元件布置成多排。

一排在此包括例如多个间隔元件，所述间隔元件的重心优选全部位于一条相同的直线上并且其中相应相邻的间隔元件的重心全部分别以相同的间距间隔开地布置。

此外，在此适宜的是，尤其是带有具有圆形形状的横截面的导流元件以这样的方式布置，使得彼此相邻布置的排分别彼此错开地布置。

这应当理解为，例如一排的导流元件与相邻排的两个导流元件如此相邻地布置，使得所述导流元件分别具有与相邻排的两个导流元件相同的间距。

换句话说，这也可以意味着，四个导流元件例如可以分别描绘出平行四边形。

导流元件彼此间的这种布置提供的优点是，能够以优选的方式干扰流动穿过流动空间的调温流体的流动，以便提高调温流体和电池单池之间的热传递。

此外适宜的是，带有具有矩形形状的横截面的导流元件相对于彼此布置成多排。

在此，两个相邻排的彼此相邻布置的导流元件分别在彼此形成锐角的情况下相对于彼此进行布置。

锐角在此应理解为形成0°至90°之间的开口的角度。

导流元件彼此间的这种布置也提供的优点是，可以以优选的方式干扰流动穿过流动空间的调温流体的流动，以便提高调温流体和盖板之间的热传递。

在此要注意的是，优选的是，导流元件以较小的密度或数量布置在流动空间的边缘区域中，或者不布置导流元件，由此可以借助于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，在盖板和电池模块的壳体之间布置有密封元件。

这提供了如下优点，即可以构造流动空间相对于电池模块的周围环境的可靠密封。

根据本发明的一个优选方面，盖板材料锁合地与容纳元件连接。

优选的材料锁合的连接在此例如能够焊接或也能够钎焊地构成。

总体上，材料锁合的连接提供的优点是，可以在盖板和容纳元件之间构成可靠的连接。

适宜的是，盖板和/或电池模块的壳体具有第一接头和第二接头。

在此，第一接头被构造用于使调温流体流入到流动空间中。

在此，第二接头被构造用于使得调温流体从流动空间中流出。

这提供了这样的优点，即流动空间能够以导流的方式例如与车辆的制冷回路连接。

根据本发明的适宜的方面，多个电池单池直接布置在电池模块的壳体的容纳元件的与流动空间相对而置的一侧上。

由此可能的是，多个电池单池的热量可以可靠地散发到穿流流动空间的调温流体并且同时但也可以借助于壳体在电池单池和流动空间之间构成流体密封的分离。

适宜地，容纳元件构成所述电池模块的底部。

在此，电池模块的底部在电池模块的通常的布置中应该布置在其下侧上。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并且在下面的描述中进行详细解释。

其中示出：

图1以从上方的透视图示出了根据本发明的电池模块，

图2A以从下方的透视图示出了根据本发明的电池模块的第一实施方式，

图2B以从下方的透视图示出了根据图2A的根据本发明的电池模块的第一实施方式的分解图，

图3A以从下方的透视图示出了根据本发明的电池模块的第二实施方式，

图3B以从下方的透视图示出了根据图3A的根据本发明的电池模块的第二实施方式的分解图，

图4A示出了盖板的另一实施方式，

图4B示出了盖板的又一实施方式，

图5以从下方的透视图示出了电池模块的壳体，并且

图6以从一侧的视图示出了穿过根据本发明的电池模块的截面图。

具体实施方式

图1以从上方的透视图示出了根据本发明的电池模块1。

该电池模块1具有多个电池单池2，所述电池单池在附图1所示的实施例中优选地被构造为锂离子电池单池20。

在此，电池单池2例如分别包括电压分接头3，借助于所述电压分接头，电池单池2可以与在图1中未示出的单池连接器以电的形式串联和/或并联接通。

此外，电池单池2在此例如分别包括如下气体析出元件4，该气体析出元件能够用于在安全临界的情况下使气体从所述电池单池2中流出。

此外，电池模块1具有壳体5。

在此，电池模块1的壳体5构成如下容纳空间6，在该容纳空间中容纳有多个电池单池2。

在此可能的是，电池模块1的壳体5可以借助于在图1中未示出的盖元件来封闭，从而容纳空间6相对于电池模块1的周围环境完全地封闭。

在此已经注意到，电池模块1具有第一接头161和第二接头162，借助于它们可以使得调温流体流入或流出到电池模块1的在图1中看不到的流动空间9中或者从其中流出。

图2A以从下方的透视图示出了根据本发明的电池模块1的第一实施方式。

图2B以从下方的透视图示出了根据图2A的根据本发明的电池模块1的第一实施方式的分解图。

现在要根据图2A和2B共同描述根据本发明的电池模块1的第一实施方式。

在此可以看出，电池模块1的壳体5此外构成容纳元件7，该容纳元件构造用于容纳盖板8。

在此，图2A尤其示出，盖板8容纳在容纳元件7中。

在此，盖板8和壳体5或容纳元件7构成可由调温流体穿流的流动空间9。

此外，尤其从图2B中可以看出，电池模块1的壳体5还将流动空间9以流体密封的方式与容纳空间6分离。

图2A和2B在此示出了电池模块1的第一实施方式，其中，容纳元件7构成分别伸入到流动空间9中的导流元件10。

在此，导流元件10构造成干扰流动穿过流动空间9的调温流体的流动。

图3A以从下方的透视图示出了根据本发明的电池模块1的第二实施方式。

图3B以从下方的透视图示出了根据图3A的根据本发明的电池模块1的第二实施方式的分解图。

现在要根据图3A和3B共同描述根据本发明的电池模块1的第二实施方式。

根据图3A和3B的电池模块1的第二实施方式与在图2A和2B中所示的电池模块1的第一实施方式的区别在于，不是容纳元件7构成分别伸入到流动空间9中的导流元件10，而是盖板8构成分别伸入到流动空间9中的导流元件10。

在此，导流元件10构造成干扰流动穿过流动空间9的调温流体的流动。在其他方面，电池模块1的第一实施方式和电池模块1的第二实施方式是相同的，从而在此省去对于已经结合图2A和2B所描述的元件的描述。

尤其由图2B、3A、3B可看出，导流元件10具有平行于盖板8的纵向方向11布置的横截面12。

在此，该横截面12按照该电池模块1的根据本发明的第一实施方式和该电池模块1的根据本发明的第二实施方式分别具有圆形的形状。

例如从图3A中可以看出，导流元件10布置成多个排13。

在此，尤其彼此相邻布置的排13彼此错开地布置。

在根据图3A的实施例中，在此第一排131与第二排132错开地布置。

此外，从图3A也可以看出，排13可以布置成在盖板8的纵向方向11的方向上延伸，也可以布置成垂直于盖板8的纵向方向11的方向延伸。

在此需要注意的是，导流元件10布置成多排不限于根据图3A的实施例，而是仅示例性地借助图3A来说明。

图4A和图4B分别示出了盖板8的另外的实施方式。在此，图4A和4B示出这样的实施方式，在所述实施方式中盖板8构成导流元件10。

图4A在此示出盖板8的这样一种实施方式，在所述实施方式中导流元件10具有带有基本上矩形形状的横截面12。

在此，导流元件10布置成多个排13。

彼此相邻布置的导流元件10 在此分别彼此间形成锐角14，所述导流元件分别布置在两个直接彼此相邻布置的排13中。

特别地，布置在第一排131中的第一导流元件101和布置在第二排132中的第二导流元件102共同形成锐角14。

具有附图标记151的箭头在此表示流入到流动空间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空间9中流出的调温流体的方向。

图4B在此示出盖板8的这样一种实施方式，在所述实施方式中导流元件10具有横截面12的液滴状形状。

例如，从图4B中也可以看出，导流元件10布置成多个排13。

特别地，在此彼此相邻布置的排13彼此错开地布置。

在根据图4B的实施例中，在此第一排131与第二排132错开地布置。

此外，从图4B也可以看出，排13可以布置成在盖板8的纵向方向11的方向上延伸，也可以布置成垂直于盖板8的纵向方向11的方向延伸。

在此需要注意的是，导流元件10布置成多个排13不限于根据图4B的实施例。

具有附图标记151的箭头在此表示流入到流动空间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空间9中流出的调温流体的方向。

在此还可以看出，调温流体优选从液滴形状的较宽侧流向导流元件10。

图5以从下方的透视图示出了电池模块1的壳体5。

在图5中示出的壳体5的实施方式在此以如下方式构造，使得壳体5的容纳元件7构成伸入到流动空间9中的导流元件10，这些导流元件构造用于干扰流动穿过流动空间9的调温流体的流动。

在此，图5示出，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构造用于使得调温流体流入到流动空间9中并且第二接头162构造用于使得调温流体从流动空间9中流出。

在此也还要注意，导流元件10如已经结合根据图2A和2B的电池模块1的第一实施方式以及根据图3A和3B的电池模块1的第二实施方式所实施的那样相对于彼此布置成多个排13，其中彼此相邻布置的排13彼此错开地布置。

流动空间9的图5中所示的实施方式与流动空间的根据图1至图4的迄今为止所描述的实施方式的不同之处在于，除了间隔元件10之外，流动空间9也具有如下偏转元件17，该偏转元件用于偏转调温流体的流动方向。

例如，调温流体通过第一接头161流入到流动空间9中并且基本上逆着盖板的纵向方向11流动穿过第一数量101的导流元件10。

随后，偏转元件17使调温流体的流动方向反向，使得调温流体基本上在盖板9的纵向方向11的方向上流动穿过第二数量102的间隔元件10，并且通过第二接头162从流动空间9流出。

在这里还要注意的是，分离元件103将第一数量101的导流元件10与第二数量102的导流元件10分离。

根据图5的实施例，电池模块1的壳体5构成多个偏转元件17，所述偏转元件因此也共同构成多个偏转通道18。为此需要注意的是，偏转通道18的通道宽度19朝流动空间9的边缘的方向增大，以便在偏转通道18内部形成统一的压力损失。

图6以从一侧的视图示出了穿过根据本发明的电池模块1的截面图。

特别地，根据图6的电池模块1的壳体5在此根据在图1、2A、2B、3A、3B、5中示出的壳体5来构造。

在此，尤其可以看到第一接头161和第二接头162，第一接头161设计用于使得调温流体流入到流动空间9中，第二接头162设计用于使得调温流体从流动空间9中流出。

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

此外，也可以看到电池单池2以及其电压分接头3。

电池模块1的壳体5在此构成容纳元件7。此外，壳体5的容纳元件7容纳盖板8。特别地，盖板8和容纳元件7材料锁合地相互连接。例如，材料锁合的连接在此能够焊接或钎焊地构成。优选地，材料锁合的连接环绕地布置在盖板8的或容纳元件7的边缘区域21上和/或布置在盖板8的或容纳元件7的分离元件103上。

在此可能的是，在盖板8与电池模块1的壳体5或电池模块的容纳元件7之间还布置有在附图中未示出的密封元件。

电池模块1的壳体5的容纳元件7和盖板8在此共同构成流动空间9。

由此，流动空间9因此被构造在电池模块1的壳体5的容纳元件7与盖板8之间。

此外，图6也示出了如下导流元件10，所述导流元件例如根据在图6中示出的实施例由容纳元件7构成。当然但也可能的是，盖板8构成导流元件10。

此外，电池模块1的壳体5将流动空间9流体密封地与容纳空间6分离，在该容纳空间中容纳有多个电池单池2。在此，容纳元件7本身尤其可以用于确保这种流体密封的分离。

此外，结合图6还要说明的是，多个电池2直接布置在电池模块1的壳体5的容纳元件7的与流动空间9相对而置的一侧90上。

尤其从图6中也可以看出，所述容纳元件7尤其与所述盖板8一起构成所述电池模块1的底部100。

在此还要再次说明，所示的附图应该仅用于阐述根据本发明的电池模块，并且绝不应该限制本发明。

例如也可能的是，在图4A和4B中示出的盖板8的构造也可以类似地由电池模块1的壳体5的容纳元件7构成。

此外也可能的是，在图5中示出的容纳元件7与导流元件10及偏转元件17的构造也可以类似地由盖板8构成。

Claims (10)

1. 具有多个电池单池（2）、特别是锂离子电池单池（20）的电池模块，所述电池单池

容纳在由所述电池模块（1）的壳体（5）构造的容纳空间（6）中，其中

所述电池模块（1）的壳体（5）还构成构造用于容纳盖板（8）的容纳元件（7），其中，盖板（8）以这样的方式容纳在所述容纳元件（7）中，使得所述盖板（8）和所述壳体（5）构成能够由调温流体穿流的流动空间（9），其中

所述电池模块（1）的壳体（5）还将所述流动空间（9）流体密封地与所述容纳空间（6）分离。

2.根据前述权利要求1所述的电池模块，

其特征在于，

所述容纳元件（7）和/或所述盖板（8）分别构成伸入到所述流动空间（9）中的导流元件（10），这些导流元件构造用于干扰流动穿过所述流动空间（9）的调温流体的流动。

3.根据前述权利要求2所述的电池模块，

其特征在于，

所述导流元件（10）具有平行于所述盖板（8）的纵向方向（11）布置的横截面（12），其中该横截面（12）具有圆形的、椭圆形的、液滴形的、矩形的或正方形的形状。

4.根据前述权利要求3所述的电池模块，

其特征在于，

带有尤其具有圆形的形状的横截面（12）的导流元件（10）布置成多排（13），其中，彼此相邻布置的排（13、131、132）彼此错开地布置。

5.根据前述权利要求3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）的导流元件（10）布置成多排（13），其中

两个相邻排（13）的彼此相邻布置的导流元件（10）分别在形成锐角（14）的情况下相对于彼此布置。

6.根据前述权利要求1至5中任一项所述的电池模块，

其特征在于，

此外在盖板（8）和所述电池模块（1）的壳体（5）之间布置有密封元件。

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，

所述盖板（8）材料锁合地、如尤其是钎焊地与所述容纳元件（7）连接。

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，

盖板（8）和/或所述电池模块（1）的壳体（5）具有构造用于使调温流体流入到流动空间（9）中的第一接头（161）和构造用于使调温流体从流动空间（9）流出的第二接头（162）。

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，

多个电池单池（2）直接布置在所述电池模块（1）的壳体（5）的容纳元件（7）的与所述流动空间（9）相对而置的一侧（90）上。

10.根据前述权利要求1至9中任一项所述的电池模块，

其特征在于，

所述容纳元件（7）构成所述电池模块（1）的底部（100）。

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