CN111312945A - 电池模块壳体系统及其制造方法和组装方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种电池模块壳体系统及其制造方法和组装方法。本发明涉及一种用于冷却电池模块(5)的电池模块壳体系统，该电池模块壳体系统包括下部件(100)和上部件(200)。下部件(100)和上部件(200)每个被一体地形成。本发明还涉及一种制造根据本发明的电池模块壳体系统的方法以及一种用于将所述电池模块壳体系统组装成电池模块壳体的方法。

Description

电池模块壳体系统及其制造方法和组装方法

技术领域

本发明涉及一种电池模块壳体系统，具体地，涉及一种具有集成的冷却机构的电池模块壳体系统。本发明还涉及一种用于制造具有集成的冷却机构的电池模块壳体系统的方法。此外，本发明涉及使用根据本发明的电池模块壳体系统组装的电池模块壳体，以及涉及将所述电池模块壳体系统组装成电池模块壳体的方法。

背景技术

近年来，已经开发了使用电力作为运动源的用于货物和人员运输的车辆。这样的电动车辆是使用储存在可再充电电池中的能量、由电动机驱动的汽车。电动车辆可以仅由电池供电，或者可以是由例如汽油发电机供电的混合动力车辆的形式。此外，车辆可以包括电动机和常规内燃机的组合。通常，电动车辆电池(EVB)或牵引用蓄电池是用于为电池电动车辆(BEV)的推进提供动力的电池。电动车辆电池不同于启动电池、照明电池和点火电池，因为它们被设计用于在持续的时间段内提供电力。可再充电电池或二次电池与一次电池的不同之处在于：它可以反复地充电和放电，而一次电池只提供化学能向电能的不可逆转变。低容量可再充电电池用作小型电子设备(诸如蜂窝电话、笔记本计算机和便携式摄像机)的电源，而高容量可再充电电池用作混合动力车辆等的电源。

通常，可再充电电池包括：电极组件，包括正电极、负电极以及插设在正电极和负电极之间的隔板；容纳电极组件的壳体；以及电连接到电极组件的电极端子。电解质溶液被注入到壳体中，以能够通过正电极、负电极和电解质溶液的电化学反应而进行电池的充电和放电。壳体的形状(例如圆柱形或矩形)取决于电池的预期用途。锂离子(和类似的锂聚合物)电池通过它们在膝上型电脑和消费电子产品中的使用而广为人知，其在开发中的最新电动车辆中占主导地位。

可再充电电池可以用作由串联和/或并联联接的多个单位电池单元形成的电池模块，从而提供高的能量密度，特别是用于混合动力车辆的电机驱动。也就是，根据需要的功率量并且为了实现高功率的可再充电电池，电池模块通过将所述多个单位电池单元的电极端子相互连接而形成。

电池组是一组任意数量的(优选地，相同的)电池模块。它们可以串联、并联或两者混合地配置，以提供所需的电压、容量或功率密度。电池组的部件包括各个电池模块以及在它们之间提供导电性的互连。

这样的电池组的机械集成要求在(例如电池模块)的各个部件之间的适当的机械连接以及在它们与车辆的支撑结构之间的适当的机械连接。这些连接必须在电池系统的平均使用寿命期间保持功能正常和安全。此外，必须满足安装空间和互换性的要求，尤其是在移动应用中。

电池模块的机械集成可以通过提供载体框架并通过将电池模块安置在其上来实现。固定电池单元或电池模块可以通过框架中的装配凹陷或通过机械互连件(诸如螺栓或螺钉)来实现。替代地，电池模块通过将侧板紧固到载体框架的侧面来限制。此外，盖板可以固定在电池模块的顶上和下面。

电池组的载体框架被安装到车辆的承载结构。在电池组将被固定在车辆底部的情况下，通过例如螺栓穿过电池组的载体框架，可以从底侧建立机械连接。框架通常由铝或铝合金制成以降低构造的总重量。

根据现有技术的电池系统，尽管任意模块化的结构，通常包括电池壳体，该电池壳体用作外壳以相对于环境密封电池系统并提供对电池系统的部件的结构保护。有壳的电池系统通常整个地安装到其应用环境(例如电动车辆)中。

为了提供电池组的热控制，需要一种热管理系统，以通过有效地散发、释放和/或消散由至少一个电池模块的可再充电电池产生的热量而安全地使用该至少一个电池模块。如果热量的散发/释放/消散没有被充分地进行，则在各个电池单元之间发生温度偏差，使得该至少一个电池模块不能产生期望的电力量。此外，内部温度的升高会导致在其中发生异常反应，因此可再充电电池的充电和放电性能变差并且可再充电电池的寿命缩短。因此，需要用于从电池单元有效地散发/释放/消散热量的电池单元冷却。

冷却电池模块(们)的有效方法是提供一种冷却系统，该冷却系统被集成到如上所述的用于电池模块(们)的载体框架中。在下文，用于电池模块(们)的载体框架被称为“电池模块壳体”，或快捷地简称为“壳体”。此外，单个名词“电池模块”还将涵盖其中多个电池模块被考虑的情况。

具有集成的冷却系统的电池模块壳体可以通过配置用于容纳电池模块的盒来实现，其中该盒的底板包括腔体，冷却剂能够通过该腔体流动。因此，必须通过冷却剂入口将新鲜的冷却剂引入到该腔体中，并且已经通过壳体的将电池模块与腔体分隔开的那部分从电池模块接收并吸收热量的冷却剂必须经由冷却剂出口从该腔体引出。

因此，具有集成的冷却系统的电池模块壳体通常包括腔体以及冷却剂入口和冷却剂出口。这些主要部件必须符合冷却连接件相对于环境的液体密封冷却剂区域和液体密封出口的要求。电池需要通过某种热界面材料附接到冷却器表面，以保证和增强热连接。因此，至少壳体的将电池模块与腔体分隔开的那部分优选地由具有高导热率的材料(诸如铝)制成。

图1A-图1C示出具有集成的冷却系统的电池模块壳体的标准设计。在下文，像“底部”、“上”、“下”等的表述将关于在这些图中标记的方向Z来考虑，其中箭头Z的尖端指向上。盒20提供一种用于容纳一个或更多个电池模块5的机构，并可以通过注塑成型来制造。盒20的内侧底部覆盖有焊接的铝板10，从而在盒20的内侧底部和焊接的铝板10之间形成腔体30。为了保持盒20的内侧底部与铝板10的下侧之间的距离，可以在盒20的内侧底部上提供一个或更多个凸起70。铝板10用作热界面材料，使得从安置在铝板10上的电池模块消散的热量被有效地传导到腔体30。

两个软管12a、12b附接到焊接的铝板10，它们可以例如由塑料制成，冷却剂可以通过两个软管12a、12b被供应到腔体30或从腔体30排出(参见图1A)。这三个单独的部件通常构成壳体的一个部件，但是由不同的材料组成。

当将铝板10插入到盒20中时，软管12a、12b被引导穿过盒20的底板中的两个对应的通孔，使得软管12a、12b如图1B和图1C所示延伸出盒20的底板的下侧。然后，冷却连接件22a、22b被附接并固定到盒20的底板的下侧，使得软管12a、12b的从盒20的底板的下侧延伸的部分每个被冷却连接件22a、22b之一覆盖。冷却连接件22a、22b的每个是软管或导管可连接到其以向腔体30提供冷却剂或从腔体30排出冷却剂的机构。

为了提供液体密封的腔体以及用于引入和排出冷却剂的液体密封的连接，在壳体的不同部件的接合线/接合平面处通常需要密封。

从以上可以看出，根据现有技术，必须组装至少六个单独的部件，以制造具有集成的冷却系统的电池模块壳体。此外，在制造工艺期间必须结合不同类型的材料(塑料、铝等)。制造工艺通常是人工进行的；换句话说：它是耗时且成本密集型的。

此外，被容纳的电池模块通常整个地安装到其应用环境(例如电动车辆)中。因此，有缺陷的系统部件(例如有缺陷的电池模块)的更换需要拆卸整个电池模块壳体，并且首先移除其壳体。当壳体由大量部件组装时，即使是小的和/或便宜的系统部件的缺陷也于是会需要拆卸、更换电池模块以及重新安装电池系统的复杂过程。

因此，本发明的目的是克服或减少现有技术的缺点中的至少一些，并提供一种具有减少数量的部件的电池模块壳体和电池模块壳体系统，并且还允许减少在电池模块壳体和电池模块壳体系统中使用的材料类型的数量。因此，本发明的目的是提供一种与现有技术相比简化的制造工艺。这些目的通过根据独立权利要求的电池模块壳体和电池模块壳体系统以及用于制造该电池模块壳体系统的方法和用于将该电池模块壳体系统组装成电池模块壳体的方法来实现。

发明内容

现有技术的缺点中的一个或更多个可以通过如独立权利要求所公开的本发明的机构来避免或至少减少。

相对于上述现有技术，本发明包括以下的优点：

·没有不同的材料配对

·消除铝冷却器的复杂制造工艺

·减少组装步骤

·减少部件(ASM冷却器、密封件、冷却连接件)

·降低组装成本

本公开的实施方式试图至少在某种程度上解决现有技术中存在的问题中的至少一个。

综上所述，本发明具体地允许将冷却器集成在注塑成型的电池模块壳体底部中，允许去除铝冷却器的复杂制造工艺，并且允许将冷却器组装到壳体和冷却连接件并去除密封接口。

本发明的以下一般性的描述以及权利要求使用像“下部”、“上部”、“下侧”、“上侧”等的术语。这些术语仅用于将一个元件和另一元件区别开。特别是，它们并没有将本发明/所要求保护的主题限制在它(例如电池模块壳体系统，见下文)必须保持、定位、构建或组装的某个方向。换句话说，“下部元件”(例如下部、下侧等)也可以被命名为“第一元件”(例如第一部分、第一侧等)，并且类似地，“上部元件”(例如上部、上侧等)可以被命名为“第二元件”，而没有脱离本发明的范围。当然，同样可以将“下部元件”称为“第二元件”，将“上部元件”称为“第一元件”，或者选择任何其它术语，只要该术语保留不同元件的可区分性即可。

然而，选择这些术语以使得它们可以关于某个预定的方向(例如(虚拟的)Z轴)理解，其中Z轴定义朝上方向的取向。还可以考虑到，根据以下描述和权利要求的装置可以关于Z轴的取向进行描述，其中Z轴可以与重力场的方向相反地取向。这可以增加描述和权利要求的可理解性，但是不将所要求保护的主题限制为这样的取向。也就是，关于本发明/所要求保护的主题所描述的虚拟Z轴可以取向为任何任意方向，也就是，所述Z轴可以在与重力场相反的方向上取向，但是也可以在3维空间中的任何其它可能的方向上取向。

本发明的一个方面涉及一种用于冷却电池模块的电池模块壳体系统。电池模块壳体包括下部件和上部件。下部件包括板。该板具有上侧和下侧，该下侧关于该板与上侧相对。板的上侧可连接到上部件。具体地，板的上侧可以连接到上部件的底部片状材料(bottom tile)的下侧。该板还具有至少一个冷却剂入口和至少一个冷却剂出口。此外，包括冷却剂入口和冷却剂出口的板被一体地形成。上部件包括桶。该桶被配置用于容纳电池模块。桶具有底部片状材料，该底部片状材料具有上侧和下侧，该下侧关于该底部片状材料与上侧相对。底部片状材料的下侧可连接到板的上侧。此外，桶被一体地形成。板的上侧和/或底部片状材料的下侧形成为使得，当板的上侧连接到底部片状材料的下侧时，在板的上侧和底部片状材料的下侧之间形成腔体。板的上侧和/或底部片状材料的下侧可以具有凹部。该腔体形成液体密封的空腔，该空腔仅经由冷却剂入口和冷却剂出口可到达。

表述“一体地形成”在此上下文中将表示一体地形成的部件被整体地制作和制作成一体。

从以上可以看出，电池模块壳体系统(在下文也简称为“壳体系统”或简称为“系统”)包括两个部件(下部件和上部件)，其中这些部件的每个被一体地形成。此外，从上面可以得出，电池模块壳体系统可以处于两种状态：(i)“未连接状态”，即其中下部件和上部件未连接/未附接到彼此的状态，即其中下部件和上部件彼此分开，以及(ii)“连接状态”或等同地“组装状态”，即其中下部件和上部件连接或附接到彼此的状态，包括下部件和上部件被固定地连接到彼此的情况。具体地，壳体系统“处于连接状态”的表述是指系统的下部件和上部件彼此连接/附接从而在板的上侧与底部片状材料的下侧之间形成腔体的情况，其中腔体形成液体密封的空腔，该空腔仅经由冷却剂入口和冷却剂出口可到达。此外，在壳体系统如上所述处于“连接/组装状态”的情况下，该壳体系统也简称为“电池模块壳体”或简称为“壳体”。

在根据本发明的电池模块壳体系统的一个实施方式中，下部件通过注塑成型被整体地制造。

在根据本发明的电池模块壳体系统的一个实施方式中，上部件通过注塑成型被整体地制造。

在电池模块壳体系统的另一实施方式中，下部件由塑料或树脂制成。

在可选的实施方式中，上部件由塑料或树脂制成。

在电池模块壳体系统的优选实施方式中，添加剂被包括在上部件中，该添加剂适合于增加上部件的导热性。添加剂可以已经被添加到塑料颗粒，上部件可以在制造过程中用该塑料颗粒形成。期望地，特别是上部件的底部片状材料具有高的导热性，因为那样的话，热量可以容易地从接触底部片状材料的上侧或在底部片状材料的上侧附近的电池模块消散和/或传导到底部片状材料的下侧，当壳体系统处于组装状态时底部片状材料的下侧用作腔体的一个限制。然后，热量可以被存在于腔体中的冷却剂吸收并最终与冷却剂一起被排出。

根据电池模块壳体系统的一个实施方式，板的上侧和底部片状材料的下侧是完全重合的或实质上完全重合的。优选地，腔体具有平坦的形状并沿着底部片状材料的下侧延伸。然后，底部片状材料和腔体的公共表面具有最大尺寸，使得热量可通过其从底部片状材料的上侧传导到腔体(以及可能在其中的冷却剂)的表面被最大化。

在电池模块壳体系统的一个实施方式中，凹部形成在板的上侧上并由沿着板的上侧的边缘升起的壁(例如闭合壁)限制，其中该板的上侧经由该壁可连接到底部片状材料的下侧。该凹部提供一种在底部片状材料的下侧和板的上侧之间形成腔体的容易的方法。

在另一实施方式中，凹部形成在底部片状材料的下侧上并由沿着底部片状材料的下侧的边缘升起的壁(例如闭合壁)限制，其中底部片状材料的下侧经由壁可连接到板的上侧。

在可选的实施方式中，第一凹部形成在板的上侧上并由沿着板的上侧的边缘升起的第一壁(例如第一闭合壁)限制，第二凹部形成在底部片状材料的下侧上并由沿着底部片状材料的下侧的边缘升起的第二壁(例如第二闭合壁)限制，板和底部片状材料是可连接的使得第一壁和第二壁沿着它们的整个长度安置在彼此上。

在以上使用的术语“闭合壁”将表示沿闭合线或闭合曲线延伸的壁，即没有起点或终点的线或曲线，诸如圆圈。

在电池模块壳体系统的一个实施方式中，每个冷却剂入口包括在下部件的板中的入口通孔和形成在板的下侧的入口连接件，该入口连接件配置为连接到输送管道系统(例如软管或导管)，使得由输送管道系统输送的冷却剂通过入口通孔被引导到板的上侧。具有冷却剂入口的板的这样的设计简化了一体形成的下部件的制造。

相应地，每个冷却剂出口包括在下部件的板中的出口通孔和形成在板的下侧的出口连接件，该出口连接件配置为连接到排放管道系统(例如软管或导管)，使得冷却剂可以从板的上侧通过出口通孔引导到排放管道系统中。具有冷却剂出口的板的这样的设计进一步简化了一体形成的下部件的制造。

优选地，入口连接件和出口连接件中的每个被成形为在入口通孔和出口通孔中的相应通孔穿过板的位置形成在板的下侧上的销(pin)，该相应通孔进一步延伸穿过该销。销是一种提供用于连接管道系统(诸如软管或导管)的连接机构的简单方法。

在根据本发明的电池模块壳体系统的一个实施方式中，在板的上侧和底部片状材料的下侧中的至少一个上形成引导几何结构，该引导几何结构适于引导经由冷却剂入口流进腔体的冷却剂沿着至少一条路径到冷却剂出口。该路径可以具有多个分支、多个交叉点和/或多个旁路。这样的设计增加了冷却剂实际沿着底部片状材料的下侧流动的区域，即增加了用“新鲜”冷却剂(即用通过入口连接件新供应的冷却剂)对已加热的冷却剂的替换。

根据电池模块壳体系统的一实施方式，引导几何结构被进一步配置用于防止从冷却剂入口流动到冷却剂出口的冷却剂走从冷却剂入口到冷却剂出口的直线。

在电池模块壳体系统的一个实施方式中，在板的上侧和底部片状材料的下侧的至少一个上形成多个凸起，该多个凸起适于提高已组装的电池模块壳体系统(即电池模块壳体)的机械稳定性。具体地，在这样的设计中，提高了已组装的电池模块壳体系统的破裂压力性能，例如对抗破裂泄漏的机械稳定性。

因此，优选地，当电池模块壳体系统处于组装状态时，凸起至少位于电池模块壳体系统的腔体的中心。

根据电池模块壳体系统的优选实施方式，凸起形成在板的上侧和底部片状材料的下侧中的至少一个上。当电池模块壳体系统处于组装状态时，每个凸起延伸到腔体的相对侧。

在电池模块壳体系统的一个实施方式中，板的上侧和底部片状材料的下侧都是矩形形状。上部件包括在底部片状材料的上侧上升起的四个侧部片状材料(side tile)从而形成敞开的盒。

根据电池模块壳体系统的一个实施方式，下部件和上部件配置为通过焊接来连接。该焊接可以例如通过塑料焊接、镜面焊接、摩擦焊接或高频焊接进行。

根据电池模块壳体系统的另一实施方式，下部件和上部件处于连接状态，使得腔体形成在板的上侧与底部片状材料的下侧之间，其中该腔体形成液体密封的空腔，该空腔仅经由冷却剂入口(们)和冷却剂出口(们)可到达。换句话说，根据此实施方式，电池模块壳体系统已经被组装从而形成电池模块壳体。优选地，下部件和上部件的连接通过焊接(例如通过塑料焊接、镜面焊接、摩擦焊接或高频焊接)进行。

本发明的另一方面涉及一种用于制造上述电池模块壳体系统的方法，该方法包括以下步骤：

a)整体地(即一体地)制造所述系统的下部件，所述下部件包括板，所述板具有：上侧和下侧，所述下侧关于板与所述上侧相对，其中板的上侧被配置为连接到系统的上部件，并且板还具有至少一个冷却剂入口和至少一个冷却剂出口。具体地，板的上侧可以配置为连接到上部件的底部片状材料的下侧。

b)整体地(即一体地)制造所述系统的上部件，所述上部件包括桶，所述桶配置用于容纳电池模块，并且桶具有底部片状材料，所述底部片状材料具有上侧和下侧，所述下侧关于底部片状材料与所述上侧相对，其中底部片状材料的下侧配置为连接到板的上侧，使得腔体形成在板的上侧与底部片状材料的下侧之间，其中腔体形成液体密封的空腔，其仅经由冷却剂入口(们)和冷却剂出口(们)可到达。

在制造方法的优选实施方式中，一体地制造所述系统的下部件的步骤a)通过注塑成型来进行。可选地或同时，一体地制造所述系统的上部件的步骤b)通过注塑成型来进行。

本发明的另一方面涉及一种用于组装上述电池模块壳体系统的方法，即如上所述的用于将电池模块壳体系统从未连接状态转变为连接状态或组装状态的方法，或者换言之，用于将电池模块壳体系统组装成电池模块壳体的方法。该方法包括以下步骤：

a)连接电池模块壳体系统的下部件和上部件，使得腔体形成在下部件的板的上侧与上部件的底部片状材料的下侧之间。

这里，通过术语“腔体”，具体地液体密封的腔体或空腔可以被理解。

在组装方法的优选实施方式中，该方法还包括以下步骤：

b)将下部件焊接到上部件，例如通过塑料焊接、镜面焊接、摩擦焊接或高频焊接。

其中优选地所述焊接可以沿着预定的焊接线进行。焊接线可以位于下部件的板的上侧和上部件的底部片状材料的下侧中的至少一个的边缘上。

本发明的另一些方面可以由从属权利要求或以下的描述获悉。

综上所述，本发明是在两部件注塑成型的电池模块壳体系统中构建冷却剂通道，并通过现有技术的塑料焊接工艺(例如镜面焊接、摩擦焊接、高频焊接等)将这两个部件接合。所焊接的壳体部件形成腔体或空腔，冷却剂能够在其中循环。

为了增加上部件的热传导，在制造工艺期间，添加剂可以被添加在用于上部件的塑料颗粒中。

为了提高破裂压力性能，引导几何结构和附加焊接点还可以被设计并与上部件和下部件一起接合。

附图说明

通过参照附图详细描述示范性实施方式，特征对于本领域普通技术人员将变得明显。

图1A示出根据现有技术的电池模块壳体的示意性分解图；

图1B示出根据现有技术的电池模块壳体的示意性截面图；

图1C示出根据现有技术的电池模块壳体的示意性截面图，该截面垂直于图1B的截面；

图2A示出根据本发明的一实施方式的电池模块壳体的示意性分解图。同时，它是根据本发明的处于未组装状态的电池模块壳体系统的视图；

图2B示出根据本发明的一实施方式的电池模块壳体的分解图的一部分；

图3A示出根据本发明的一实施方式的电池模块壳体的示意性透视图。同时，它是处于组装状态的电池模块壳体系统的视图；

图3B示出根据本发明的一实施方式的电池模块壳体的示意性截面图。同时，它是处于组装状态的电池模块壳体系统的截面图；以及

图3C示出根据本发明的一实施方式的电池模块壳体的示意性截面图，该截面垂直于图3B的截面。同时，它是处于组装状态的电池模块壳体系统的截面图。

具体实施方式

现在将详细参照实施方式，其示例在附图中示出。将参照附图描述示范性实施方式的效果和特征及其实施方法。在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且省略多余的描述。如这里使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关联的所列项目的任何和所有组合。此外，当描述本发明的实施方式时，“可以”的使用涉及“本发明的一个或更多个实施方式”。

将理解，尽管术语“第一”和“第二”用于描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件和另一元件区别开。例如，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件，而没有脱离本发明的范围。

在本发明的实施方式的以下描述中，单数形式的术语可以包括复数形式，除非上下文另外清楚地指示。

还将理解的，术语“包括”或“包含”指定特性、区域、固定数量、步骤、工艺、元件、部件和其组合，但是不排除其它特征、区域、固定数量、步骤、工艺、元件、部件和其组合。

还将理解，当膜、区域或元件被称为在另一膜、区域或元件“之上”或“上”时，它可以直接在该另一膜、区域或元件上，或者也可以存在居间的膜、区域或元件。

这里，术语“上”和“下”根据Z轴来定义。例如，上盖位于Z轴的上部，而下盖位于Z轴的下部。在附图中，为了清楚起见，元件的尺寸可以被夸大。例如，在附图中，为了说明的目的，每个元件的尺寸或厚度可以被任意地示出，因此本发明的实施方式不应被解释为限于此。

通过参照以下对实施方式的详细描述和附图，本发明构思的特征及其实现方法可以被更容易地理解。在下文，将参照附图更详细地描述示例实施方式，在附图中相同的附图标记始终表示相同的元件。然而，本发明可以以各种不同的形式实施，并且不应被解释为仅限于这里示出的实施方式。相反，这些实施方式作为示例提供，使得本公开将是彻底和完整的，并将向本领域技术人员充分传达本发明的方面和特征。因此，对于本领域普通技术人员完全理解本发明的方面和特征而言不必要的工艺、元件和技术可以不被描述。除非另外地说明，否则在整个附图和书面描述中，相同的附图标记表示相同的元件，因此，将不重复其描述。在附图中，为了清楚起见，元件、层和区域的相对尺寸可以被夸大。

将理解，尽管这里可以使用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一元件、部件、区域、层或部分区别开。因此，以下描述的第一元件、部件、区域、层或部分可以被称为第二元件、部件、区域、层或部分，而没有脱离本发明的范围。

为了便于说明，这里可以使用空间关系术语诸如“在……之下”、“在……下面”、“下”、“之下”、“在……之上”、“上”等以描述一个元件或特征与另一个(些)元件或特征的如附图所示的关系。将理解，空间关系术语旨在涵盖除了附图中绘出的取向之外装置在使用或操作中的不同取向。例如，如果附图中的装置被翻转，被描述为在其它元件或特征“下方”或“下面”或“之下”的元件将于是取向在该其它元件或特征“之上”。因此，示例术语“在……下面”和“在……之下”可以涵盖上和下两种取向。装置可以另外地取向(例如旋转90度或处于其它取向)，这里使用的空间关系描述语被相应地解释。

将理解，当一元件或层被称为在另一元件或层“上”、“连接到”或“联接到”另一元件或层时，它可以直接在该另一元件或层上或直接连接到或联接到该另一元件或层，或者可以存在一个或更多个居间的元件或层。此外，还将理解，当一元件或层被称为在两个元件或层“之间”时，它可以是这两个元件或层之间的唯一的元件或层，或者还可以存在一个或更多个居间的元件或层。

这里使用的术语仅是为了描述特定实施方式的目的，而不旨在限制本发明。如这里所用的，单数形式“一”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另外清楚地指示。还将理解的，当在本说明书中使用时，术语“包括”和“包含”指定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或更多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或添加。如这里所用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关所列项目的任何和所有组合。诸如“……中的至少一个”的表述，当在一列元件之后时，修饰整列元件而不是修饰该列中的各个元件。

如这里使用的，术语“基本上”、“约”和类似术语被用作近似术语而不是程度术语，并且意在解释本领域普通技术人员将认识到的测量或计算值的固有偏差。此外，如果术语“基本上”与可使用数值表示的特征结合使用，则术语“基本上”表示以该值为中心的该值的±5％的范围。此外，当描述本发明的实施方式时，“可以”的使用是指“本发明的一个或更多个实施方式”。这里，术语“上”和“下”根据z轴来定义。例如，盖位于Z轴的上部，而接地板位于Z轴的下部。

除非另外地限定，否则这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)都具有本发明所属的领域内的普通技术人员通常理解的相同的含义。还将理解的，术语诸如在通用字典中定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术和/或本说明书的上下文中的涵义一致的涵义，而不应被解释为理想化或过度正式的意义，除非这里明确地如此限定。

图1A-图1C示出现有技术并且已经在上面描述。

图2A是根据本发明的一实施方式的电池模块壳体系统的分解图。同时，它是处于未组装状态(未连接状态)的电池模块壳体系统的视图。

壳体系统的上部件200形成为桶。该桶成形为具有底部片状材料260(参见图3B和图3C)以及四个侧部片状材料260a、260b、260c、260d的敞开的盒。上部件200例如由塑料或树脂整体地(即一体地)制造。在制造工艺期间，用于增加上部件200的材料的导热性的添加剂可以被添加到塑料颗粒中。一个或更多个电池模块5(参见图3C)可以被容纳在该桶中从而安置在底部片状材料260的上侧上。此外，壳体系统的下部件100形成为具有下侧100a和上侧100b的板，上侧100b关于该板与下侧100a相对。

板的上侧100b和底部片状材料260的下侧都具有矩形形状。此外，板的上侧100b与桶的底部片状材料260的下侧是完全重合的或至少实质上完全重合的。因此，这些表面在彼此连接时匹配，使得底部片状材料260的下侧的每个拐角安置于板的上侧100b的相应拐角上(参见图3A-图3C)。

两个连接件(入口连接件120a和出口连接件120b)附接到板的下侧100a，其分别允许连接软管或导管以供应冷却剂或排出冷却剂。板和连接件被一体地制造。

图2B可以看作是图2A的详细视图，然而其中，下部件100和上部件200之间的距离被扩大，从而使下部件100的板的上侧100b上的细节可见。在板的上侧100b上形成有凹部160，该凹部160几乎在上侧100b的整个表面上延伸，除了围绕凹部160的小的壁162之外。换句话说，小的壁162在板的边缘上升起在板的上侧100b上，使得其在垂直于所示的Z轴的任何方向(例如平行于板的上侧100b的任何方向)上包围/限制凹部160。

壁162和凹部160具有如下效果：当壳体系统的上部件200以上述方式连接到下部件100时，空腔或腔体300(参见图3B)形成在凹部160的区域中。腔体300在垂直于Z轴的方向上由壁162限制。在Z轴方向上，腔体300由上部件200的底部片状材料260的下侧限制。在与Z轴方向相反的方向上，腔体300由板的上侧100b限制。图3B和图3C中示出具有形成在下部件100和上部件200之间的腔体300的已组装电池模块壳体系统(即电池模块壳体)的两个截面图。底部片状材料260的下侧在壁162的区域中接触板的上侧100b。然而，底部片状材料260的下侧在腔体300的区域中(除了在一些实施方式中对于其中形成引导结构和/或焊接点的区域(参见下文)之外)不接触板的上侧100b。

为了能够向腔体300供应冷却剂，入口通孔122a布置在下部件100的板中。入口通孔122a位于入口连接件120a的位置并且还延伸穿过入口连接件120a。相应地，为了能够从腔体300排出冷却剂，出口通孔122b布置在下部件100的板中。出口通孔122b位于出口连接件120b的位置并且还延伸穿过出口连接件120b。

此外，为了使供应到腔体300的冷却剂沿着桶的底部片状材料260的下侧之下的最大区域流动，引导结构可以提供在腔体300中。在图2B所示的实施方式中，引导结构130提供在下部件100的板的上侧100b上。引导结构130在腔体300的内部形成不能被冷却剂渗透的壁。因此，所述壁引导冷却剂在腔体300内在由所述壁的结构(即由引导结构)预先限定的某些路径上流动。具体地，所述壁可以形成为防止从冷却剂入口通孔122a流出的冷却剂走直接路径到冷却剂出口通孔122b；这具有的优点是，底部片状材料260的下侧的被冷却剂流冷却的区域被最大化或至少被扩大。可以提供引导结构130的其它分支和交叉点，从而在底部片状材料260的下侧之下进一步引导冷却剂。

当一个或更多个电池模块5被容纳在上部件200的桶中时，底部片状材料260可能下垂或伸出到腔体300中。因此，腔体300的体积会减小和/或底部片状材料260会变形。底部片状材料260的变形会导致安置在其上的电池模块5之间的接触的减少，并且相应地导致从电池模块5经由底部片状材料260到腔体300以及最终到冷却剂的热耗散的减少。

为了防止底部片状材料260下垂或伸出到腔体300中，支撑结构可以被提供在腔体300的内部中。这些支撑结构被配置为在电池模块壳体系统的组装状态下在底部片状材料260安置在板上时除了壁162和/或在一些实施方式中的引导结构130之外支撑底部片状材料260。支撑结构可以被实现为焊接点140(参见下文)。这样，增加了壳体系统的总体机械稳定性，具体地，其破裂压力性能，例如对抗破裂泄漏的机械稳定性。

图3A示出根据本发明的电池模块壳体，即处于组装状态的电池模块壳体系统。该系统的上部件200被附接和连接到该系统的下部件100。该连接优选地是被固定的连接。这可以通过焊接实现，例如通过塑料焊接、镜面焊接、摩擦焊接或高频焊接实现。在一些实施方式中，该焊接沿着预定的焊接线170进行，该焊接线170沿着壁162布置在板的上侧100b上(参见图2B)。这样，该系统的下部件100和上部件200被固定且液体密封地合并在一起。为了进一步提高所组装的壳体系统的液体密封性，可以使用密封机构。此外，在一些实施方式中，下部件100和上部件200可以在用作支撑结构的焊接点140(参见上文)处焊接在一起，以进一步增加所组装的壳体系统的机械稳定性。

图3B示出(组装的)电池模块壳体系统(即根据本发明的一实施方式的电池模块壳体)的示意性截面图。在上部件200的底部片状材料260的下侧与下部件100的板的上侧之间形成腔体300。腔体300沿着该截面被焊接点140中断，在与所示出的截面的平面垂直的平面内冷却剂当然可以绕过焊接点140流动。穿过下部件100的板的入口通孔122a提供到腔体300的通道，用于冷却剂供应。入口通孔122a也延伸穿过布置在板的下侧上的入口连接件120a，从而为用于冷却剂供应的软管或导管提供连接机构。

最终，图3C示出根据本发明的一实施方式的电池模块壳体的截面图，该截面垂直于图3B的截面。此外，从这个角度来看，形成在上部件200的底部片状材料260的下侧与下部件100的板的上侧之间的腔体300是可见的，腔体300沿所示的截面被焊接点140中断。除了由具有入口通孔122a的入口连接件120a提供到腔体300的通道之外，还示出到腔体300的第二通道，其用作出口连接件120b。出口连接件120b包括穿过下部件100的板并提供到腔体300的通道以用于排出冷却剂的出口通孔122b。出口通孔122b也延伸穿过布置在板的下侧上的出口连接件120b，从而为用于冷却剂排出的软管或导管提供连接机构。

如特别是从图3B和图3C可见的，具有入口通孔122a的入口连接件120a和具有出口通孔122b的出口连接件120b与板一体地形成，从而形成被整体地制造的下部件。

因此，如参照一个或更多个示例实施方式所述，下部件100的上侧100b可以包括凹部160和围绕凹部160的壁162，使得下部件100的上侧100b可以经由该壁连接到底部片状材料260的下侧以在其间形成腔体300，但是本发明不限于此。例如，在另一些实施方式中，底部片状材料260的下侧可以包括凹部160和/或壁162，或者下部件100的上侧100b和底部片状材料260的下侧两者可以包括凹部和/或壁，使得下部件100可以经由下部件100的上侧100b的壁和底部片状材料260的下侧的壁连接到上部件200。

例如，更详细地，在一实施方式中，凹部160可以形成在下部件100的上侧100b上，并由沿着下部件100的上侧100b的边缘(例如边框)升起(例如延伸)的壁162限制(例如围绕)，下部件100的上侧100b可经由壁162连接到底部片状材料260的下侧。换句话说，下部件100的上侧100b可以包括凹部160和从下部件100的上侧100b突出并围绕凹部160的壁162，壁162沿着下部件100的上侧100b的边缘延伸并被配置为将下部件100的上侧100b连接到底部片状材料260的下侧。

在另一示例中，根据一实施方式，凹部可以形成在底部片状材料260的下侧上，并由沿着底部片状材料260的下侧的边缘(例如边框)升起(例如延伸)的壁限制(例如围绕)，底部片状材料260的下侧可经由该壁连接到下部件100的上侧100b。换句话说，底部片状材料260的下侧可以包括凹部(例如160)以及从底部片状材料260的下侧突出并围绕该凹部的壁(例如162)，该壁沿着底部片状材料260的下侧的边缘延伸并被配置为将底部片状材料260的下侧连接到下部件100的上侧100b。

在另一示例中，根据一实施方式，第一凹部可以形成在下部件100的上侧100b上并由沿着下部件100的上侧100b的边缘(例如边框)升起(例如延伸)的第一壁限制(例如围绕)。第二凹部可以形成在底部片状材料260的下侧上，并由沿着底部片状材料260的下侧的边缘(例如边框)升起(例如延伸)的第二壁限制(例如围绕)。下部件100和上部件200是可连接的，使得第一壁和第二壁沿着它们的整个(例如全部)长度安置在彼此上(例如，彼此接触)。换句话说，下部件100的上侧100b可以包括第一凹部(例如160)以及从下部件100的上侧100b突出并围绕第一凹部的第一壁(例如162)，第一壁沿着下部件100的上侧100b的边缘延伸，底部片状材料260的下侧可以包括第二凹部以及从底部片状材料260的下侧突出并围绕第二凹部的第二壁，第二壁沿着底部片状材料260的下侧的边缘延伸，下部件100和底部片状材料260被配置为经由第一壁和第二壁而彼此连接，使得第一壁和第二壁沿着它们的整个长度彼此接触。

尽管参照附图描述了本发明的一个或更多个示例实施方式，但是应当理解，这里描述的实施方式应当仅以描述性的含义来考虑，而不是为了限制的目的。因此，本领域普通技术人员将理解，在不脱离如所附权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可以修改本发明的各个方面和特征。

参考标记

Z 轴/箭头，用于提供参考方向和/或参考取向；箭头的尖端表示向上的方向

5 电池模块，包括几个电池单元

10 焊接的铝板

12a 入口软管

12b 出口软管

20 用于容纳电池模块的盒

22a 用于冷却剂供应的冷却连接件

22b 用于冷却剂排出的冷却连接件

30 腔体

70 凸起

100 下部件

100a 板的下侧

100b 板的上侧

120a 入口连接件

120b 出口连接件

122a 入口通孔

122b 出口通孔

130 引导结构

140 焊接点

160 凹部

162 壁

170 焊接线

200 上部件

260 上部件的底部片状材料

260a、260b、260c、260d 上部件的侧部片状材料

300 腔体

Claims (16)

1.一种用于冷却电池模块的电池模块壳体系统，所述电池模块壳体系统包括下部件和上部件；

其中所述下部件包括板，

所述板具有上侧和下侧，所述下侧关于所述板与所述上侧相对，其中所述板的所述上侧可连接到所述上部件；

所述板还具有至少一个冷却剂入口和至少一个冷却剂出口；

包括所述冷却剂入口和所述冷却剂出口的板被一体地形成；其中所述上部件包括桶，

所述桶被配置为容纳所述电池模块；

所述桶具有底部片状材料，所述底部片状材料具有上侧和下侧，所述下侧关于所述底部片状材料与所述上侧相对，其中所述底部片状材料的所述下侧可连接到所述板的所述上侧；

所述桶被一体地形成；其中所述板的所述上侧可连接到所述底部片状材料的所述下侧，使得腔体形成在所述板的所述上侧与所述底部片状材料的所述下侧之间，其中所述腔体形成液体密封的空腔，该空腔仅经由所述冷却剂入口和所述冷却剂出口可到达。

2.根据权利要求1所述的电池模块壳体系统，其中所述下部件通过注塑成型被整体地制造，和/或所述上部件通过注塑成型被整体地制造。

3.根据权利要求1或2所述的电池模块壳体系统，其中：

所述下部件由塑料或树脂制成；和/或

所述上部件由塑料或树脂制成，其中添加剂被包括在所述上部件中，所述添加剂适于增加所述上部件的导热性。

4.根据权利要求1所述的电池模块壳体系统，其中所述板的所述上侧和所述底部片状材料的所述下侧完全重合或实质上完全重合；并且

其中所述腔体具有平坦的形状并沿着所述底部片状材料的所述下侧延伸。

5.根据权利要求1所述的电池模块壳体系统，

其中凹部形成在所述板的所述上侧上并由沿着所述板的所述上侧的边缘升起的壁限制，并且其中所述板的所述上侧经由所述壁可连接到所述底部片状材料的所述下侧；或者

其中凹部形成在所述底部片状材料的所述下侧上并由沿着所述底部片状材料的所述下侧的边缘升起的壁限制，并且其中所述底部片状材料的所述下侧经由所述壁可连接到所述板的所述上侧；或者

其中第一凹部形成在所述板的所述上侧上并由沿着所述板的所述上侧的所述边缘升起的第一壁限制，第二凹部形成在所述底部片状材料的所述下侧上并由沿着所述底部片状材料的所述下侧的所述边缘升起的第二壁限制，所述板和所述底部片状材料是可连接的，使得所述第一壁和所述第二壁沿着它们的整个长度安置在彼此上。

6.根据权利要求1所述的电池模块壳体系统，其中：

每个冷却剂入口包括在所述下部件的所述板中的入口通孔和形成在所述板的下侧上的入口连接件，所述入口连接件被配置为连接到包括软管或导管的输送管道系统，使得通过所述输送管道系统输送的冷却剂穿过所述入口通孔被引导到所述板的所述上侧；并且

每个冷却剂出口包括在所述下部件的所述板中的出口通孔和形成在所述板的下侧上的出口连接件，所述出口连接件被配置为连接到包括软管或导管的排放管道系统，使得冷却剂能够从所述板的所述上侧穿过所述出口通孔被引导到所述排放管道系统；并且

其中所述入口连接件和所述出口连接件中的每个被成形为销，该销在所述入口通孔和所述出口通孔中的相应通孔穿过所述板的位置形成在所述板的所述下侧上，该相应通孔进一步延伸穿过所述销。

7.根据权利要求1所述的电池模块壳体系统，

其中在所述板的所述上侧和所述底部片状材料的所述下侧中的至少一个上形成引导几何结构，该引导几何结构适于引导经由所述冷却剂入口流入所述腔体中的冷却剂沿着至少一条路径到所述冷却剂出口，

其中所述路径具有多个分支、多个交叉点和/或多个旁路。

8.根据权利要求7所述的电池模块壳体系统，其中所述引导几何结构被配置用于防止从所述冷却剂入口流动到所述冷却剂出口的冷却剂走从所述冷却剂入口到所述冷却剂出口的直线。

9.根据权利要求1所述的电池模块壳体系统，

其中在所述板的所述上侧和所述底部片状材料的所述下侧中的至少一个上形成一个或更多个凸起，该凸起适于提高已组装的电池模块壳体系统的机械稳定性；

其中当所述电池模块壳体系统处于组装状态时，所述一个或更多个凸起至少位于所述电池模块壳体系统的所述腔体的中心。

10.根据权利要求9所述的电池模块壳体系统，其中当所述电池模块壳体系统处于组装状态时，形成在所述板的所述上侧和所述底部片状材料的所述下侧中的至少一个上的所述凸起延伸到所述腔体的相对侧。

11.根据权利要求1所述的电池模块壳体系统，其中所述板的所述上侧和所述底部片状材料的所述下侧都是矩形形状，并且其中所述上部件还包括在所述底部片状材料的所述上侧上升起的四个侧部片状材料从而形成敞开的盒。

12.根据权利要求1所述的电池模块壳体系统，其中所述下部件和所述上部件被配置为通过焊接连接，所述焊接包括塑料焊接、镜面焊接、摩擦焊接和高频焊接中的一种。

13.一种用于制造根据权利要求1至12中任一项所述的电池模块壳体系统的方法，所述方法包括以下步骤：

a)一体地制造所述电池模块壳体系统的下部件，所述下部件包括板，所述板具有：上侧和下侧，所述下侧关于所述板与所述上侧相对，其中所述板的所述上侧被配置为连接到所述电池模块壳体系统的上部件，并且所述板还具有至少一个冷却剂入口和至少一个冷却剂出口；

b)一体地制造所述电池模块壳体系统的所述上部件，所述上部件包括桶，所述桶配置用于容纳电池模块，并且所述桶具有底部片状材料，所述底部片状材料具有上侧和下侧，所述下侧关于所述底部片状材料与所述上侧相对，其中所述底部片状材料的所述下侧配置为连接到所述板的所述上侧，使得腔体形成在所述板的所述上侧与所述底部片状材料的所述下侧之间，其中所述腔体形成液体密封的空腔，该空腔仅经由所述冷却剂入口和所述冷却剂出口可到达。

14.根据权利要求13所述的方法，

其中一体地制造所述电池模块壳体系统的下部件的步骤a)通过注塑成型来进行；和/或

其中一体地制造所述电池模块壳体系统的上部件的步骤b)通过注塑成型来进行。

15.一种用于组装根据权利要求1至12中任一项所述的电池模块壳体系统的方法，该方法包括以下步骤：

a)连接所述电池模块壳体系统的所述下部件和所述上部件，使得腔体形成在所述下部件的所述板的所述上侧与所述上部件的所述底部片状材料的所述下侧之间。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述方法还包括以下步骤：

b)将所述下部件焊接到所述上部件，其中所述焊接包括塑料焊接、镜面焊接、摩擦焊接和高频焊接中的一种；

其中所述焊接沿着预定的焊接线进行，所述预定的焊接线位于所述下部件的所述板的所述上侧和所述上部件的所述底部片状材料的所述下侧中的至少一个的边缘上。

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