CN111430637A

CN111430637A - 电池系统

Info

Publication number: CN111430637A
Application number: CN202010018157.2A
Authority: CN
Inventors: C.沃尔; S.莫雷尔
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-01-09
Filing date: 2020-01-08
Publication date: 2020-07-17
Anticipated expiration: 2040-01-08
Also published as: DE102019200156A1; CN111430637B

Abstract

本发明涉及一种尤其是用于电动车辆的电池系统，包括：电池壳体（20），所述电池壳体具有基体（22）和盖（24）；至少一个布置在所述电池壳体（20）之内的电池模块，所述电池模块具有至少一个电池电芯；以及用于使至少一个电池电芯脱气的至少一个脱气通道（26）。在电池壳体（20）之内布置有至少一个结构元件（30），所述结构元件形成用于脱气的至少一个脱气通道（26），并且，所述结构元件与盖（24）连接，其中，盖（24）借助于结构元件（30）间接地紧固在基体（22）处。

Description

电池系统

技术领域

本发明涉及一种尤其是用于电动车辆的电池系统，所述电池系统包括：电池壳体，所述电池壳体具有基体和盖；至少一个布置在电池壳体之内的电池模块，所述电池模块具有至少一个电池电芯；以及用于使至少一个电池电芯脱气的至少一个脱气通道。

背景技术

未来将使用更多电驱动的机动车辆。在这种电动车辆中使用可充电电池，主要为了给电驱动装置供应电能。尤其是锂电池电芯适用于这些应用。锂电池电芯的特点尤其是高能量密度、热稳定性和极其低的自放电。

电动车辆的电池系统包括多个电池模块，所述电池模块又由多个电池电芯组成。电池模块由电池壳体包围。除了较高的碰撞安全性，电池壳体也提供了保护以防止与电池模块的导流部件非期望的接触。如果进行维修，则这只能在车间中由经过培训的专业人员完成。

通常，锂电池电芯也具有脱气开口。该脱气开口例如以爆裂阀的形式构型。在正常运行中关闭爆裂阀。在电池电芯过热的情况下打开爆裂阀，从而在电池电芯中产生的气体能够逸出。由此减小在电池电芯中的过压。

文件DE102012219784A1公开了一种具有多个电池电芯的电池模块。电池电芯在此并排布置，并且，分别具有排气口。此外，电池模块包括脱气通道，所述脱气通道由U形-型材轨道形成。U形-型材轨道具有多个裂口并且如此布置，使得裂口与电池电芯的排气口对准。脱气通道在此在背离电池电芯的侧上由印刷电路板封闭，所述印刷电路板借助于螺钉来紧固。

文件DE102015214181A1公开了一种具有多个电池电芯的电池模块以及一种多个电池模块的布置。电池模块在此具有脱气通道，所述脱气通道如此布置，使得通过爆裂阀从电池电芯中逸出的气体被引导到脱气通道中。多个电池模块在此并排布置并且形成模块组件，所述模块组件由框架保持。

文件DE102016110330 Al公开了一种具有壳体的车辆电池，在所述壳体中布置有多个电池模块。电池模块在此布置在盖板和底板之间。除了盖板和底板，壳体还包括多个平行延伸的横向载体，所述横向载体以帽子轮廓的形式构造。横向载体在此连接盖板和底板。

文件DE102009 043 858 A1公开了一种具有多个电池块的汽车电池系统，所述电池块分别具有多个电池电芯。电池电芯并排布置并且分别具有排出口。以U形-型材形式的排气通道在此如此布置，使得电池电芯的排出口通向所述的排气通道中。

发明内容

提出了一种尤其是用于电动车辆的电池系统。电池系统包括电池壳体，所述电池壳体具有基体和盖。此外，电池系统包括至少一个布置在电池壳体之内的电池模块。电池模块具有至少一个电池电芯。电池系统也包括用于使至少一个电池电芯脱气的至少一个脱气通道。

根据本发明，在电池壳体之内布置有至少一个结构元件，所述结构元件形成使至少一个电池电芯脱气的至少一个脱气通道。结构元件与电池壳体的盖连接。在此，盖借助于结构元件间接地紧固在电池壳体的基体处。形成脱气通道的结构元件也同时用于将盖紧固在电池壳体的基体处。

根据本发明的优选构型，至少一个结构元件借助于螺纹连接件紧固在盖处。螺纹连接件包括例如多个螺杆，所述螺杆固定在结构元件处，例如与结构元件焊接。螺杆突出穿过在盖中的、为此设置的钻孔。在盖背离结构元件的侧上，例如翼形螺母拧入到螺杆上。

有利地，通过松开所述的螺纹连接件（即，例如通过旋松并且移除翼形螺母），盖能够从电池壳体的基体上拆下。

根据本发明的有利扩展方案，在基体处紧固至少一个紧固轨道。紧固轨道在此被夹紧在电池壳体的至少一个结构元件和盖之间。紧固轨道因而也用于将盖紧固在电池壳体的基体处。

根据本发明的有利构型，至少一个紧固轨道借助于螺纹件紧固在电池壳体的基体处。通过松开螺纹件，因而紧固轨道能够从基体上拆下。这能够是有利的，如果应当从电池壳体中取出有缺陷的电池模块，所述有缺陷的电池模块直接布置在电池壳体的内壁处且在紧固轨道下方。

根据本发明的另一个有利构型，至少一个紧固轨道与电池壳体的基体材料锁合地连接。通过材料锁合的连接、尤其是紧固轨道与基体的焊接有利地提高了电池壳体的刚性。

优选地，紧固在电池壳体的基体处的至少一个紧固轨道与至少一个结构元件成直角地延伸，所述结构元件与电池壳体的盖连接。

根据本发明的有利构型，至少一个结构元件以U形-型材的形式构造。结构元件因而具有一个基腿和两个侧腿。侧腿优选平行地、彼此间隔开且与基腿成直角地延伸。在此，基腿连接两个侧腿。

优选地，以U形-型材的形式构造的结构元件如此与电池壳体的盖连接，使得基腿布置成背离所述盖。结构元件的侧腿因而贴靠在盖上，而基腿与盖间隔开。用于使至少一个电池电芯脱气的至少一个脱气通道因而由结构元件和盖形成。

也能够设想，至少一个结构元件以矩形管的形式构造。在这种情况下，结构元件的侧壁贴靠在电池壳体的盖上。用于使至少一个电池电芯脱气的至少一个脱气通道因而仅由结构元件形成。

根据本发明的优选构型，在以U形-型材的形式构造的结构元件的基腿中设置至少一个裂口。至少一个结构元件在此如此布置，使得至少一个裂口与至少一个电池电芯的脱气开口对准。从电池电芯中通过脱气开口排出的气体因而能够通过裂口流入到脱气通道中。

如果至少一个结构元件例如以矩形管的形式构造，则在结构元件的侧壁中设置至少一个裂口，所述侧壁背离电池壳体的盖地布置。至少一个结构元件也如此布置，使得至少一个裂口与至少一个电池电芯的脱气开口对准。从电池电芯中通过脱气开口排出的气体因而能够通过裂口流入到脱气通道中。

优选地，在至少一个结构元件中的至少一个裂口与和至少一个电池电芯的脱气开口之间设置密封件。因而确保了，从电池电芯中通过脱气开口排出的气体穿过裂口流入到脱气通道中并且没有侧向地流过结构元件。

发明优点

根据本发明的电池系统尤其是能够有利地使用在自主运行的穿梭车辆中。电池系统实现了相对快速、简单并且容易地更换布置在电池壳体中的电池模块。电池系统是特别容易操作的，并且，在故障情况下也可能快速地维修电池系统。电池壳体能够在没有专用工具的情况下打开。少量用手松开的螺纹件实现了快速的电池模块更换。在此，保持了电池壳体的稳定性。此外电池壳体是抗震动的。通过更换单个电池模块而非整个电池系统，仓储减小为电池模块而非整个电池系统。由此实现了简化的现场服务。脱气通道实现了电池电芯在故障情况下受控的脱气。由此不发生剩余的完好电池模块的污染。剩余的完好电池模块因而可直接使用并且不必更换。这导致有利的成本节省。可以良好地接触单个电池模块，以进行更换和视觉诊断。电池壳体尤其适用于棱柱形电池电芯，但是也适用于圆形电芯以及袋式电芯。电池系统适用于不同的结构变型，并且，能够在独立于在电池壳体中的电池模块的数目和电池壳体的尺寸的情况下使用。

附图说明

本发明的实施方式参照附图和以下描述来进一步阐述。

附图示出：

图1电池系统的电池壳体的示意性分解图；

图2图1的电池壳体的结构元件的示意性立体图；

图3电池系统的示意图；

图4电池系统的电池壳体的示意性立体图；

图5电池单元的示意性立体图；

图6根据第一替代实施方式的电池系统的电池壳体的示意性分解图；

图7根据第二替代实施方式的电池系统的电池壳体的示意性分解图；

图8图6和图7的电池壳体的结构元件的示意性立体图；

图9电池系统的示意性半透明俯视图；以及

图10另一个电池系统的示意性半透明俯视图。

具体实施方式

在本发明的实施方式的以下描述中，相同的或者类似的元件以相同的附图标记来表示，其中，在个别情况下省去了对这些元件的重复性描述。附图仅示意性地示出本发明的主题。

图1示出用于电动车辆的电池系统10的电池壳体20的示意性分解图。电池壳体20构造成棱柱形的、尤其是方形的，并且，具有基体22和盖24。盖24在此封闭单侧敞开的基体22。在电池壳体20中布置有多个电池模块5（在这里未示出），所述电池模块分别具有多个电池电芯2。

当前，在电池壳体20之内布置有两个结构元件30，所述结构元件与电池壳体20的盖24连接。结构元件30当前相同地构型并且彼此平行地延伸。结构元件30分别以U形-型材的形式构造。这种结构元件30在此具有一个基腿33和两个侧腿31、32，所述结构元件在图2中详细地示出。

结构元件30借助于螺纹连接件紧固在盖24处。为此，螺纹连接件包括多个螺杆37，所述螺杆固定在结构元件30处，例如与结构元件30焊接。螺杆37突出穿过在盖24中的、为此设置的钻孔28。在盖24背离结构元件30的侧上，在这里未示出的翼形螺母旋拧到螺杆37上。

以U形-型材的形式构造的结构元件30如此与电池壳体20的盖24连接，使得基腿33布置成背离盖24。结构元件30的侧腿31、32因而贴靠在盖24上，而基腿33与盖24间隔开。结构元件30中的每个与盖24一起分别形成脱气通道26以用于使布置在电池壳体20之内的电池电芯2脱气。

在基体22处紧固两个紧固轨道40。紧固轨道40当前借助于在这里未示出的螺纹件紧固在基体22处。通过松开该螺纹件，紧固轨道40因而能够从基体22上拆下。紧固在基体22处的紧固轨道40与结构元件30成直角地延伸，所述结构元件与盖24连接。紧固轨道40与结构元件30一样也用于将盖24紧固在基体22处。

在开始将盖24安装在基体22上时，翼形螺母被拧到螺杆37上，但是尚未拧紧。结构元件30因而仅与盖24松弛地连接。紧固轨道40借助于螺纹件紧固在基体22上。

在安装时，首先如此倾斜地朝向基体22引导盖24，使得两个紧固轨道40中的一个到达结构元件30和盖24之间。随后，盖24翻转并且平放到基体22上。然后，将盖24朝向两个紧固轨道40中的另一个的方向推动，其中，两个紧固轨道40中的另一个也到达结构元件30和盖24之间。

随后，旋紧翼形螺母。由此，结构元件30借助于螺杆37和翼形螺母来紧固在盖24处。紧固轨道40在此夹紧在结构元件30和盖24之间。

盖24因而借助于结构元件30和紧固轨道40紧固在基体22处。通过松开所述的螺纹连接件（即，例如通过旋松并且移除翼形螺母），盖24能够从电池壳体20的基体22上拆下。

紧固轨道40中的每个具有轨道宽度a。在两个紧固轨道40之间形成安装开口，所述安装开口由盖24封闭。紧固在盖24处的结构元件30伸入到所述的安装开口中。安装开口具有安装宽度b。

在基体22的侧处分别引入通道开口45，所述通道开口与结构元件30对准。在这里未示出的适配器与结构元件30连接并且突出穿过通道开口45，使得脱气通道26延长并且穿过通道开口45从电池壳体20中伸出。

图2示出在图1中所示出的电池壳体20的结构元件30的示意性立体图。如已经提到的，结构元件30具有一个基腿33以及第一侧腿31和第二侧腿32。第一侧腿31和第二侧腿32平行地、彼此间隔开且与基腿33成直角地延伸。基腿33连接第一侧腿31和第二侧腿32。

在结构元件30的基腿33处固定螺杆37。螺杆37沿着两个侧腿31、32延伸并且突出于其。在基腿33中此外引入多个裂口35。裂口35能够分别以圆形孔的形式构造。结构元件30具有长度c，所述长度对应于安装宽度b和轨道宽度a的总和。

图3示出用于电动车辆的电池系统10的示意图。电池系统10包括在图1中所示出的电池壳体20的变型，所述电池壳体构造成方形的并且具有基体22和盖24。盖24在此在这里未示出的视图中被移除。螺纹连接件的螺杆37和翼形螺母也未示出。

在电池壳体20内并排布置多个、当前为三个电池模块5。电池模块5中的每个具有多个、当前为十个电池电芯2，所述电池电芯也并排布置。电池电芯2当前构造成方形的。电池模块5当前也构造成方形的。

电池电芯2中的每个都具有负极端子11和正极端子12。在端子11、12之间施加电芯电压。通过端子11、12电池电芯2能够充电和放电。端子11、12当前安装在电池电芯2的同一侧处。

在端子11、12之间设置脱气开口15，所述脱气开口例如以爆裂阀的形式构型。在电池电芯2的正常运行中关闭爆裂阀。在电池电芯2过热的情况下打开爆裂阀。由此在电池电芯2中产生的气体能够通过脱气开口15逸出，并且，减小在电池电芯2中的过压。

当前设置三个结构元件30，所述结构元件如此布置，使得裂口35与电池电芯2的脱气开口15对准。从电池电芯2中通过脱气开口15排出的气体因而能够通过裂口35流入到脱气通道26中。在结构元件30中的裂口35和电池电芯2的脱气开口15之间分别布置在这里未示出的密封件。

结构元件30突出到紧固轨道40的下方。电池模块5当前没有突出到紧固轨道40的下方。如果盖24与结构元件30一起从基体22上取下，则能够从电池壳体20中通过安装开口取出有缺陷的电池模块5。

也能够设想，一些或者所有电池模块5突出到紧固轨道40的下方。在这种情况下，紧固轨道40能够通过松开螺纹件而从基体22上拆下，从而扩大安装开口。然后能够从电池壳体20中通过如此扩大的安装开口取出有缺陷的电池模块5。

图4示出电池系统10的电池壳体20的示意性立体图。在电池壳体20的侧处分别引入通道开口45，脱气通道26穿过所述通道开口突出。因而，气体能够通过脱气通道26和通道开口45从电池壳体20逸出。

图5示出电池单元7的示意性立体图，所述电池单元具有多个、当前为四个电池系统10，所述电池系统分别具有电池壳体20。每两个电池系统10如此布置，使得它们的脱气通道26彼此对准。

脱气通道26通入侧向布置的连接通道50。连接通道50分别与转送通道52连接。转送通道52 与公共的添加通道54连接，所述添加通道在这里具有未示出的开口，气体能够通过所述开口逸出。也能够省去添加通道54。在这种情况下，转送通道52具有开口，气体能够通过所述开口逸出。

图6示出根据第一替代实施方式的电池系统10的电池壳体20的示意性分解图。电池壳体20构造成棱柱形的、尤其是方形的，并且，具有基体22和盖24。盖24在此封闭单侧敞开的基体22。在电池壳体20之内布置有在这里未示出的电池模块5，所述电池模块具有多个电池电芯2。

在电池壳体20之内布置有结构元件30，所述结构元件30与电池壳体20的盖24连接。结构元件30在此与盖24材料锁合地连接、尤其是焊接。结构元件30以U形-型材的形式构造。这种结构元件30在此具有一个基腿33和两个侧腿31、32，在图8中详细地示出所述结构元件。

以U形-型材的形式构造的结构元件30如此与电池壳体20的盖24连接，使得基腿33布置成背离盖24。结构元件30的侧腿31、32因而贴靠在盖24上，而基腿33与盖24间隔开。结构元件30与盖24一起形成用于使布置在电池壳体20之内的电池电芯2脱气的脱气通道26。

在盖24处安装紧固夹片61，所述紧固夹片分别具有紧固钻孔62。在基体22处设置安装钻孔63。在安装时，首先将盖24放置到基体22上。此后，对准紧固钻孔62与安装钻孔63。随后，在这里未示出的螺钉被引导穿过紧固钻孔62和安装钻孔63，并且借助于在这里未示出的螺母被拧紧。盖24由此紧固在基体22处。

基体22具有安装开口，所述安装开口由盖24封闭。紧固在盖24处的结构元件30伸入到所述的安装开口中。安装开口具有安装宽度b。

在基体22的侧处引入通道开口45，所述通道开口与结构元件30对准。在这里未示出的适配器与结构元件30连接并且突出穿过通道开口45，使得脱气通道26延长并且穿过通道开口45从电池壳体20中伸出。

图7示出根据第二替代实施方式的电池系统10的电池壳体20的示意性分解图。电池壳体20构造成棱柱形的、尤其是方形的，并且，具有基体22和盖24。盖24在此封闭单侧敞开的基体22。在电池壳体20中布置有三个电池模块5（在这里未示出），所述电池模块分别具有多个电池电芯2。

在电池壳体20之内布置三个结构元件30，所述结构元件与电池壳体20的盖24连接。结构元件30在此与盖24材料锁合地连接、尤其是焊接。构元件30分别以U形-型材的形式构造。这种结构元件30在此具有一个基腿33和两个侧腿31、32，在图8中详细地示出所述结构元件。

以U形-型材的形式构造的结构元件30如此与电池壳体20的盖24连接，使得基腿33布置成背离盖24。结构元件30的侧腿31、32因而贴靠在盖24上，而基腿33与盖24间隔开。结构元件30与盖24一起形成用于使布置在电池壳体20之内的电池电芯2脱气的三个脱气通道26。

图8示出在图6和图7中示出的电池壳体20的结构元件30的示意性立体图。如已经提到的，结构元件30具有一个基腿33以及第一侧腿31和第二侧腿32。第一侧腿31和第二侧腿32平行地、彼此间隔开且与基腿33成直角地延伸。基腿33连接第一侧腿31和第二侧腿32。

在基腿33中此外引入多个裂口35。裂口35能够分别以圆形孔的形式构造。结构元件30具有长度c，所述长度对应于电池壳体20的安装宽度b。

图9示出用于电动车辆的电池系统10的示意性半透明俯视图。电池系统10包括在图6中所示出的电池壳体20，所述电池壳体构造成方形的并且具有基体22和盖24。盖24在此在这里示出的视图中是透明的。穿过紧固钻孔62和安装钻孔63突出的螺钉和配属的螺母未示出。

在电池壳体20之内布置电池模块5。电池模块5与在图3中所示出的电池模块5一样构型，并且，具有多个电池电芯2。结构元件30如此布置，使得裂口35与电池电芯2的脱气开口15对准。从电池电芯2中通过脱气开口15排出的气体因而能够通过裂口35流入到脱气通道26中。在结构元件30中的裂口35和电池电芯2的脱气开口15之间分别布置有在这里未示出的密封件。

如果盖24与结构元件30一起从基体22上取下，则能够从电池壳体20中通过安装开口取出有缺陷的电池模块5。

图10示出用于电动车辆的另一个电池系统10的示意性半透明俯视图。电池系统10包括在图7中所示出的电池壳体20，所述电池壳体构造成方形的并且具有基体22和盖24。盖24在此在这里未示出的视图中是透明的。穿过紧固钻孔62和安装钻孔63突出的螺钉和配属的螺母未示出。

在电池壳体20之内并排布置有三个电池模块5。电池模块5中的每一个与在图3中所示出的电池模块5一样构型，并且，具有多个电池电芯2。结构元件30如此布置，使得裂口35与电池电芯2的脱气开口15对准。从电池电芯2中通过脱气开口15排出的气体因而能够通过裂口35流入到脱气通道26中。在结构元件30中的裂口35和电池电芯2的脱气开口15之间分别布置有在这里未示出的密封件。

本发明不限于在这里所描述的实施例及其中强调的方面。相反，在通过权利要求所说明的范围之内多个变型是可能的，所述变型在技术人员行为的框架中。

Claims

1.尤其是用于电动车辆的电池系统（10），包括

电池壳体（20），所述电池壳体具有基体（22）和盖（24），

至少一个布置在所述电池壳体（20）之内的电池模块（5），所述电池模块具有至少一个电池电芯（2），以及

用于使所述至少一个电池电芯（2）脱气的至少一个脱气通道（26），

其特征在于，

在所述电池壳体（20）之内布置有至少一个结构元件（30），所述结构元件形成用于脱气的至少一个脱气通道（26），并且，所述结构元件与所述盖（24）连接，其中，所述盖（24）借助于所述结构元件（30）间接地紧固在所述基体（22）处。

2.根据权利要求1所述的电池系统（10），其特征在于，

所述至少一个结构元件（30）借助于螺纹连接件紧固在所述盖（24）处。

3.根据权利要求2所述的电池系统（10），其特征在于，

通过松开所述螺纹连接件，所述盖（24）能够从所述基体（22）上拆下。

4.根据前述权利要求中任一项所述的电池系统（10），其特征在于，

在所述基体（22）处紧固至少一个紧固轨道（40），所述紧固轨道被夹紧在所述至少一个结构元件（30）和所述盖（24）之间。

5.根据权利要求4所述电池系统（10），其特征在于，

所述至少一个紧固轨道（40）借助于螺纹件紧固在所述基体（22）处。

6.根据权利要求4所述的电池系统（10），其特征在于，

所述至少一个紧固轨道（40）与所述基体（22）材料锁合地连接。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的电池系统（10），其特征在于，

所述至少一个紧固轨道（40）与所述至少一个结构元件（30）成直角地延伸。

8.根据前述权利要求中任一项所述的电池系统（10），其特征在于，

所述至少一个结构元件（30）以U形-型材的形式构造并且具有一个基腿（33）和两个侧腿（31、32）。

9.根据权利要求7所述的电池系统（10），其特征在于，

所述基腿（33）布置成背离所述盖（24）。

10.根据权利要求8所述的电池系统（10），其特征在于，

在所述基腿（33）中设置至少一个裂口（35），其中，所述至少一个结构元件（30）如此布置，使得所述至少一个裂口（35）与所述至少一个电池电芯（2）的脱气开口（15）对准。

11.根据权利要求所述的10电池系统（10），其特征在于，

在所述至少一个裂口（35）和所述至少一个电池电芯（2）的所述脱气开口（15）之间设置密封件。