CN111492500A - 电动汽车的电池装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于电动汽车的电池装置(10)，其具有包含大量单独电池单元(22)的至少一个电池模组(20)，其中，电池模组(20)具有模组壳体(24)，模组壳体(24)至少部分填充以调温液体用于电池单元(22)的调温并且具有初级密封装置(26)防止调温液体从模组壳体(24)溢出，其中，电池模组(20)还容纳在外壳(30)的模组室(32)内，其具有次级密封装置(36)防止调温液体从外壳(30)溢出。

Description

电动汽车的电池装置
技术领域
本发明涉及一种电动汽车的电池装置、用于这种电池装置的外壳以及这种电池装置的安装方法。
背景技术
电动汽车在本发明意义下可以理解为这样的汽车，它们可具有电池装置，以将存储在其内的电能至少部分转化为驱动力。在此可以是纯电动汽车，然而也可以是所谓的插电式混合动力汽车或具有增程器的汽车。为了给驱动器提供电池功率或者说电功率，电池装置应当保持在预定的温度窗口内。可能与外部温度有关或由于电池装置使用时发热产生的过低温度或过高温度可能阻碍功率输出或者甚至损坏电池装置。在已知电池装置中因而总是设置调温装置，其可借助调温液体为加热电池装置而将热量导入电池装置内或为冷却电池装置而将热量从电池装置引出。
已知解决方案的缺点是，必须很费力才能确保调温液体不会以不期望的方式从电池装置溢出。已知解决方案的电池装置通常是装有大量单独电池单元的电池模组形式的。通常，多个这种电池模组与电池装置并联或相叠连接。这导致对于引入调温液体而言连接相当复杂。电池单元之间的单独部分和电池模组层之间以及相邻电池模组之间的单独部分应当针对跨接调温液体进行密封，以防止调温液体不期望地溢出。这导致一方面必须在单独相邻组件之间的相应焊接位上安装大量密封机构。另一方面必须特别精准地制造单独部分的壳体组件，以便可与相应密封机构互相协调满足公差精度的高要求，进而确保具有更高安全性的期望的密封性能。在安装这种电池装置时关于精度和安全性的高复杂度也是必须的，以便能确保期望的密封，防止调温液体溢出。
发明内容
本发明任务是至少部分克服前述缺点。本发明任务尤其可以廉价和简单方式确保安全性较高的密封，防止调温液体溢出。
所提出的任务通过具有权利要求1的特征的电池装置、具有权利要求11的特征的外壳以及具有权利要求12的特征的方法解决。本发明其他特征和细节由从属权利要求、说明书以及附图得到。在此，结合本发明电池装置所述的特征和细节当然也适用于与本发明外壳以及本发明方法组合，反之亦然，从而关于各发明方面的公开内容始终可彼此参引。
本发明设计了一种电动汽车的电池装置。为此，电池装置具有包含大量单独电池单元的至少一个电池模组。所述电池模组还配有模组壳体，所述模组壳体被至少部分填充以调温液体，用于所述电池单元的调温。模组壳体优选完全或大致完全填充调温液体。此外，模组壳体具有初级密封装置，防止调温液体从模组壳体溢出。电池模组还容纳在外壳的模组室内，其具有次级密封装置防止调温液体从外壳溢出。
从电池装置的已知解决方案出发，现在此处规定两级式或两部分锁定式密封系统。在已知解决方案中，大量单独密封机构已经在电池模组的模组壳体上提供初级密封装置，而现在根据本发明，该初级密封装置被补充以次级密封装置。次级密封装置在此可以明显更简单和更廉价地构成，这是因为它们不再必须在单独电池模组之间的大量单独焊接位或者接触位上、在单独电池单元之间和/或在电池模组的各层之间提供，而是相反，仅需提供简单几何形状外壳的密封。
在已知解决方案中，需要各个单独焊接位以高安全性提供期望的密封功能。在本发明解决方案中，现在当单独的这种焊接位损坏，也就是初级密封装置的一个位置出现问题时，仍有效地阻止调温液体溢出到外部环境中，这是因为通过简单廉价提供的外壳次级密封装置阻挡这种溢出到外部环境的情况。外壳从液体密封角度看，当初级密封装置失灵时用于截留调温液体。优选仅当初级密封装置已无法起作用或无法完全起作用时，次级密封装置才投入使用。
通过本发明电池装置的两级式密封系统可以获得大量优点。一方面，防止调温液体从电池装置溢出的安全性明显提高，这是因为通过次级密封装置提供了附加的阻拦，防止这种溢出情况。此外可以实现简单且廉价地设计初级密封装置的单独密封机构或者可以更快速和以较低安全成本确保相应安装步骤。针对基于降低对初级密封装置的密封机构的质量要求而发生泄漏或局部泄漏(例如调温液体溢出滴入外壳)的情况，由于次级密封装置的存在而有效避免了这种调温液体不期望地溢出至外部环境。
在此还应当指出，不仅初级密封装置自身，而且也可以更简单且更廉价地在模组壳体上提供相关密封面和对应密封面。这尤其是基于这样的事实，即，由于降低制造要求而降低对模组壳体的单独组件的公差精度的要求是必要的。除了降低制造复杂度之外，这还导致相应也降低了制造成本。
在此，相应密封装置可以“正如与相应壳体的结构设计成统一整体式结构那样地”具有单独独立的部件(例如独立的密封机构)。
调温液体在本发明意义下可以理解为：能够将热量输入电池装置进入电池模组或离开电池模组从电池装置输出的各种液体。在此，相应功能与用于已知电池装置的已知调温装置相同。
有利地，在本发明电池装置中，至少一个电池模组和外壳的内壁之间构成自由空间，其至少部分尤其是完全或大致完全被填充以驱赶材料。通常，外壳大于容纳在其内的电池模组。为了能确保简单且轻松地或者说不卡滞地将至少一个电池模组装入模组室，通常设置间隙空间，其在装入至少一个电池模组之后在模组壳体和外壳内壁之间构成自由空间。在本发明的该实施方式中，这种自由空间现在被填充以驱赶材料。可以理解为，在初级密封装置泄漏情况下，驱赶材料填满自由空间并且以及其他现有空闲容积，进而调温液体不能流出至这种自由空间。换而言之，在泄漏情况下，驱赶材料排挤溢出的调温液体，或能直接阻止其进入到外壳中的变小的自由空间。这在泄漏情况下导致与存在这种自由空间情况相比，从模组壳体排出明显更少的调温液体。在泄漏情况下从模组壳体排出的调温液体越少，电池模组内的调温功能继续获得高效率的安全性就越高。在此优选的是，将自由空间降至最小，也就是驱赶材料完全或大致完全填满自由空间。
前述段落的一个实施方式优点在于，在电池装置中，驱赶材料具有泡沫材料，尤其具有至少部分密闭的泡沫孔隙。泡沫材料具有多个优点。一方面，泡沫材料尤其可以简单且廉价地装入自由空间。优选装入能发泡的液体，其在装入之后例如通过活化或化学反应而发泡。因而自由空间有效地通过作为驱赶材料的泡沫材料而被封闭，并且尤其是以密闭方式填满泡沫孔隙。应用具有密闭泡沫孔隙的泡沫材料导致调温液体无法在泄漏情况下进入这种密闭的泡沫孔隙。然而由于这种密闭式的泡沫孔隙是内部中空构成的，所以应用这种泡沫可以实现较高驱赶效果与驱赶材料的轻质之组合，进而实现与电池装置的轻重量之组合。
同样也可以想到的是，在本发明电池装置中，驱赶材料具有液体，尤其是调温液体。不言而喻，也可以将单独电池装置的不同驱赶材料彼此组合。应用调温液体作为驱赶材料允许降低复杂度，这是因为在制造过程中不必针对驱赶材料采用附加材料。在泄漏情况下，作为驱赶材料的调温液体和已溢出的调温液体之间的同一性导致，可以绝对安全地避免若干液体之间的化学反应。在此有利的是，可能的肋件或流动干扰器确定作为驱赶材料的流动性并且避免不期望的“游动”。尤其可以实现液体简单且廉价地进入自由空间。
其他优点在于，在本发明电池装置中，驱赶材料具有固体材料，尤其是粒状材料形式。粒状材料在此例如可以是能呈颗粒状的固体，该固体材料可以这种方式也简单廉价地进入自由空间。这种固体材料优选可以具有多孔，例如密闭形式的孔，以便在自重很小的情况下提供较高的驱赶作用，如已经结合泡沫材料详细阐述的那样。
优点同样在于，在本发明电池装置中，外壳至少是两部分式的并且具有包含连接部分的容槽部以及包含对应连接部分的盖部。在此，至少一个电池模组容纳在容槽部内，盖部通过其对应连接部分与连接部分液密相连。外壳的这种多部分式设计导致简单且廉价的制造可能性。外壳的各组件可以简单地例如借助注塑成型工艺尤其由塑料材料制成。对于安装而言，容槽部可以直接用于容纳至少一个电池模组，从而可以在一定程度上在尚待封闭的模组室内确保预先固定或者说预先定位。通过借助盖部封闭模组室不仅提供机械锁定，而且同时也确保了用于构造次级密封装置的液密连接。
在根据前述段落的电池装置中，有利的情况是，容槽部具有密封面，而盖部具有对应密封面，它们彼此处于液密接触下，尤其是通过独立的密封机构。这确保了：独立于连接部分和对应连接部分之间的连接，可以提供次级密封装置的期望的密封功能。尤其借助独立的密封机构可以在外壳的单独组件的制造中实现更小的公差要求。
有利情况还在于，在两个前述段落的电池装置中，连接部分与对应连接部分可逆地或不可逆地相连。这种连接例如可以通过粘接、焊接或不可逆的卡接来提供。因而可以通过不可逆(尤其液密)的连接在此以简单、廉价且尤其是与连接功能的功能组合地提供次级密封装置的密封功能。
以下情况可实现另一优点，在本发明电池装置中，外壳具有至少一个功能通道，用于将至少一个功能机构引入该外壳的模组室，尤其是如下的至少其中一个功能机构：
-通向至少一个电池模组的电连接线路，
-通向至少一个电池模组的调温液体用液体管路，
-通向至少一个电池模组的数据线。
前述内容为非排他列举。为不影响电池装置功能，可针对各功能入口而提供功能通道。为避免其成为外壳内的薄弱点，该功能通道优选也装有次级密封装置，从而尽管引入电连接线路、液体管路、数据线等线路，而仍然提供密封，防止调温液体从外壳不期望地溢出。
有利情况还在于，在本发明电池装置中，外壳至少在局部机械稳定地构成。不同于同样原则上可行的柔性和/或弹性的、优选类似皮肤的设计方式，这导致作为附加功能也提供单独电池模组的机械稳定性或者说机械保护。这还通过如下方式得到增强，即，由所采用的驱赶材料造成的相应机械阻尼效果附加提供电池模组的保护功能。
本发明的另一主题是本发明电池装置的外壳，所述外壳具有内壁，其包围用于容纳至少一个电池模组的模组室。所述内壁或外壳被密封防止调温液体从外壳溢出。因而本发明外壳带来与结合本发明电池装置所详述的优点相同的优点。
本发明另一主题是本发明电池装置的安装方法，所述方法具有下列步骤：
-将至少一个电池模组装入根据本发明的外壳的模组室,
-液密地封闭模组室防止调温液体从外壳溢出。
通过构造本发明电池装置，本发明方法带来与结合本发明电池装置所详述的优点相同的优点。
本发明方法还可以进一步发展，即，封闭模组室之前，在外壳内壁和至少一个电池模组之间的、仍存在的自由空间至少部分被填充以驱赶材料。关于驱赶材料和优点同样已结合电池装置的相应实施方式详述。
附图说明
本发明其他优点、特征和细节由如下说明书、结合附图的本发明实施例详细说明。在此，权利要求和说明书中阐述的特征相应自身单独地或任意组合地都是发明重要部分。附图示意性示出：
图1是在第一安装步骤中的本发明电池装置的实施方式，
图2是另一安装步骤中的图1的实施方式，
图3是结束安装之后的图1和图2的实施方式，以及
图4是本发明电池装置的另一实施方式。
具体实施方式
结合图1至图3示出用于制造根据本发明的电池装置10的本发明方法。图1中可知,设置多部分式构成的外壳10的容槽部50。容槽部50已经限定了外壳30的容纳室32的大部分。现在可以将电池模组20从上方沿箭头方向(根据图1)装入该模组室32。
图1也可以清楚了解,此处所示的电池模组20配备有模组壳体24。在此，模组壳体24包围大量单独的电池单元22，它们按照从左至右安置在单独层内的方式彼此分隔地相连或者说安置。为了确保安置在模组壳体24之内的用于单独电池单元22调温的调温液体不会溢出，在这些层之间的各焊接位上以及在模组壳体24的端点上，安置初级密封装置26的各密封元件。图1示意性示出模组壳体24末端的左右侧相应位置以及示例性地在这些电池单元22的右侧和倒数第二个层之间的焊接位。不言而喻，也在所有其他焊接位设置相应密封机构，用于构成初级密封装置26。
将电池模组20装入就位之后，如图2所示，在电池模组20和外壳30的内壁34之间的左侧和右侧保留自由空间F。该自由空间F现在将被填满驱赶材料40，如随后在图3和图4中进一步阐述的那样。
为了进一步构成次级密封装置36，在该实施方式中，独立的密封机构70在容槽部50的密封面54上安置在连接部分52的旁边。接着，模组室32可以如此封闭，即，现在从上方沿箭头方向安装盖部60。图3例如示出该过程的结束。盖部60现在已安装并且封闭模组室32，在该模组室内，不仅电池模组20而且左右侧也都填满或者装入了驱赶材料40，在此优选呈泡沫孔隙至少部分密闭的泡沫材料形式。外壳30借此被封闭并且在左右侧按照不可逆转方式在连接部分52和对应连接部分62之间封闭。为了能够确保次级密封装置36的密封效果，在此附加地通过相应挤压而向密封机构70施加期望的密封力。
图4是本发明电池装置10的另一实施方式。从图3的实施方式出发，仍存在于上方的自由空间F被配备驱赶材料40。此外，在外壳30的容槽部50的右侧可以看到呈两个功能通道38形式的通道，用以引入或导入介质、数据或电力。次级密封装置36优选也在该功能通道38上延伸，从而在此也确保了有效密封，防止调温液体不期望地从外壳30溢出。
实施方式的前述内容仅在示例范围内说明了本发明。不言而喻，这些实施方式的单独特征只要技术方面有意义可彼此自由组合，而不会偏离本发明范围。
附图标记
10 电池装置
20 电池模组
22 电池单元
24 模组壳体
26 初级密封装置
30 外壳
32 模组室
34 内壁
36 次级密封装置
38 功能通道
40 驱赶材料
50 容槽部
52 连接部分
54 密封面
60 盖部
62 对应连接部分
64 对应密封面
70 密封机构
F 自由空间

Claims (13)

1.一种电动汽车的电池装置(10)，其具有包含大量单独电池单元(22)的至少一个电池模组(20)，其中，所述电池模组(20)具有模组壳体(24)，所述模组壳体(24)至少部分填充有调温液体用于所述电池单元(22)的调温并且具有初级密封装置(26)防止所述调温液体从所述模组壳体(24)溢出，其中，所述电池模组(20)还容纳在外壳(30)的模组室(32)内，所述外壳(30)具有次级密封装置(36)防止所述调温液体从所述外壳(30)溢出。
2.根据权利要求1所述的电池装置(10)，其特征在于，在所述至少一个电池模组(20)和所述外壳(30)的内壁(34)之间构成自由空间(F)，所述自由空间(F)至少部分尤其是完全或大致完全被填充以驱赶材料(40)。
3.根据权利要求2所述的电池装置(10)，其特征在于，所述驱赶材料(40)具有泡沫材料，尤其具有至少部分密闭的泡沫孔隙。
4.根据权利要求2或3所述的电池装置(10)，其特征在于，所述驱赶材料(40)具有液体，尤其是调温液体。
5.根据权利要求2至4之一所述的电池装置(10)，其特征在于，所述驱赶材料(40)具有固体材料，尤其是粒状材料形式。
6.根据前述权利要求之一所述的电池装置(10)，其特征在于，所述外壳(30)至少两部分式构成，并且具有包含连接部分(52)的容槽部(50)以及包含对应连接部分(62)的盖部(60)，其中，所述至少一个电池模组(20)容纳在所述容槽部(50)内，所述盖部(60)通过其对应连接部分(62)与所述连接部分(52)液密相连。
7.根据权利要求6所述的电池装置(10)，其特征在于，所述容槽部(50)具有密封面(54)，所述盖部(60)具有对应密封面(64)，其彼此处于液密接触，尤其是通过独立的密封机构(70)。
8.根据权利要求6或7所述的电池装置(10)，其特征在于，所述连接部分(52)与所述对应连接部分(62)可逆地或不可逆地相连。
9.根据前述权利要求之一所述的电池装置(10)，其特征在于，所述外壳(30)具有至少一个功能通道(38)，用于将至少一个功能机构引入所述外壳(30)的所述模组室(32)，尤其是至少一个如下功能机构：
-通向所述至少一个电池模组(20)的电连接线路，
-用于调温液体的、通向所述至少一个电池模组(20)的液体管路，
-通向所述至少一个电池模组(20)的数据线。
10.根据前述权利要求之一所述的电池装置(10)，其特征在于，所述外壳(30)至少在局部机械稳定地构成。
11.一种用于具有权利要求1至10之一的特征的电池装置(10)的外壳(30)，所述外壳(30)具有内壁(34)，所述内壁(34)包围用于容纳至少一个电池模组(20)的模组室(32)并且被密封以防止调温液体从所述外壳(30)溢出。
12.一种具有权利要求1至10之一的特征的电池装置(10)的安装方法，所述方法具有下列步骤：
-将至少一个电池模组(20)装入具有权利要求11的特征的外壳(30)的模组室(32),
-液密地封闭所述模组室(32)以防止调温液体从所述外壳(30)溢出。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，封闭所述模组室(32)之前，给在所述外壳(30)的内壁(34)和所述至少一个电池模组(20)之间的、仍然存在的自由空间(F)至少部分填充以驱赶材料(40)。
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