CN111564580B - 引线框架、电池设备和制造电池设备的方法 - Google Patents

引线框架、电池设备和制造电池设备的方法 Download PDF

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Abstract

提供一种用于电动车辆的电池设备(100)的引线框架(10)、用于电动车辆的电池设备(100)以及制造电池设备(100)的方法。该引线框架具有环绕的框架区段(20)以及至少一个分隔区段(30)，该至少一个分隔区段将该框架区段(20)划分成各自用于接收单元模块(120)的至少两个模块接收部(40)，其中该环绕的框架区段(20)具有用于密封以防止液体通过的环绕的外部密封器件(50)，并且该至少一个分隔区段(30)与该框架区段(20)一起还具有环绕每个模块接收部(40)以用于密封以防止液体通过的内部密封器件(60)。

Description

引线框架、电池设备和制造电池设备的方法
技术领域
本发明涉及一种用于电动车辆的电池设备的引线框架、一种具有这种引线框架的电池设备、以及一种用于制造这种电池设备的方法。
背景技术
已知的是，给电动车辆配备有电池设备，以提供用于驱动电动车辆的电能。这样的电池设备具有多个单独的电池单元。为了改进结构并且简化装配，通常将各个电池单元组装成所谓的单元模块。将多个这样的单元模块一起组合在用于电池设备的电池框架中。
在已知的解决方案中不利的是，各个电池单元在电动车辆的运行中必须进行调温。在此尤其涉及电池单元的冷却。为此通常使用冷却液体，该冷却液体通常是导电的并且因此必须与导电部件在空间上分离。此外，这种空间上的分离必须设有对应的密封措施，以保护通电的零件免受可能的冷却液体溢出。同样的内容也适用于单元模块的冷却，这些单元模块同样必须被密封以防止冷却设备的液体溢出。这导致：尤其在一方面环绕的电池框架与另一方面各个单元模块的连接之间的接触区域中可能产生非密封性。在此可能涉及对于冷却液体溢出的非密封性，然而也可能涉及相邻的单元模块之间的非密封性。原则上，每种非密封性，然而尤其还有在相邻的单元模块之间可能出现的非密封性，都是不期望的。这基于以下事实，即仅预先限定的冷却剂流也可以带来预先限定的冷却效果。在已知的引线框架中，这要用非常高的结构耗费来克服。尤其在装配和制造电池设备时，在这些接触区域中需要非常准确的生产方式，以便在这些区域中使不期望的非密封性的风险保持得尽可能小。
发明内容
本发明的目的在于，至少部分地消除上述缺点。尤其，本发明的目的在于，以成本有效且简单的方式来提高电池设备的密封性。
上述目的通过具有如下所述特征的引线框架、具有如下所述特征的电池设备以及具有如下所述特征的方法实现。本发明的其他特征和细节自从属权利要求、说明书和附图中得出。在此，结合根据本发明的引线框架描述的特征和细节自然也适用于与根据本发明的电池设备以及根据本发明的方法相结合，并且相应地反之亦然，使得始终交替地参考或能够参考关于公开的本发明的各个方面。
根据本发明，提出一种用于电动车辆的电池设备的引线框架。为此，该引线框架具有环绕的框架区段和至少一个分隔区段。该分隔区段将该框架区段划分成各自用于接收单元模块的至少两个模块接收部。此外，该环绕的框架区段配备有用于密封以防止液体通过的环绕的外部密封器件。此外，该至少一个分隔区段与框架区段一起具有环绕每个模块接收部以用于密封以防止液体溢出的内部密封器件。
因此根据本发明，引线框架基于已知的电池设备，这些电池设备提供机械稳定的结构，以便可以接收具有单独电池单元的单独单元模块。为了能够保证以冷却液体进行液体冷却，即使在上述的根据本发明的解决方案中也应使各个单元模块被冷却液体流经。现在，可以说提供双重密封以防止不期望的冷却液体溢出。这种双重密封从相应的单元模块出发从内向外延伸，并且在引线框架的对应的结构特征中表现出来。
引线框架环绕式地具有该框架区段，该框架区段还在侧向上并且在端部区段中预先设定引线框架的整个几何延伸尺寸。被框架区段包围的内部空间或内部区段被至少一个分隔区段分开或划分。优选地，这种划分(如稍后还将说明)是规则地或大体上规则地设计的。因此，通过分隔区段产生将框架区段划分成至少两个、优选地然而明显更多个模块接收部。各个分隔区段因此可以说构成引线框架的横档或横档区段。
现在，单元模块可以被插入到各个模块接收部中，并且随后可以被冷却液体流经。冷却液体位于单元模块中，应提供密封以防止冷却液体不期望地溢出。
现在，根据本发明以两级的方式提供上述密封。在此，第一级是内部级，该内部级相应地由内部密封器件形成。为此，每个模块接收部完全被内部密封器件包围。在最简单的情况下，即当框架区段仅具有唯一的分隔区段时，产生两个模块接收部。在这样的情况下，还设置有两个内部密封器件，这些内部密封器件各自在分隔区段和框架区段上完全包围模块接收部。如果总计设置有多个模块接收部，则内部密封器件的数量优选地与模块接收部的数量相等或大体上相等。
还需指出的是，内部密封器件在其围绕模块接收部的走向上一部分延伸经过分隔区段、一部分延伸经过框架区段并且还部分地延伸经过相邻的分隔区段。这根据在框架区段的边缘处或居中地在框架区段内模块接收部的实际布置得出。
因此，内部密封器件是专门针对相应的模块接收部而提供的，并且相应的单元模块是针对对应的密封功能而提供的。这些内部密封器件一方面用于阻止冷却液体溢出到周围环境中，并且这些内部密封器件另一方面用于防止冷却液体溢流到相邻的单元模块上。在此还需指出的是：在每个分隔区段中延伸有优选两个内部密封器件。这基于以下事实，即分隔区段将两个相邻的模块接收部彼此分隔开，并且对于这些模块接收部中的每个模块接收部而言，单独的内部密封器件延伸经过该共用的或分隔开的分隔区段。
现在设置有外部密封器件作为第二密封级并且尤其用于避免在密封区段中产生不期望的接触。外部密封器件尤其涉及所谓的共用的密封器件，原因在于该外部密封器件优选地共用地包围至少两个、尤其所有模块接收部。外部密封器件因此用作额外保护，针对如下情况，即：液体可能从各个模块接收部穿过相应的内部密封器件泄露或冷却液体溢出内部密封空间之外。因此产生两级的密封状态，该两级的密封状态明显改善密封状态并且明显降低泄露概率。
如从上述阐述中可以看到，现在内部密封器件和外部密封器件各自单件式地围绕密封的空间而布置。在密封的空间中，内部密封器件涉及相应的模块接收部，而外部密封器件围绕整个框架区段被引导。与已知的解决方案相比，通过相应完全地包围相应的密封器件避免了在对应的接触区段中由分离的密封器件引起不期望的接触。不期望的密封性问题可以以这种方式明显减少。以同样的方式，通过双重密封功能明显提高防止泄露的安全性。
可以带来如下优点：在根据本发明的引线框架中，该至少一个分隔区段将该框架区段划分成相同的或大体上相同的模块接收部。因此这还涉及框架区段的均匀分布。这尤其引起：引线框架的内部密封器件同样可以是相同地或大体上相同地设计的。这一方面简化了引线框架的整个系统的复杂性，并且另一方面简化了用于装配所需的耗费。在此，各个构件的一致性或相同性尤其至少涉及几何尺寸。
可以实现的另外的优点：在根据本发明的引线框架中，该框架区段，尤其分别针对每个模块接收部，具有至少一个公差区段。这种公差区段也可以被称为公差补偿区段。公差区段用于例如在有温差时创造几何形状方面的补偿可能性。在不同的运行状态时，电池设备可以采取不同的运行温度。这通过对应的温度系数对引线框架的几何尺寸产生影响。通过对应地提供公差区段(例如通过框架区段的对应折叠的材料)可以相对应地提供长度补偿，该长度补偿允许补偿温度波动或避免不期望的变形或张紧。在此，这些公差区段的取向可以沿着分隔区段、沿着框架区段、然而也可以横向于这些区段而定向。替代性地还可以设想的是，针对公差区段，引线框架具有带有弹性元件(例如由橡胶材料制成)的中断部。借助于针对公差区段的上述变体，不仅可以承受制造公差，还可以承受膨胀状态。
同样可以有利的是：在根据本发明的引线框架中，尤其针对每个模块接收部，在该框架区段中在相应的模块接收部的两侧布置有公差区段。上述公差区段因此对称地或大体上对称地布置在模块接收部的两侧。自然，原则上还可以设想的是，分隔区段具有相似的或甚至相同的公差区段。实现对称的或在两侧的对于几何形状补偿的补偿行为使得可以降低或者甚至完全避免引线框架的翘曲或张紧。
同样带来如下优点：在根据本发明的引线框架中，在该框架区段中在该外部密封器件与该内部密封器件之间布置有用于紧固在该电池设备的电池框架上的至少一个紧固区段。这种紧固区段可以被设置为例如用于可逆或不可逆的紧固。在密封器件之间的布置导致紧固区段可以不实施有相应的密封器件。因此，在一方面相邻的密封器件与另一方面紧固区段之间存在几何方面和结构方面的分离。优选地，紧固区段配备有这样的紧固方向，该紧固方向允许密封力与紧固力共同被引入系统中。因此，可以共用地通过布置对应的紧固器件来提供形成密封功能并且形成紧固功能。
同样可以带来如下优点：在根据本发明的引线框架中，该外部密封器件和这些内部密封器件被布置在共用的密封平面中。这允许在引入密封力时减少或者甚至完全避免引线框架的整个系统的扭曲。还可以以这种方式将引线框架和尤其框架区段或分隔区段设计为平坦的或同样平面的。此外，共用的密封平面简化了将密封器件插入到引线框架中。在此，各个密封器件可以例如具有如圆形的或大体上圆形的横截面。
此外带来如下优点：在根据本发明的引线框架中，在该框架区段中在上述密封平面之外布置有冷却流体接口。冷却流体接口允许将冷却液体引入到相应的单元模块中或从该单元模块再次引出。冷却流体接口在密封平面之外的区分或布置允许与形成密封独立地装配该冷却流体接口。因此，冷却流体接口对密封状态没有影响。更确切地，在密封各个单元模块之后可以随后布置并且紧固该冷却流体接口。
此外有利的是，在根据本发明的引线框架中，该框架区段和/或该至少一个分隔区段具有用于装配这些单元模块的装配区段。在此可以例如涉及支承面。然而还可以布置有已阐述的紧固区段，以便完善装配功能。各个单元模块的放置或紧固限定单元模块在相应的模块接收部中相对于引线框架的相对位置。
同样地，本发明的主题是一种用于电动车辆的电池设备，该电池设备具有电池框架，在该电池框架上紧固有根据本发明的引线框架，并且在该电池框架中各自在该框架区段的模块接收部中布置有具有电池单元的单元模块。因此，根据本发明的电池设备带来了与参照根据本发明的引线框架已经详细阐述的相同的优点。
同样地，本发明的主题是一种用于制造根据本发明的电池设备的方法，该方法具有如下步骤：
-将单元模块插入到该电池框架中，
-将该引线框架放置并且紧固在这些单元模块和/或该电池框架上。
根据本发明的方法带来了与参照根据本发明的电池设备和参照根据本发明的引线框架已经详细阐述的相同的优点。在此，也可以与紧固同时地实施密封。
附图说明
本发明的其他优点、特征和细节从下文的说明中得出，其中参照附图对本发明的实施例进行详细说明。在此，在权利要求书和说明书中提及的特征可以分别单独地或在任意组合中是对本发明而言重要的。附图中示意性地示出：
图1示出根据本发明的引线框架的实施方式，
图2以细节图示示出图1的实施方式，
图3示出装配电池设备期间的步骤，
图4示出根据图3的装配的结束，
图5示出图4的细节图示，
图6示出图4和图5中的细节的仰视图，并且
图7示出图3至图6的实施方式的示意性的部分截面图。
具体实施方式
图1和图2示意性地示出根据本发明的引线框架10。该引线框架是由基础材料单件式地制造而成的并且具有环绕的框架区段20。该框架区段20通过数量为八个的各个分隔区段30被划分成对应九个模块接收部40。
如在图2中可以看出的，可以看到两个密封边界。在此，一方面涉及内部密封器件60，该内部密封器件包围每个这些模块接收部40。为此，内部密封器件60一部分延伸经过框架区段20，并且一部分延伸经过相应的分隔区段30。此外，设置有外部密封器件50，该外部密封器件仅被布置在框架区段20中。因此，该外部密封器件50包围整个框架区段并且用作防止流体从外向内穿过进入电气部件的结构空间中的第二外部屏障。
此外，从图2中可以得出公差区段22的布置。这些公差区段用于在图2中在横向方向上提供公差补偿。在加热电池设备100以及尤其模块接收部40中的单元模块120时，可能导致引线框架10的基础材料的热学变化以及因此几何形状上的长度变化。公差区段22允许对这样的几何形状上的变化进行补偿，然而也允许对由制造引起的公差差异进行补偿。
在图3中展示了：可以如何进行根据本发明的装配方法。在这里，将各个单元模块120从下侧插入电池设备100的电池框架110中。与图3的图示相反，这些单元模块在此时优选地已配备有或填充有各个电池单元。在装配和布置单元模块120之后，从底部放置引线框架10，从而使得一方面可以保证最终的机械装配，然而也可以保证对单元模块120的密封。例如图4示出这种装配方法的结束。
例如在图5、图6和图7中可以看出的，在装配并且形成密封之后，还将冷却流体接口24安装到相应的单元模块120上。如在图7中可以很好地看出的，冷却流体接口24位于所有密封器件50和60的共用的密封平面的下方。
此外，在图5和图7中还可以很好地看出：可以如何设置紧固区段70，以便可以在相邻的密封器件50和60之间形成相对于电池框架110的紧固。尤其，此外图7还示出装配区段80，可以将各个单元模块120从上侧放置到这些装配区段上。此外，刚好在这些装配区段80中还提供了内部密封器件60的相应布置。
上述对实施方式的说明仅在实例的范围内描述了本发明。在不背离本发明的范围的情况下，自然还可以将这些实施方式的单独的特征(只要在技术上有意义)自由地彼此组合。

Claims (10)

1.一种用于电动车辆的电池设备（100）的引线框架（10），该引线框架具有环绕的框架区段（20）以及至少一个分隔区段（30），该至少一个分隔区段将该框架区段（20）划分成各自用于接收单元模块（120）的至少两个模块接收部（40），其中该环绕的框架区段（20）具有用于密封以防止液体通过的环绕的外部密封器件（50），并且该至少一个分隔区段（30）与该框架区段（20）一起还具有环绕每个模块接收部（40）以用于密封以防止液体通过的内部密封器件（60）。
2.根据权利要求1所述的引线框架（10），其特征在于，该至少一个分隔区段（30）将该框架区段（20）划分成相同的模块接收部（40）。
3.根据权利要求1或2所述的引线框架（10），其特征在于，该框架区段（20），分别针对每个模块接收部（40），具有至少一个公差区段（22）。
4.根据权利要求3所述的引线框架（10），其特征在于，针对每个模块接收部（40），在该框架区段（20）中在相应的模块接收部（40）的两侧布置有公差区段（22）。
5.根据权利要求1或2所述的引线框架（10），其特征在于，在该框架区段（20）中在该外部密封器件（50）与该内部密封器件（60）之间布置有用于紧固在该电池设备（100）的电池框架（110）上的至少一个紧固区段（70）。
6.根据权利要求1或2所述的引线框架（10），其特征在于，该外部密封器件（50）和该内部密封器件（60）被布置在共用的密封平面中。
7.根据权利要求6所述的引线框架（10），其特征在于，在该框架区段（20）中在该密封平面之外布置有冷却流体接口（24）。
8.根据权利要求1或2所述的引线框架（10），其特征在于，该框架区段（20）和/或该至少一个分隔区段（30）具有用于装配这些单元模块（120）的装配区段（80）。
9.一种用于电动车辆的电池设备（100），该电池设备具有电池框架（110），在该电池框架上紧固有权利要求1至8之一所述的引线框架（10），并且在该电池框架中各自在该框架区段（20）的模块接收部（40）中布置有具有电池单元的单元模块（120）。
10.一种用于制造权利要求9所述的电池设备（100）的方法，该方法具有以下步骤：
- 将单元模块（120）插入到该电池框架（110）中，
- 将该引线框架（10）放置并且紧固在这些单元模块（120）和/或该电池框架（110）上。
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