CN113708014A - 具有多个电池单体的电池模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池模块，该电池模块具有多个电池单体（2）、尤其是锂离子电池单体（20）和开关装置（3），所述电池单体分别导电地串联和/或并联地相互接线，所述开关装置具有第一端子（31）和第二端子（32），其中第一端子（31）导电地与位于末端的电池单体（2、21）的电压分接头（4）导电连接并且第二端子（32）导电地与电池模块（1）的电压分接头连接，并且该电池模块还具有调温元件（5），其中导热地构造的热量导出元件（6）导热地与开关装置（3）连接并且导热地与调温元件（5）连接。

Description

具有多个电池单体的电池模块
技术领域
本发明涉及一种根据独立权利要求的类型的具有多个电池单体的电池模块。
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体组成，这些电池单体可以串联和/或并联地导电地相互接线，从而将单个的电池单体一起连接成电池模块。
此外，这种电池模块被一起连接为电池或者电池系统。
此外，这样的电池模块经常具有开关装置、像比如继电器，所述开关装置通常应当在电池模块的正极上调节无电压性。因此，这种开关装置引导相应的电池模块的最大电流并且原则上产生相当多的热量。从现有技术中已知的是，待输出的所述热量例如通过开关装置的表面或者也通过将开关装置与电池单体导电连接的电流导体的表面借助对流被输出到电池模块的环境空气。
发明内容
具有独立权利要求的特征的、具有多个电池单体的电池模块提供了以下优点，即能够以可靠的方式提供电池模块的开关装置的散热。
为此，提供了一种具有多个电池单体的电池模块。在此，电池单体尤其是构造为锂离子电池单体。
此外，电池单体分别导电地串联和/或并联地相互接线。为此，所述电池单体可以分别具有第一电压分接头（Spannungsabgriff）、尤其是正的电压分接头和第二电压分接头、尤其是负的电压分接头，它们借助单体连接器彼此导电连接，从而构成电串联和/或并联的接线。
此外，电池模块包括开关装置，该开关装置具有第一端子和第二端子。第一端子在此导电地与位于末端的电池单体的电压分接头连接。尤其地，位于末端的电池单体的电压分接头是位于末端的电池单体的正的电压分接头。第二电压分接头在此导电地与电池模块的电压分接头连接。在此要注意的是，开关装置的第二端子也可以构成电池模块的电压分接头。尤其地，电池模块的电压分接头是电池模块的正的电压分接头。
此外，电池模块包括调温元件。调温元件在此尤其可以被调温流体穿流地构造。
在此，由导热材料构成的热量导出元件导热地与开关装置连接并且导热地与调温元件连接。
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改进方案和改良方案。
在此要注意的是，利用电池模块的根据本发明的实施方式尤其是也可以可靠地给位于末端的电池单体的、经受相对高的热负荷的正的电压分接头散热。
总之，由此即使在对电池模块的、例如平均的持续电流为200 A的相对高的要求的情况下也可以提供开关装置的以及位于末端的电池单体的正的电压分接头的可靠的散热。因此，尤其是也可以提高整个电池模块的使用寿命。
适宜的是，在热量导出元件和开关装置之间布置有导热且电绝缘地构造的材料。尤其地，该材料可以是优选从环氧树脂或硅树脂或聚氨酯（PU）中选择的粘合剂。由此可以在热量导出元件和开关装置之间构造材料锁合的连接。在此要注意的是，导热且电绝缘地构造的材料可以布置在热量导出元件和第一端子之间，在热量导出元件和第二端子之间和/或在热量导出元件和开关装置的基体之间。总之，由此可以构成相对高的导热能力。此外，能够构造可靠的电绝缘。
有利地，热量导出元件以材料锁合和/或形状锁合的方式与调温元件连接。材料锁合的连接例如能够以焊接或者钎焊的方式构造。形状锁合的连接例如能够以旋拧或铆接的方式构造。总之，由此可以在热量导出元件和调温元件之间构造可靠的机械连接。此外，可以在调温元件和热量导出元件之间布置热补偿材料，以便提高导热能力。
在此要注意的是，通过在热量导出元件和开关装置之间的材料锁合的连接以及通过在热量导出元件和调温元件之间的材料锁合的和/或形状锁合的连接，开关装置的固定是可行的。但也可行的是，热量导出元件附加地形状锁合地、像比如以旋拧的方式与开关装置连接，从而在热量导出元件和开关装置之间的材料锁合的连接仅用于改良热传导的目的并且不需要承担由于开关装置的自重而引起的附加的机械负荷。特别优选地，借助相同的螺纹连接可以在热量导出元件和调温元件之间以及在热量导出元件和开关装置之间构造形状锁合的连接。
特别优选的是，所述热量导出元件由选自铜或铝的材料构成。这提供了如下优点，即由于热量导出元件的相对高的导热能力可以提供特别可靠的热量导出。
根据本发明的一个优选的方面，所述开关装置与位于末端的电池单体直接相邻地布置。优选地，电池单体在此被构造为棱柱形的电池单体。棱柱形的电池单体通常具有六个侧面，其中，相对置的侧面分别基本上彼此平行地布置并且基本上相同大小地构造。直接相邻于彼此布置的侧面在此分别基本上互相垂直地布置。在此，电池单体以如下方式布置，使得这些电池单体优选以其各自最大的侧面在电池模块的纵向方向上彼此相邻地布置。在此，开关装置尤其直接与在纵向方向上布置在末端的电池单体的最大侧面相邻地布置。在此还要注意的是，“布置在末端”也可以意味着在电方面布置在末端。末端的布置尤其提供的优点是，在开关装置的第一端子与位于末端的电池单体的电压分接头之间构造短的导电连接。
特别优选的是，电池模块的壳体构成调温元件。例如，电池模块可以为此构成能被调温流体穿流的调温室。所述调温元件在此优选布置在所述电池模块的下侧上。此外，调温元件也可以构造为调温板，该调温板可以附加于壳体进行布置。
此外优选的是，热量导出元件具有第一元件，该第一元件与开关装置导热地连接。此外优选的是，热量导出元件具有第二元件，该第二元件导热地与调温元件连接。在此，第一元件和第二元件彼此垂直地布置。在此，热量导出元件能够一件式地构造。此外，如果热量导出元件两件式地设计，则也是可行的。在这种情况下，例如第一元件和第二元件能够材料锁合地相互连接。换言之，这意味着，热量导出元件总体上构造角形的。
开关装置例如可以被构造为半导体开关，其也作为晶体管、金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）或带有绝缘栅极的双极型晶体管（IGBT）而已知。优选地，开关装置是机械的继电器，在该机械的继电器中接触可以通过电磁力来断开和闭合。
特别有利的是，利用根据本发明的实施方式，第一端子和第二端子可以导热地连接到调温元件上，以便例如将在开关装置或继电器的内部中产生的热量直接引出到调温元件上。
在此要注意的是，热量导出元件和第一端子和/或热量导出元件和第二端子可以一件式地构造。
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。本发明示出：
图1以第一侧视图示出了电池模块的根据本发明的实施方式的截取部分，
图2以第二侧视图示出了电池模块的根据本发明的实施方式的截取部分，并且
图3以底视图示出了电池模块的根据本发明的实施方式的截取部分。
以下将共同地描述图1至图3。因此，相同的附图标记表示相同的元件。
具体实施方式
电池模块1具有多个电池单体2，其中，例如在图1中仅示出了一个电池单体2。在此，电池单体2尤其是构造为锂离子电池单体20。在此，根据图1的电池单体2优选地被构造为棱柱形的电池单体200。在此，在图1中示出的电池单体2是位于末端的电池单体21。
此外，多个电池单体2分别导电地串联和/或并联地相互接线。
此外，电池模块1具有开关装置3，该开关装置尤其是被构造为机械的继电器30。在此，如例如从图2中可看到的那样，开关装置3包括第一端子31和第二端子32。第一端子31在此导电地与位于末端的电池单体21的电压分接头4连接。尤其地，电压分接头4在此是正的电压分接头。在此，第二端子32导电地与电池模块1的在附图中不可见的电压分接头连接。尤其在此要注意的是，第二电压分接头42也可以构成电池模块1的电压分接头。在此，电池模块1的电压分接头尤其是正的电压分接头。开关装置3在此与位于末端的电池单体41直接相邻地布置。
此外，电池模块1包括调温元件5。在此要注意的是，尤其是电池模块1的壳体50可以构成调温元件5。
此外，电池模块1包括热量导出元件6。在此，热量导出元件6由导热材料60构成。在此，热量导出元件6导热地与开关装置3连接。此外，热量导出元件6在此导热地与调温元件5连接。
优选地，热量导出元件6由选自铜或铝或陶瓷的材料构成。
尤其由图1可见，热量导出元件6具有第一元件61。在此，第一元件61导热地与开关装置3连接。
此外，尤其从图1可以看出，热量导出元件6具有第二元件62。在此，第二元件62导热地与调温元件5连接。
第一元件61和第二元件62在此例如能够材料锁合地机械地相互连接。此外，热量导出元件3也可以一件式地构造。
在此，在热量导出元件6、尤其是第一元件61与开关装置3之间布置有导热且电绝缘地构造的材料7。尤其地，材料7是选自环氧树脂或硅树脂或聚氨酯的粘合剂70。
从图1中还可以看出，热量导出元件6借助螺纹连接8形状锁合地与调温元件5连接。借助该螺纹连接8，热量导出元件6也能够被连接到调温元件5上。

Claims (9)

1.具有多个电池单体（2）、尤其是锂离子电池单体（20）的电池模块，所述电池单体分别导电地串联和/或并联地相互接线，并且所述电池模块具有开关装置（3），该开关装置具有第一端子（31）和第二端子（32），其中所述第一端子（31）导电地与位于末端的电池单体（2、21）的电压分接头（4）导电连接，并且所述第二端子（32）导电地与所述电池模块（1）的电压分接头连接，并且所述电池模块具有调温元件（5），其特征在于，导热地构造的热量导出元件（6）与开关装置（3）导热地连接并且与调温元件（5）导热地连接。
2.根据前述权利要求1所述的电池模块，其特征在于，在所述热量导出元件（6）与所述开关装置（3）之间布置有导热且电绝缘地构造的材料（7）、尤其是粘合剂（70），所述材料优选从环氧树脂或者硅树脂或者聚氨酯中选择。
3.根据前述权利要求1至2中任一项所述的电池模块，其特征在于，所述热量导出元件（6）材料锁合地和/或形状锁合地与所述调温元件（5）连接。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电池模块，其特征在于，所述热量导出元件（6）由选自铜或铝或陶瓷的材料（60）构成。
5.根据前述权利要求1至4中任一项所述的电池模块，其特征在于，所述开关装置（3）与位于末端的电池单体（21）直接相邻地布置。
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，所述电池模块（1）的壳体（50）构成所述调温元件（5）。
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，所述热量导出元件（6）具有第一元件（61），所述第一元件导热地与开关装置（3）连接，并且所述热量导出元件（6）具有第二元件（62），该第二元件导热地与调温元件（5）连接，其中，所述第一元件（61）和所述第二元件（62）彼此垂直地布置。
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，所述热量导出元件（3）一件式地构造。
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，所述开关装置（3）构造为机械的继电器（30）。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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DE102014001238A1 (de) 2013-02-05 2014-08-07 Marquardt Gmbh Batterie, insbesondere für ein Kraftfahrzeug
JP6638710B2 (ja) 2016-10-14 2020-01-29 株式会社デンソー 電池装置
JP6988399B2 (ja) 2016-12-05 2022-01-05 トヨタ自動車株式会社 車載用バッテリリレー接続構造

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