CN114256531A - 电池模块壳体和用于制造电池模块的方法 - Google Patents

电池模块壳体和用于制造电池模块的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电池模块壳体(10)，包括：连接装置，该连接装置被设计用来把浸渍冷却部的流体连接部连接到所述电池模块壳体(10)上；定位部件，用于把至少一个第一电池单体(20)和第二电池单体(21、22、23)定位在所述电池模块壳体(10)中，该定位部件被设计用来使得所述第一电池单体(20)与所述第二电池单体(21、22、23)相互间隔开地布置，以便能实现使得所述第一电池单体(20)和所述第二电池单体(21、22、23)被所述冷却流体环绕流动，并且，通过相对于所述第二电池单体(21、22、23)精确地定位所述第一电池单体(20)，所述定位部件能实现把所述第一电池单体(20)的冷却面(100)和所述第二电池单体(21、22、23)的冷却面(101、102、103)布置在预定的平面中，以便能实现使得所述第一电池单体(20)的冷却面(100)和所述第二电池单体(21、22、23)的冷却面(101、102、103)与冷却板(60)热接触。本发明还涉及一种用于制造电池模块的方法。

Description

电池模块壳体和用于制造电池模块的方法
技术领域
本发明涉及特别是车辆电池的电池模块壳体。本发明还涉及用于制造特别是车辆电池的电池模块的方法。
背景技术
高压电池由各个电池模块构成，在这些电池模块中设置了电池单体。在高压电池工作期间，电池模块的电池单体输出电能。由此在电池模块内部产生热量，该热量必须向外排出，以便避免高压电池过热。根据电池功率而定，可以不同地调整电池单体的热量输出。这例如可以通过浸渍冷却来进行，其中，冷却流体在各电池单体之间流动并且将这些电池单体直接冷却。
DE 10 2018 112 475 A1于是描述了一种用于车辆的带有多个单电池组的电池总成，这些单电池组分别具有多个电同向的以彼此并排的竖直轴并排布置的圆形单电池。在每个单电池组上都设置了导电的接触片和导电的汇流片，其中，这些接触片径向地接触相应的圆形单电池，该汇流片接触单电池组的圆形单电池的正极。在此，圆形单电池的底面保持裸露，以便进行冷却。
发明内容
本发明的目的因而是，使用在构造上尽量简单的机构，为不同类型的电池单体提供广泛的冷却方案。
该目的通过独立权利要求的主题得以实现。本发明的有利改进在从属权利要求、说明书和附图中给出。特别地，一类权利要求的独立权利要求也可以与另一类权利要求的从属权利要求类似地予以改进。
本发明的一个方面涉及一种电池模块壳体，其带有：连接装置，该连接装置被设计用来把浸渍冷却部的流体连接部连接到电池模块壳体上；定位部件，用于把至少一个第一电池单体和第二电池单体定位在电池模块壳体中，该定位部件被设计用来使得第一电池单体与第二电池单体相互间隔开地布置，以便能实现使得第一电池单体和第二电池单体被冷却流体环绕流动，并且定位部件被设计用来把第一电池单体的冷却面和第二电池单体的冷却面布置在预定的平面中，以便能实现使得第一电池单体的冷却面和第二电池单体的冷却面与冷却板热接触。
在电池模块壳体中可以设置多个电池单体。这些电池单体在电池模块壳体中通过电池单体的负极侧和/或电池单体的正极侧相互接触。在此可以把全部类型的电池单体例如圆形单电池、软包单电池或棱柱形单电池布置在电池模块壳体中。电池模块壳体包围电池模块。该电池模块可以与其它电池模块连接成电池，特别是车辆电池。该车辆电池负责给车辆的电子组件供应电能。
定位部件对第一电池单体和第二电池单体予以布置，使得第一电池单体和第二电池单体既能通过冷却流体又能通过冷却板予以冷却。在此，不必改变通过定位部件对第一电池单体和第二电池单体的布置。
冷却流体例如可以是空气或冷却油，并且在冷却期间环绕电池单体流动。
连接装置可以包括入口，以便让冷却流体流入到电池模块壳体中。附加地，另一连接装置可以包括出口，其中，冷却流体经由出口从电池模块壳体中流出。
冷却板例如可以设置在电池模块壳体的底部上。为了使得冷却板能够与第一电池单体和第二电池单体的冷却面热接触，第一电池单体和第二电池单体的冷却面必须朝向冷却板。冷却面可以布置在电池单体的每一侧。例如，冷却面可以布置在电池单体的侧面上。为了使得电池单体的冷却面与冷却板之间的热阻最小，可以在电池单体的冷却面上或者在冷却板上敷设间隙填料作为导热介质。利用固定部件例如卡夹或螺钉，可以把冷却板固定在电池模块壳体上。此外，冷却板与冷却回路连接。
本发明因此提出了一种电池模块壳体，其可以广泛地应用于任何类型的电池单体的不同的冷却方案。根据所要求的电池功率而定，电池单体可以通过冷却流体或冷却板予以冷却。在此，这些电池单体通过定位部件适当地朝向，使得它们既能通过冷却板又能通过冷却流体被显著地冷却。
此外，定位部件是电池单体固持器，该电池单体固持器被设计用来紧固第一电池单体和第二电池单体的任何外部形状。
例如，电池单体固持器可以包括卡夹部件作为固持部件，利用这些卡夹部件可以把第一电池单体和第二电池单体卡夹到电池单体固持器中。
在另一实施例中，定位部件模块化地设计，并且被设计用来紧固多个电池单体。模块化地设计的定位部件包括多个固持部件，利用这些固持部件将第一电池单体和第二电池单体彼此间隔开地固持在定位部件上。这些固持部件彼此间隔开地布置在模块化地设计的定位部件上，使得冷却流体能够围绕被固持部件固持的第一电池单体和第二电池单体流动。可以在电池壳体中设置多个模块化地设计的定位部件。
模块化地设计的这些定位部件可以通过连接部件比如螺钉或卡锁部件任意地接合。在每个模块化地设计的定位部件上都可紧固任意数量的电池单体。模块化地设计的定位部件可以制成相同部分，并且设置在电池模块壳体中。替代地，在把模块化地设计的定位部件设置在电池模块壳体中之前，这些电池单体可以彼此间隔开地固定在模块化地设计的定位部件上。随后，可以把定位部件连同固定的电池单体设置在电池模块壳体中。定位部件例如也可以是电池模块壳体的组成部分。例如，带有定位部件的电池模块壳体可以通过注塑来制造。
此外规定了一种带有电池模块壳体和第一电池单体和第二电池单体的总成，其中，设置第一电池单体和第二电池单体，以便第一电池单体和第二电池单体通过冷却流体的环流和/或通过冷却板被冷却。第一电池单体和第二电池单体通过一个或多个定位部件彼此间隔开地设置，使得冷却流体围绕第一电池单体和第二电池单体流动，并且第一电池单体的和第二电池单体的冷却面朝向冷却板，从而能够进行热接触。
本发明还涉及一种用于制造电池模块的方法，包括：提供带有连接装置的电池模块壳体，该连接装置被设计用来使得浸渍冷却部的流体连接部连接到电池模块壳体上；设置定位部件，用于把至少一个第一电池单体和第二电池单体定位在电池模块壳体中，该定位部件被设计用来使得第一电池单体与第二电池单体相互间隔开地布置，以便能实现在定位第一电池单体与第二电池单体时使得第一电池单体和第二电池单体被冷却流体环绕流动；把第一电池单体的冷却面和第二电池单体的冷却面布置在预定的平面中，以便能实现在定位第一电池单体与第二电池单体时使得第一电池单体的冷却面和第二电池单体的冷却面被冷却板热接触；通过定位部件把第一电池单体和第二电池单体定位在电池模块壳体中。
根据一个实施例，该方法包括使得多个模块化地设计的定位部件接合。
另外，该方法包括使得浸渍冷却部的流体连接部连接到所提供的电池模块壳体的连接装置上。
此外，该方法包括设置冷却板。冷却板可以设置在电池模块壳体上，从而利用冷却板可以实现通过冷却面对电池单体予以冷却。
冷却板可以通过螺钉部件或卡夹部件被固定在电池模块壳体上。例如，可以把冷却板粘接到电池模块壳体上。
根据一种替代的实施例，冷却板可以在定位电池单体之前就已经被固定在电池模块壳体上。在此，冷却板事先朝向预定的平面，以便能实现当把电池单体定位在电池模块壳体中时冷却电池单体。
此外，该方法包括，通过固定部件把第一电池单体的冷却面和第二电池单体的冷却面固定在所提供的冷却板上。
根据另一实施例，该方法包括，使得第一电池单体的冷却面和第二电池单体的冷却面与所提供的冷却板热接触。
另外，热接触包括，把导热介质敷设在第一电池单体的冷却面和第二电池单体的冷却面上，和/或把导热介质敷设在底部冷却部的所提供的冷却板上。导热介质例如可以是间隙填料。导热介质使得电池单体的冷却面与冷却板之间的热阻减小。附加地，导热介质负责改善从电池单体到冷却板的热传递。
本发明的其它特征、优点和细节可由对优选实施例的后续说明以及借助附图得到。前面在说明书中提到的特征和特征组合以及下面在附图说明中和/或在附图中单独示出的特征和特征组合，不仅可在给出的组合中使用，而且可在其它组合中使用，或者单独使用，而不偏离于本发明的范畴。
附图说明
下面借助实施例和附图详述本发明。在这些附图中：
图1以侧视图示出根据第一实施例的电池模块壳体；
图2以侧视图示出根据第二实施例的电池模块壳体；
图3以侧视图示出具有连接的电池单体的电池模块壳体；
图4为用于制造电池模块的方法的示意图。
这些附图只是示意图，并且仅用于介绍本发明。相同的或相同作用的部件统一地标有相同的标号。
具体实施方式
图1示出根据第一实施例的电池模块壳体。
电池模块壳体10包括多个电池单体20、21、22、23。根据第一实施例，电池单体20、21、22、23通过冷却流体予以冷却，该冷却流体围绕电池单体20、21、22、23流动。冷却流体经由入口40流入到电池模块壳体10中，并且经由出口50从电池模块壳体10中流出。入口40和出口50连接到冷却回路上，并且根据第一实施例布置在电池模块壳体10的侧面上。冷却流体在冷却期间连续地围绕电池单体20、21、22、23流动，并在这种情况下吸收电池单体20、21、22、23的热量。在图1中，电池单体20、21、22、23是圆形单电池。在电池模块壳体10中，还可以设置棱柱形单电池或软包单电池作为电池单体20、21、22、23。电池单体20、21、22、23通过定位部件彼此间隔开地布置，使得冷却流体可以在电池单体20、21、22、23之间流过。根据第一实施例，电池单体20、21、22、23相互平行间隔开地布置。在另一实施例中，电池单体20、21、22、23之间的距离可以改变。例如，入口40可以连接到电池模块壳体10的冷却回路上。电池模块壳体的出口50可以连接到另一电池模块壳体的另一入口上。另一电池模块壳体的出口可以与冷却回路连接。由此可以通过冷却流体来冷却在多个电池模块壳体10中的多个电池单体20、21、22、23。
通过模块化的定位部件，例如可以在装入到电池模块壳体10中之前把多个电池单体20、21、22、23间隔开地固定在定位部件上，并且整体地装入电池模块壳体10中。于是可以在电池模块壳体10中使得多个模块化的定位部件相互连接。在把电池单体20、21、22、23装入到电池模块壳体10中之前，于是可以同时地且以预定的间隔装入多个电池单体20、21、22、23，该间隔对于通过冷却流体予以冷却来说是必需的。
在另一实施例中，电池单体20、21、22、23可以通过各个电池单体固持器被各自地定位在电池壳体10中。电池模块壳体10在图1中包括底板30，该底板完全封闭电池模块壳体10。在另一实施例中，代替底板30，也可以设置冷却板60。
图2示出根据第二实施例的电池模块壳体。
根据第二实施例，电池单体20、21、22、23通过冷却板60予以冷却。每个电池单体20、21、22、23都包括冷却面100、101、102、103，通过冷却面来冷却电池单体20、21、22、23。根据第二实施例，冷却面100、101、102、103布置在电池单体20、21、22、23的底部上。冷却面100、101、102、103同样可以设计在电池单体20、21、22、23的任何其它的面上。为了能够实现对电池单体20、21、22、23的冷却，电池单体20、21、22、23的冷却面100、101、102、103可以与冷却板60热接触。冷却板60与冷却系统连接。通过定位部件来布置电池单体20、21、22、23，以便能够实现一方面通过冷却板60进行冷却，也通过冷却流体进行冷却。为了使得冷却面100、101、102、103与冷却板60之间的热阻最小，在冷却板60上覆设了间隙填料作为导热介质70。替代地，可以把导热介质70敷设在电池单体20、21、22、23的冷却面100、101、102、103上。
在图2中，冷却板60设置在电池模块壳体10的底面上。通过螺钉部件或卡夹部件，把冷却板60安装在电池模块壳体10的底面上。但冷却板60也可以设置在电池模块壳体10的侧面上。在把冷却板60设置在电池模块壳体10的侧面上时，电池单体20、21、22、23必须以它们的冷却面100、101、102、103相应地朝向，使得冷却面100、101、102、103能够与冷却板60热接触。
图3以侧视图示出具有连接的电池单体的电池模块壳体。
在电池单体20、21、22、23的壳面上设置了负极。正极位于电池单体20、21、22、23的顶头上。各个电池单体20、21、22、23通过负极侧的接触部80和正极侧的接触部90相互连接。电池单体20、21、22、23可以在预安装中就已经共同地连接，安装在定位部件上，并且装入到电池模块壳体10中。
图4所示为用于制造电池模块的方法的示意图。
在第一步骤S1中，提供电池模块壳体10。该电池模块壳体10包括入口40和出口50，以便让冷却流体流入和流出。
根据第二步骤S2，在电池模块壳体10中设置定位部件。该定位部件被设计用来使得电池单体20、21、22、23相互间隔开地布置，从而一方面能使得冷却流体围绕电池单体20、21、22、23流动，另一方面能使得电池单体20、21、22、23的冷却面100、101、102、103与冷却板60热接触，以便能实现显著的冷却。定位部件可以模块化地设计，从而例如可以把多个电池单体20、21、22、23固定在定位部件上。可以将多个模块化的定位部件设置在电池模块壳体10中。
第三步骤S3包括，设置电池单体20、21、22、23的冷却面100、101、102、103。冷却面100、101、102、103例如可以设置在电池单体20、21、22、23的底面或侧面上。冷却面100、101、102、103经过布置，使得它们与冷却板60热接触，以便能冷却电池单体20、21、22、23。
在第四步骤S4中，通过定位部件将电池单体20、21、22、23定位。电池单体20、21、22、23经过布置，使得它们既能通过冷却流体又能通过冷却板60予以显著的冷却。
替代地，电池单体20、21、22、23在装入到电池模块壳体10中之前，相互间隔开地布置并固定在定位部件上。随后，把定位部件连同固定于其上的电池单体20、21、22、23装入到电池模块壳体10中。特别地，定位部件在此可以模块化地设计，因为在此同样把多个电池单体20、21、22、23固定在定位部件上。
可选地，也可以首先把定位部件设置在电池模块壳体10中，然后将电池单体20、21、22、23各自地装入到电池模块壳体10中，并且固定在定位部件上。定位部件在此可以是电池单体固持器，该电池单体固持器分别只能紧固一个电池单体20、21、22、23。
根据第五步骤S5，电池单体20、21、22、23通过冷却流体予以冷却。冷却流体从冷却回路，经由入口40流入到电池模块壳体10中，并且围绕电池单体20、21、22、23流动。冷却流体吸收电池单体20、21、22、23的热量。电池单体20、21、22、23由此被冷却。此外，电池模块壳体10包括出口50，冷却流体经由该出口从电池模块壳体10中流出。
替代地，电池单体20、21、22、23可以通过冷却板60予以冷却。为此可以在另一步骤中把冷却板60设置并固定在电池模块壳体10上。例如，可以将冷却板60与电池模块壳体10拧紧。替代地，冷却板60可以在定位电池单体100、101、102、103之前就已经设置并固定在电池模块壳体10上。
随后，可以在另一步骤S5b中将间隙填料作为导热介质70敷设在电池单体20、21、22、23的冷却板60或冷却面100、101、102、103上。
之后，使得电池单体20、21、22、23的冷却面100、101、102、103与冷却板60进行热接触。在热接触期间，电池单体20、21、22、23通过冷却面100、101、102、103与冷却板60进行热量排放。电池单体20、21、22、23由此被冷却。
有利的是，电池单体20、21、22、23的冷却面100、101、102、103和/或冷却板60具有促进冷却的结构机械的特性。例如，冷却面100、101、102、103与冷却板60之间的热传递可以按照逆流原理来进行。在冷却板60中同样可以存在冷却介质，该冷却介质沿着电池单体20、21、22、23的待冷却的介质的相反的流向流动。通过逆流原理，传递更多的热量，并且减小了冷却面100、101、102、103与冷却板60之间的温度差。
附图标记清单
10 电池模块壳体
20、21、22、23 电池单体
30 底板
40 入口
50 出口
60 冷却板
70 导热介质
80 负极侧的接触部
90 正极侧的接触部
100、101、102、103 冷却面
S1 提供电池模块壳体
S2 设置定位部件
S3 设置冷却面
S4 通过定位部件来定位电池单体
S5 通过冷却流体来冷却电池单体
S5a 把冷却板固定在电池模块壳体上
S5b 敷设间隙填料
S5c 使得冷却面与冷却板热接触。

Claims (9)

1.一种电池模块壳体(10)，包括：
连接装置，该连接装置被设计用来把浸渍冷却部的流体连接部通过冷却流体连接到所述电池模块壳体(10)上；
定位部件，用于把至少一个第一电池单体(20)和第二电池单体(21、22、23)定位在所述电池模块壳体(10)中，该定位部件被设计用来使得所述第一电池单体(20)与所述第二电池单体(21、22、23)相互间隔开地布置，以便能实现使得所述第一电池单体(20)和所述第二电池单体(21、22、23)被所述冷却流体环绕流动，并且，
通过相对于所述第二电池单体(21、22、23)精确地定位所述第一电池单体(20)，所述定位部件能实现把所述第一电池单体(20)的冷却面(100)和所述第二电池单体(21、22、23)的冷却面(101、102、103)布置在预定的平面中，以便能实现使得所述第一电池单体(20)的冷却面(100)和所述第二电池单体(21、22、23)的冷却面(101、102、103)与冷却板(60)热接触。
2.如权利要求1所述的电池模块壳体(10)，其中，所述定位部件具有电池单体固持器和至少两个接触区域，其中，所述接触区域分别与所述第一电池单体(20)的和所述第二电池单体(21、22、23)的任何外形对应地设计。
3.如权利要求1或2中任一项所述的电池模块壳体(10)，其中，所述定位部件模块化地设计，并且被设计用来紧固多个电池单体(20、21、22、23)。
4.一种用于制造电池模块的方法，包括：
-提供(S1)带有连接装置的电池模块壳体(10)，该连接装置被设计用来通过冷却流体使得浸渍冷却部的流体连接部连接到所述电池模块壳体(10)上；
-设置(S2)定位部件，用于把至少一个第一电池单体(20)和第二电池单体(21、22、23)定位在所述电池模块壳体(10)中，该定位部件被设计用来使得所述第一电池单体(20)与所述第二电池单体(21、22、23)相互间隔开地布置，以便能实现在定位所述第一电池单体(20)与所述第二电池单体(21、22、23)时使得所述第一电池单体(20)和所述第二电池单体(21、22、23)被所述冷却流体环绕流动；
-把所述第一电池单体(20)的冷却面(100)和所述第二电池单体(21、22、23)的冷却面(101、102、103)布置(S3)在预定的平面中，以便能实现在定位所述第一电池单体(20)与所述第二电池单体(21、22、23)时使得所述第一电池单体(20)的冷却面(100)和所述第二电池单体(21、22、23)的冷却面(101、102、103)被冷却板(60)热接触；
-通过所述定位部件把所述第一电池单体(20)和所述第二电池单体(21、22、23)定位(S4)在所述电池模块壳体(10)中。
5.如权利要求4所述的方法，包括：使得多个模块化地设计的定位部件接合。
6.如权利要求4～5中任一项所述的方法，包括：使得所述浸渍冷却部的流体连接部连接到所提供的所述电池模块壳体(10)的连接装置上。
7.如权利要求4～6中任一项所述的方法，包括：设置冷却板(60)，用于所述第一电池单体(20)和所述第二电池单体(21、22、23)的热量排放和冷却。
8.如权利要求7所述的方法，包括：通过固定部件把所述第一电池单体(20)的冷却面(100)和所述第二电池单体(21、22、23)的冷却面(101、102、103)固定在所提供的冷却板(60)上。
9.如权利要求8所述的方法，其中，热接触包括：把导热介质(70)敷设在所述第一电池单体(20)的冷却面(100)和所述第二电池单体(21、22、23)的冷却面(101、102、103)上，和/或其中，所述热接触包括：把导热介质(70)敷设在所提供的冷却板(60)上。
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