CN114497851A - 电池模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池模块(1)，其具有多个储匣(2)，其中，每个储匣(2)具有至少一个单池保持器(3)和多个电池单池(4)，其中，每个单池保持器(3)构造为用于容纳相应储匣(2)的电池单池(4)，其中，挤压元件(5)在所述单池保持器(3)的对置的端侧(6a、6b)上不仅贴靠在所述单池保持器(3)上而且贴靠在所述电池单池(4)上并且至少沿着挤压方向(100)将挤压力施加到所述电池单池(4)上，其中，所述储匣(2)沿着所述挤压方向(100)相邻地布置并且沿着所述挤压方向(100)被压紧。

Description

电池模块
技术领域
本发明涉及一种电池模块。在该电池模块中，多个电池单池彼此张紧。
背景技术
由现有技术已知电池模块，其中，多个单个电池单池互连。这些单个电池单池必须机械地固定，尤其以便避免单个单池的损坏。
电池模块例如使用在电驱动的自行车中。在这种使用情况下，尤其可能存在对电池模块的冲击负载，例如由于在行驶期间不平的地面或由于使用者在自行车上安装或拆卸时电池模块的落下。这些冲击负载可以通过电池单池的压紧来吸收，以便由此避免单个电池单池的损坏。
发明内容
根据本发明的电池模块具有单个电池单池的优化的张紧方案。为此形成单个的储匣，其也被称为堆(Stack)，其中，力流在内部固定装置和外部固定装置之间被划分开。
因此，电池模块具有多个储匣，其中，每个储匣包括至少一个单池保持器和多个电池单池。单池保持器在此用于容纳相应储匣的电池单池。在单池保持器的相对置的端侧上设置有挤压元件，其中，所述挤压元件不仅贴靠在单池保持器上而且贴靠在电池单池上。挤压元件构造为用于至少将挤压力沿着挤压方向施加到电池单池上。单个储匣沿着挤压方向相邻地布置并且沿着挤压方向被压紧。
如果进行储匣的压紧，则还将挤压力施加到相应的挤压元件上，该挤压力又导致对单池保持器和电池单池的挤压。因此，由于挤压元件的构型，将预限定的挤压力施加到电池单池上。然而该挤压力不能任意地提高，因为随着达到预限定的挤压力，单池保持器也必须被挤压。因此，单池保持器防止了作用到单个电池单池上的挤压力任意上升并且因此限制了该挤压力。但是同时，所有的储匣都要以基本上与单个电池单池的挤压力无关的挤压力来压紧。换言之，力流被分成内部流和外部流。内部流通过挤压元件、电池单池和单池保持器来实现。外部流在单个储匣之间实现并且在此尤其与单个电池单池无关地实现。
以这种方式特别有利地进行公差补偿。电池单池沿着挤压方向的公差通常相对较大。通过使用如上所述的挤压元件，在这些挤压元件上已经发生公差补偿。由此尤其避免了电池单池沿着挤压方向的公差的累加。因此，当压紧这些储匣时，仅需要补偿单个储匣之间的公差。然而，储匣之间的公差与电池单池的公差无关，从而在此可以简单且低耗费地实施公差补偿。因此，通过与力流类似地分配公差，确保了能够安全且可靠地实现作用到电池单池上的预限定的挤压力，而不使其超过临界值。
如果发生机械负载、例如机械冲击负载，则电池单池之间的力不发生交换。更确切地说，每个电池单池的冲击力从分别配属的单池保持器和挤压元件被导出。因此避免了(如在没有划分力流的情况下那样的)惯性和作用力的叠加。因此排除了单个电池单池的机械过载，尤其是在电池模块的边缘上的机械过载。
最后实现了功能分离，该功能分离保证了在长的使用寿命期间也保持作用到电池单池上的挤压力。因此，安置被压紧的电池单池不一定导致作用到电池单池上的挤压力下降，因为电池单池的挤压力通过挤压元件来调设。在安置挤压元件和/或单池保持器和/或设置为用于压紧储匣的元件的情况下，作用到电池单池上的挤压力继续存在。因此，保持所期望的力作用到电池单池上。
说明书中限定了本发明的优选的改进方案。
优选地设置，单池保持器沿着挤压方向的刚度大于电池单池沿着挤压方向的刚度。由此能够优化地调设电池模块中的力流，尤其是将其划分成储匣内部的力流和跨越储匣的力流。通过单池保持器的较高刚度，可以使挤压力跨越储匣通过单池保持器被导出。因此，独立地并且仅在每个储匣内部实现电池单池的挤压。
优选地，挤压元件分别具有至少一个第一区域和第二区域。单池保持器在此仅贴靠在第一区域上。相反，电池单池仅贴靠在第二区域上。第一区域具有比第二区域大的刚度。因此，通过优选地将挤压元件划分为第一区域和第二区域来实现力的划分。挤压元件的第二区域提供储匣内部的内部力流。为此，借助第二区域将挤压力施加到电池单池上。此外，能够实现通过第一区域施加跨越储匣的外部力流，因为第一区域贴靠在单池保持器上。因此，跨越储匣的力可以通过第一区域并且通过单池保持器来引导。
在一种特别优选的构型中设置，挤压元件分别构造成使得第二区域在第一区域贴靠在单池保持器上时将力施加到电池单池上。所述力尤其是弹性复位力。这尤其可以通过以下方式来实现：相应地构型第一区域和第二区域的几何形状，从而在第一区域贴靠在单池保持器上时将所述力施加到电池单池上。因此，例如可以实现，在装配挤压元件时，在能够实现第一区域与单池保持器的接触之前，首先实现第二区域与电池单池之间的接触。如果将第一区域靠置在单池保持器上，则例如发生第二区域和/或电池单池的压缩。通过第一区域和第二区域的相应不同的构型，可以以这种方式调设作用到电池单池上的最大挤压力，当第一区域贴靠在单池保持器上时，始终达到该最大挤压力。通过将第一区域贴靠在单池保持器上，与哪些外部力作用到挤压元件上无关地，不会进一步提高作用到电池单池上的挤压力。因此，可以有利地实现力流的前述划分。
此外，优选地设置，每个挤压元件的仅第一区域贴靠在相邻的储匣上。因此，为了储匣彼此间的接触，仅提供了挤压元件的第一区域之间的接触。因此，尤其不能借助于第二区域实现从一个储匣到相邻的储匣上的力传递。因此，力传递必须始终通过第一区域进行，由此又可以实现力流的前述划分。
在另一优选的构型中设置，在两个储匣的两个单池保持器之间布置仅一个挤压元件。该挤压元件具有一个第一区域和通过第一区域分开的两个第二区域。再次设置，第二区域仅与电池单池接触，而第一区域不与电池单池接触，但该第一区域为此与相邻的储匣的单池保持器接触。因此，借助于唯一的挤压元件，能够在两个相邻的储匣中实现内部力流和外部力流之间的力划分。取而代之地，通过将两个挤压元件彼此靠置，可实现相同的效果，其中，每个挤压元件具有唯一的第一区域和唯一的第二区域。
第一区域特别有利地构造成具有凹陷。第二区域布置在所述凹陷中。因此，第一区域尤其设置在外边缘区域上，单池保持器也位于该外边缘区域上。第二区域位于该外边缘区域内部，因为在该部位处也存在电池单池。此外，第一区域至少区段地包围第二区域，从而避免了其它部件、尤其是相邻的储匣与第二区域的接触。
优选地，挤压元件由塑料制成。在如上所述地划分成第一区域和第二区域的情况下设置，每个区域都由塑料制成，优选由不同的塑料制成。以这种方式，尤其可以简单且可靠地实现第一区域和第二区域的前述不同强度。
电池模块有利地具有拉杆。该拉杆用于将储匣彼此压紧。因此，借助于拉杆可以简单且可靠地调设所期望的力，利用该力将单个储匣彼此挤压。尤其是，因此可以简单且可靠地调设跨越储匣的外部力流。
特别有利地，拉杆设置在两个端板之间。储匣布置在所述端板之间。端板可以是如前所述的挤压元件，但也可以分别设置单独的挤压板，相应的挤压元件贴靠在所述挤压板上。端板可以由金属材料和/或塑料制成。
附图说明
下面参照附图详细描述本发明的实施例。附图中示出：
图1根据本发明的一个实施例的电池模块的工作原理的示意图，
图2根据本发明的实施例的电池模块的示意图，以及
图3根据本发明的实施例的电池模块的示意性部分视图。
具体实施方式
图1示意性地示出了根据本发明的一个实施例的电池模块1的工作原理。该电池模块1具有多个电池单池4，这些电池单池应可靠地支承在电池模块1内部。为此设置，通过设置多个储匣2来划分力流。每个储匣2包括至少一个电池单池4、尤其是多个电池单池4以及单池保持器3。在单池保持器3中容纳储匣2的电池单池4。此外，每个储匣2设置有总共两个挤压元件5。挤压元件5又分别具有第一区域8a和第二区域8b，其中，第一区域8a与单池保持器3共同作用，而第二区域8b与电池单池4共同作用。以这种方式实现了，挤压元件5的第二区域8b将挤压力施加到电池单池4上。该挤压力通过第一区域8a在单池保持器3上的贴靠而受到限制。
这种结构使得可以将储匣2相互压紧，以便因此实现储匣2的牢固的保持。附加地，在每个储匣内部压紧两个电池单池4。力流被划分成储匣2内部的内部力流和跨越储匣2的外部力流。这通过以下方式实现：外部力流在挤压元件5的第一区域8a和单池保持器3上延伸。相反，在储匣2内部的内部力变化曲线通过第二区域8b实现。因此，能够为每个电池单池4调设最佳的挤压力。同时，外部挤压力可以被施加到储匣2上，但是该外部挤压力不影响内部挤压力。因此，尤其避免了对电池单池4的过载。
上述布置具有以下优点，公差补偿可以简单且低耗费地实现。因此，电池单池4通常具有大的公差。但是，所述公差不会(如当多个电池单池沿着挤压方向直接并排布置时的情况那样)叠加。更确切地说，已经在单个储匣2内部实现公差补偿。储匣2的公差由挤压元件5的第一区域8a以及由单池保持器3形成，由此这些公差比电池单池4中小。该公差补偿可以通过沿着挤压方向100施加相应的挤压力来实现。
图2示意性地示出了根据本发明的实施例的电池模块1的结构。在该实施例中设置有三个储匣2，其中，每个储匣2具有多个电池单池4。储匣2沿着挤压方向100并排地布置。此外，每个储匣2配属有总共两个挤压元件5，所述挤压元件在挤压方向100上布置在储匣2之间。
为了将挤压力施加到储匣2上，设置有拉杆9，该拉杆在两个端板10之间延伸。端板10可以类似于挤压元件5构造，或者替代地仅是板状元件，附加的挤压元件5贴靠在所述板状元件上。同样能够实现端板10的其他构型。
图3作为细节视图示出了电池模块1的单个储匣2的布置。在此，示例性地示出了两个不同类型的挤压元件5，其中，挤压元件5中的每一个同样也可以使用在其它位置上。
在图3中在单池保持器3的左侧示出了挤压元件5，该挤压元件具有第一区域8a和第二区域8b。第一区域8a具有凹陷7，第二区域8b布置在该凹陷中。第一区域8a和第二区域8b都由塑料制成，其中，第一区域8a的强度大于第二区域8b的强度。同样，单池保持器3的强度至少在挤压方向100上大于电池单池4的强度。
如果第一区域8a贴靠在单池保持器3上，则这实现通过第二区域8b将弹性复位力施加到电池单池4上。为此，第二区域8b和/或电池单池4弹性地变形。由于第一区域8a和第二区域8b的构型，能够将预限定的挤压力施加到电池单池4上。该挤压力通过第一区域8a在单池保持器3上的贴靠和电池单池4和/或第二区域8b的由此受限的最大变形来限制。因此，能够可靠地调设预限定的挤压力。同时实现了电池单池4的长度沿着挤压方向100的公差补偿。因此，预限定的挤压力能够安全地并且可靠地作用到每个电池单池4上，其中，这也在电池模块1的使用寿命期间得到保证。
如图3所示，第二区域8b也可以仅与电池单池4接触。通过第一区域8a防止了第二区域8b与其它的电池部件、尤其与其它的储匣2接触。为此，仅设置该第一区域8a。
为了压紧多个储匣2，通过第一区域8a在储匣2的单个单池保持器3之间进行力传递。在储匣2之间延伸的力流也称为外部力流，因此该力流不能通过电池单池4本身延伸。由此，为了压紧储匣2而施加的力本身对于单个电池单池4的挤压力是不相关的。因此，可以调设任意的挤压力，而不产生使电池单池4过载的危险。
能够针对每个储匣2使用一挤压元件5，如在左侧示出的那样。在图3中，该挤压元件5贴靠在单池保持器3的第一端侧6a上。同样，该挤压元件5可以相应地贴靠在单池保持器3的第二端侧6b上。在这种情况下，每个储匣2将具有自己的两个挤压元件5，其中，相邻的挤压元件5的第一区域彼此贴靠。替代地，可以取而代之地使用如在右侧所示的挤压元件5，该挤压元件在图3中贴靠在单池保持器3的第二端侧6b上。在这种情况下，挤压元件5具有通过第一区域8a分开的两个第二区域8b，其中，每个第二区域8b贴靠在不同储匣2的电池单池4上。
作用到单个电池单池4上的挤压力与通过拉杆9调设的挤压力无关。作用到电池单池4上的挤压力仅通过挤压元件5来确定。因此，安置外部固定装置，也就是说安置拉杆9和端板10，不会导致储匣2内部的挤压力减小。因此实现了，总是在储匣2内部保持所设置的最小挤压力。因此，在电池模块1的整个使用寿命期间存在该最小挤压力。
在冲击负载的情况下，例如在电池模块1落下时，仅在单个储匣2的内部实现力冲击的吸收。尤其不发生力从一个电池单池4到另一个电池单池4的传递。因此避免了单个电池单池4的机械过载。
电池模块1特别有利地是用于电驱动的自行车的电池模块。尤其是由于最佳的抗冲击性，该电池模块1适合在自行车中使用。

Claims (10)

1.一种电池模块(1)，其具有多个储匣(2)，
其中，每个储匣(2)具有至少一个单池保持器(3)和多个电池单池(4)，
其中，每个单池保持器(3)构造为用于容纳相应储匣(2)的电池单池(4)，
其中，挤压元件(5)在所述单池保持器(3)的对置的端侧(6a、6b)上不仅贴靠在所述单池保持器(3)上而且贴靠在所述电池单池(4)上并且至少沿着挤压方向(100)将挤压力施加到所述电池单池(4)上，
其中，所述储匣(2)沿着所述挤压方向(100)相邻地布置并且沿着所述挤压方向(100)被压紧。
2.根据权利要求1所述的电池模块(1)，其特征在于，所述单池保持器(3)沿着所述挤压方向(100)的刚度大于所述电池单池(4)沿着所述挤压方向的刚度。
3.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块(1)，其特征在于，所述挤压元件(5)分别具有至少一个第一区域(8a)和第二区域(8b)，其中，所述单池保持器(3)仅贴靠在所述挤压元件(5)的第一区域(8a)上，并且所述电池单池(4)仅贴靠在所述挤压元件(5)的第二区域(8b)上，其中，所述第一区域(8a)具有比所述第二区域(8b)大的刚度。
4.根据权利要求3所述的电池模块(1)，其特征在于，所述挤压元件(5)分别构造成使得所述第二区域(8b)在所述第一区域(8a)贴靠在所述单池保持器(3)上时将力、尤其是弹性的复位力施加到所述电池单池(4)上。
5.根据权利要求3或4所述的电池模块(1)，其特征在于，仅所述第一区域(8a)贴靠在相邻的储匣(2)上。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的电池模块(1)，其特征在于，在两个储匣(2)的两个单池保持器(3)之间布置一个挤压元件(5)，其中，该挤压元件(5)具有一个第一区域(8a)和通过所述第一区域(8a)分开的两个第二区域(8b)，其中，每个第二区域(8b)分别配属于所述储匣(2)中的一个储匣的电池单池(4)。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的电池模块(1)，其特征在于，所述第一区域(8a)具有凹陷(7)，所述第二区域(8b)布置在所述凹陷中。
8.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块(1)，其特征在于，所述挤压元件(5)分别由塑料制成。
9.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块(1)，其特征在于，设有用于压紧所述储匣(2)的拉杆(9)。
10.根据权利要求9所述的电池模块(1)，其特征在于，所述拉杆(9)在两个端板(10)之间延伸，其中，所述储匣(2)布置在所述端板(10)之间。
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