CN114762162A - 用于机动车的电池 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车的电池，所述电池具有电池单体(5)的第一堆叠(4)，在所述第一堆叠中，所述电池单体(5)沿电池单体(5)的堆叠方向(7)被加载压力，并且所述电池具有电池单体(5)的第二堆叠(8)，所述第二堆叠沿堆叠方向(7)与第一堆叠(4)相邻布置。第二堆叠(5)的电池单体(5)也沿堆叠方向(7)被加载压力。在构造在第一堆叠(4)和第二堆叠(8)之间的中间空间中布置有压板(9)，所述压板沿堆叠方向(7)被加载压力。所述压板至少在相应的贴靠区域(30)中由塑料构成，在所述贴靠区域中，压板(9)与第一堆叠(4)和第二堆叠(8)接触。

Description

用于机动车的电池

技术领域

本发明涉及一种用于机动车的电池，所述电池具有电池单体的第一堆叠，在所述第一堆叠中，所述电池单体沿电池单体的堆叠方向被加载压力。电池单体的第二堆叠沿堆叠方向与第一堆叠相邻布置。第二堆叠的电池单体也沿堆叠方向被加载压力。

背景技术

如果在设计为电动车辆或混合动力车辆的机动车中使用电池作为电能蓄存器，则该电池的大量电池单体通常以导电方式彼此连接。在此，电池单体的多个堆叠也可以沿电池单体的堆叠方向彼此邻接或相邻布置。

例如，DE102012219782A1描述了一种多个电池单体堆叠的组件，其中，这些堆叠沿电池单体的堆叠方向彼此邻接。相应堆叠的电池单体在此被安置在盒形的壳体中，电池单体在该壳体中被加载压力。相应的壳体包括沿堆叠方向彼此相对置的两个端壁和与端壁螺纹连接或焊接的两个侧壁。因此，通过壳体提供框架，该框架利用预紧力挤压或压缩相应堆叠的电池单体。

此外，在用于机动车的电池中可以规定，提供带有多个棱柱形电池单体的相应的电池模块。在此，电池模块可以具有模块框架，该模块框架具有两个沿电池单体的堆叠方向彼此相对置的端板和将端板彼此连接的拉杆。端板因此作用为压板，所述压板沿堆叠方向给电池单体加载压力或沿堆叠方向将电池单体压靠在彼此上。这种模块框架可以由金属构件形成，其中，作为金属尤其是能够使用铝和/或钢。

将大量电池单体布置在模块框架中意味着与在电池设计为具有更多电池模块(电池模块分别具有更少的电池单体)的情况下相比，需要使用更少的这种端板或压板以及更少的拉杆。与此相应地，当使用具有大量电池单体的电池模块时，更多的可用安装空间可以用于电池单体或被电池单体占用。这对于可由电池提供的电能的量是有利的。

尤其是在相对大的电池模块的情况下可以规定，在两个电池单体堆叠之间设置压板，即板状元件，与夹紧在模块框架内的电池单体一样，该板状元件被加载压力。这种压板可用于将电池的其他部件固定或布置在电池模块上。

可以规定，这种压板构造为由铝构成的型材部件，该型材部件通过挤压制造。这使得可以将模块框架的拉杆例如通过焊接与压板连接。然而，事实证明将螺纹引入这种由铝构成的压板中是比较复杂的。因为为此需要对压板进行后续切削加工。

此外，由诸如铝的导电金属构造压板意味着如有可能要设置由塑料构成的绝缘元件，以确保足够大的空气距离或爬电距离。设置这种由塑料构成的绝缘元件在制造电池时也与相应的耗费相关联。

此外，所使用的形式为铝的材料以及压板的切削加工以及附加地绝缘元件的设置使得布置在电池单体的两个堆叠之间的压板成为电池的昂贵构件。

发明内容

本发明的任务是给出一种开头所述类型的可特别容易制造的电池。

根据本发明，所述任务通过具有权利要求1的特征的电池来解决。本发明的有利实施方案是从属权利要求和说明书的主题。

根据本发明的用于机动车的电池包括电池单体的第一堆叠。在所述第一堆叠中，所述电池单体沿电池单体的堆叠方向被加载压力。所述电池包括电池单体的第二堆叠，所述第二堆叠沿堆叠方向与第一堆叠相邻布置。第二堆叠的电池单体也沿堆叠方向被加载压力。在构造在第一堆叠和第二堆叠之间的中间空间中布置有压板，所述压板沿堆叠方向被加载压力。所述压板至少在相应的贴靠区域中由塑料构成，在所述贴靠区域中，压板与第一堆叠和第二堆叠接触。因此，压板可以特别容易且耗费少地提供。这有利于电池的容易的制造。此外，例如塑料作为材料比铝有利。

此外，至少局部地由塑料构成的压板可以特别快速地制造，所述压板是电池的不同于电池单体的板状的或方形的构件。这也有利于电池的特别容易的制造。

此外，用于将电池的其他部件安置在压板上的附接部位由于压板至少部分地由塑料制造而可以特别容易、快速且耗费少的提供或集成到压板中。这可以在压板的制造中直接发生或实现。

优选地，所述压板具有至少一个穿通开口，所述穿通开口用于使所述电池的冷却装置的至少一个冷却剂管路引导穿过所述压板。换言之，在这种设计中，所述至少一个冷却剂管路可以引导穿过构造在压板中的所述至少一个穿通开口。由于在压板中设置所述至少一个穿通开口，引导穿过该穿通开口的冷却剂管路被良好保护地布置。

因此，例如当配备有电池的机动车撞到障碍物上时，冷却剂管路不在作用到电池上的负载的负载路径中。由此可以在特别大程度上确保所述至少一个冷却剂管路不会在电池例如因事故而被加载力时受损伤，并且因此没有冷却剂从冷却剂管路中排出。这种通过压板对所述至少一个冷却剂管路的保护尤其适用于压板基本上居中地布置在电池的包括两个堆叠的电池模块中的情况。

所述至少一个冷却剂管路可以设计用于引导冷却剂和/或制冷剂。与此相应地，所述至少一个冷却剂管路也可以总体上称为冷却管路。即，冷却剂和制冷剂都可以在电池的冷却装置中用于冷却电池单体并且可以通过所述至少一个冷却剂管路被输送。

尤其是，压板可以具有用于设计为冷却剂流入部的冷却剂管路的第一穿通开口和用于设计为冷却剂流出部的冷却剂管路的第二穿通开口。冷却剂可以通过这种冷却剂管路例如被引入冷却装置的冷却板中并且再次从冷却板被引走，两个堆叠的电池单体布置在该冷却板上。冷却剂可以借助另外的冷却剂管路经由引导穿过压板的穿通开口的冷却剂管路供应到机动车的冷却器，并且在通过冷却器之后可以再次供应到冷却板。

通向机动车的冷却器并且从冷却器引出的另外的冷却剂管路在此尤其可以平行于机动车的车辆纵向轴线延伸并且基本上在机动车的车辆横向轴线的方向上居中地布置。这也可以有利于保护所述另外的冷却剂管路免受可能的损伤。此外，尤其是在设计为电动车辆的机动车中，在机动车的纵向方向上在车辆中心区域中存在安装空间，以便安装车辆的通向冷却器和从冷却器引出的冷却剂管路。

可以规定，整个压板由塑料构成。这使得压板的制造耗费特别少。

因此，优选地，所述压板的至少一个具有贴靠区域的基体由塑料构成。由此，能以特别简单的方式耗费少地且成本适宜地提供压板形式的比较大的且良好地承受也作用在电池单体上的压力的构件。

可以规定，将至少一个由金属构成的嵌入件引入所述基体中。在所述嵌入件的表面上能够通过焊接固定所述电池的至少一个金属构件。通过设置这种金属的嵌入件(该嵌入件嵌入到压板的基体中)，例如构件、如用于各个电池单体的电接触的装置(其也称为电池单体接触系统)和/或用于将电池的电池模块彼此电连接的电连接线路可以通过焊接简单且耗费少地固定在所述至少一个嵌入件上。

压板优选地具有第一板部件和第二板部件，所述第一板部件和所述第二板部件在彼此耦联的状态下形成所述压板。由此，也能以特别简单的方式实现压板的复杂的造型。此外，如此由两个板部件提供压板对于通过塑料注射成型来成本有效地制造板部件是有利的。

因此，尤其是，这两个板部件可以设计为注射成型部件。即浇注部位可以在注射成型中非常容易地在相应的板部件的与贴靠区域相对置的一侧上构造。由此，能特别简单地从注射成型模具或注射成型工具中将相应的板部件脱模，其中，脱模方向垂直于贴靠区域延伸。这又意味着贴靠区域可以非常平坦地构造并且在中间空间中垂直于堆叠方向定向。这有利于压板的均匀压力加载。

如果两个板部件设计成结构相同的，则压板可以由两个板部件以特别小耗费提供。因为这样就不需要提供不同的工具来在注射成型方法中制造相应的板部件。

优选地，板部件具有彼此相对应的形锁合元件。所述形锁合元件在所述板部件彼此耦联的状态下彼此接合。因此能以特别简单的方式实现两个板部件的机械耦联，以便提供压板。

优选地，两个贴靠区域平坦地构造并且垂直于堆叠方向定向。由此，可以特别容易地并且在很大程度上避免在压板内出现压力峰值。

优选地，压板具有至少一个螺纹孔。螺纹销栓能旋入所述螺纹孔中，以用于将电池的至少一个保持装置固定在压板上。这种螺纹孔也可以直接在压板的制造中在注射成型方法中特别容易且耗费少地构造。此外，由此提供了将电池的其他部件以特别不同的方式固定在压板上的可能性。

优选地，第一堆叠和第二堆叠是电池的电池模块的组件。在此，所述电池模块包括模块框架，所述模块框架包围所述电池模块的两个堆叠并且以压力加载所述电池模块的两个堆叠。这种模块框架可以通过端侧的端板和将端侧的端板或端侧的压板彼此连接的拉杆或侧壁提供。

如果模块框架包括布置在两个堆叠的相对置的端部处的两个端侧的压板或端板，则布置在两个堆叠之间的中间空间中的压板也可以称为中间压板。

这种具有模块框架的电池模块确保布置在相应堆叠中的电池单体被加载压力，该压力尤其在极大程度上防止各个电池单体的壳体的壁在电池单体运行期间鼓起。这对于电池单体的运行在由电池单体提供电能方面是有利的。

优选地，电池包括彼此导电连接的多个所述电池模块。以这种方式，通过电池可以提供比较高的电压和/或——尤其是在电池放电时——比较高的电流强度。

尤其有利的是，电池设计为高压电池或高压蓄存器，其为例如呈机动车的至少一个电动马达形式的驱动装置提供电能。这种高压蓄存器具有超过60伏特并且尤其是高达数百伏特的额定电压。

本发明的其他特征由权利要求、附图和附图说明得出。上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提到的和/或在附图中单独示出的特征和特征组合不仅能以相应给出的组合使用，而且能以其他组合或单独使用。

附图说明

图1以示意图以及以俯视图示出为机动车的电池设置的电池模块，该电池模块具有电池单体的两个堆叠和在两个堆叠之间居中布置的压板或中间压板；

图2示意性地示出根据图1的电池模块在冷却板上的布置结构，其中，电池的冷却装置的两个冷却剂管路能够穿过构造在压板中的穿通开口；

图3以透视图示意性地示出根据图1的压板的第一变型；

图4示出根据图1的压板的另一个变型的板部件，所述压板可以通过将两个这种板部件彼此耦联来提供；

图5示出用于电池的冷却剂管路的保持器与压板的旋拧连接；以及

图6高度示意性示出具有电池的机动车，该机动车具有多个图1中所示的电池模块。

具体实施方式

在图1中以示意性俯视图示出用于图6中所示的机动车3的电池2的电池模块1。电池模块1包括第一堆叠4，该第一堆叠带有多个电池单体5，为了清楚起见在图1中仅其中一些设有附图标记。第一堆叠4的电池单体5布置在电池模块1的模块框架6内。模块框架6确保第一堆叠4中的电池单体5沿堆叠方向7被加载压力，堆叠方向在图1中由箭头示出。

电池模块1包括第二堆叠8，该第二堆叠带有多个电池单体5，该第二堆叠与第一堆叠4一起或共同地被电池模块1的模块框架6包围。电池模块1的两个堆叠4、8因此布置在模块框架6内。在图1中，仅第二堆叠8的电池单体5中的一些电池单体设有附图标记。并且在第二堆叠8中，电池单体5也通过模块框架6加载压力，该压力沿第二堆叠8的电池单体5的堆叠方向7作用。

在两个堆叠4、8之间的中间空间中以及尤其是如当前示例性示出的那样在两个堆叠4、8之间的中间处布置有压板9，该压板在图3中在示例性的变型中示出并且透视地示出。

当前，压板9具有两个穿通开口10。电池2的冷却装置13的冷却剂管路11、12可以被引导穿过这些穿通开口，这些穿通开口在图2中示意性地示出。为了清楚起见，电池模块1在图2中仅示意性地示出为方形并且没有在图1中可见的细节。

第一冷却剂管路11例如设计为用于冷却板14的冷却剂流入部，冷却剂可以流过该第一冷却剂管路。图2中所示的第二冷却剂管路12则被设计为冷却板14的冷却剂流出部。

当电池模块1的电池单体5与冷却板14导热接触时，穿过压板9的穿通开口10的冷却剂管路11、12受保护地布置在压板9中而免受损伤。因此，沿堆叠方向7施加到压板9和电池单体5上的压力不作用到冷却剂管路11、12上。

沿堆叠方向7，构造为板状的或方形的构件的压板9当前具有比沿其竖直方向29以及垂直于通过堆叠方向7和竖直方向29形成的平面更小的延伸尺寸。

根据图1，电池模块1的模块框架6包括设置在电池模块1的端侧处的第一端板15和沿堆叠方向7与第一端板15相对置的第二端板16。端板15、16通过模块框架6的侧壁17、18彼此连接，尤其是通过将侧壁17、18与相应的端板15、16焊接来彼此连接。因此，侧壁17、18作用为拉杆，其给两个堆叠4、8的电池单体5和压板9加载沿堆叠方向7施加的压力。

在电池2安装在机动车3中的状态下，堆叠方向7以及因此电池模块1的纵向延伸方向可以尤其平行于车辆横向轴线y延伸。由此尤其是可实现：压板9可以沿车辆横向轴线y的方向基本上居中地布置在机动车3中。因此，穿过压板9的穿通开口10的冷却剂管路11、12在车辆横向轴线y的方向上受到特别好的保护以免受损伤。

在车辆纵向轴线x的方向上，多个图1所示的电池模块1可以并排布置并且彼此导电地连接，以形成机动车3的电池2(参见图1)。

由于电池模块1彼此导电连接，通过机动车3的电池2尤其可以提供高压蓄存器。这种高压蓄存器具有超过60伏特和尤其是高达数百伏特的额定电压。与此相应地，电池2可以为驱动装置提供电能，所述驱动装置例如呈机动车3的至少一个电动马达19的形式(参见图6)。所述至少一个电动马达19可以驱动机动车3的车轮20，并且由此确保机动车3的前进运动。

沿车辆竖直轴线z的方向在相应堆叠4、8下方布置在电池单体5处的冷却板14(参见图2)通过冷却剂管路11、12之一被供应冷却剂。沿车辆竖直轴线z的方向布置在电池模块1的电池单体5上方的另外的冷却剂管路21、22(参见图5)当前沿车辆纵向轴线x的方向延伸并且将冷却剂引导到机动车3的(未示出的)冷却器以及从机动车的冷却器引导走，相应的电池模块1的冷却剂管路11、12与所述另外的冷却剂管路连接。

从图3中所示的压板9的一种可行的变型方案的透视图还可以看出，压板9可以具有螺纹孔23。螺纹销栓24可以拧入这种螺纹孔23中(参见图5)。电池2的保持装置可以通过这种螺纹销栓24固定在压板9上。

例如，通过这种螺纹销栓24可以将保持器25固定在压板9上，该螺纹销栓接合到通过注射成型构造在压板9中的螺纹孔23之一的螺纹中。经由这种保持器25，冷却剂管路21、22可以例如固定在压板9的区域中(参见图5)。

然而，压板9也使得可以将电池2的其他部件或其他接口固定在压板9的区域中。例如，根据图3，由金属构成的嵌入件27可以嵌入到压板9的由塑料构成的基体26中。并且电池2的金属构件可以通过焊接固定在相应的嵌入件27的表面28上。

例如，电池单体接触系统的金属构件可以与嵌入件27之一焊接。这种电池单体接触系统确保电池模块1的电池单体5彼此导电连接。

此外，高压接头和/或用于高压接头的保持件可以通过焊接与嵌入件27之一连接。这种高压接头可以在电池2的相应的电池模块1之间建立导电连接并且因此可以设计为模块连接器。

如果在图3中示例性示出的压板9在塑料注射成型方法中制造，则压板9从(未示出的)注射成型模具中取出所沿的脱模方向可以例如在压板9的竖直方向29上延伸，该竖直方向在电池模块1在机动车辆3中的安装位置中优选平行于车辆竖直轴线z定向。

然而，这意味着：压板9的、压板9与第一堆叠4或第二堆叠8接触所在的贴靠区域30或贴靠面必须设计成略微倾斜的，以便使得压板9能够从注射成型模具中简单地脱模或取出。与此相应地，相应的贴靠区域30则相对于竖直方向29至少略微倾斜。

然而，考虑到均匀地给压板9加载压力，该压板与一方面第一堆叠4的和另一方面第二堆叠8的相应与贴靠区域30邻接的电池单体5接触，贴靠区域30的尽可能平坦的构造以及贴靠区域30垂直于堆叠方向7的定向是有利的。

因此，在压板9设计为塑料注射成型部件时，尤其可以实现如下变型方案，该变型方案借助图4进行解释。据此，压板9包括两个板部件31，所述板部件被结构相同地构造部件并且其中一个在图4中以透视图示意性地示出。图4中所示的板部件31中的两个板部件可以彼此耦联。在两个板部件31的耦联状态下，则通过两个板部件31提供压板9。

在板部件31之一的在图4中示例性示出的设计中，压板9的相应的穿通开口10的一部分、即当前相应的穿通开口10的相应一半通过相应的板部件31之一提供。此外，在每个板部件31中，两个嵌入件27中的一个嵌入件嵌入到相应的板部件31的由塑料构成的基体26中。

此外，从图4中可以看出，板部件31可以具有彼此相对应的形锁合元件，所述形锁合元件可实现板部件31的彼此耦联以用于提供压板9。例如，可以实现卡扣连接或卡锁连接，在所述卡扣连接或卡锁连接中，形锁合元件彼此接合，以便形成压板9。

在图4中示例性示出的板部件31的变型方案中，形锁合元件之一被设计为基体26的凸状的凸出部32，并且在该凸状的凸出部32的区域中构造有螺纹孔23之一。与该凸状的凸出部32相对应的形锁合元件在图4中所示的板部件31的变型方案中通过凹状的凹入部33提供，该凹状的凹入部构造在压板9的第二螺纹孔23的区域中(参见图3)。

通过将凸出部32引入两个板部件31中的另一个板部件的相对应的凹入部33中，可以引起板部件31保持在一起以用于提供压板9。在此可以规定，相应的凸出部32垂直于竖直方向29引入到相应的凹入部33中。附加地或替代地，可以规定，凸出部32在竖直方向29上被推入相应的凹入部33中。

借助图4所示的通过两个板部件31提供压板9引起通过注射成型特别简单地实现板部件31的制造。例如，浇注区域或者注入部位可以构造在板部件31的中心区域34中，更确切地说构造在板部件31的与贴靠区域30相对置的一侧上。

与此相应地，板部件31从(未示出的)注射成型模具中的脱模可以垂直于贴靠区域30或板部件31的该平坦的外表面来实现。以这种方式，可以特别容易地实现相应的板部件31的贴靠区域30的特别平坦的构造和贴靠区域30的垂直于堆叠方向7的定向。

附图标记列表

1 电池模块

2 电池

3 机动车

4 堆叠

5 电池单体

6 模块框架

7 堆叠方向

8 堆叠

9 压板

10 穿通开口

11 冷却剂管路

12 冷却剂管路

13 冷却装置

14 冷却板

15 端板

16 端板

17 侧壁

18 侧壁

19 电动马达

20 车轮

21 冷却剂管路

22 冷却剂管路

23 螺纹孔

24 螺纹销栓

25 保持器

26 基体

27 嵌入件

28 表面

29 竖直方向

30 贴靠区域

31 板部件

32 凸出部

33 凹入部

34 中心区域

x 车辆纵向轴线

y 车辆横向轴线

z 车辆竖直轴线

Claims (11)

1.用于机动车(3)的电池(2)，所述电池具有电池单体(5)的第一堆叠(4)，在所述第一堆叠中，所述电池单体(5)沿电池单体(5)的堆叠方向(7)被加载压力，并且所述电池具有电池单体(5)的第二堆叠(8)，所述第二堆叠沿堆叠方向(7)与第一堆叠(4)相邻布置，其中，第二堆叠(5)的电池单体(5)也沿堆叠方向(7)被加载压力，

其特征在于，

在构造在第一堆叠(4)和第二堆叠(8)之间的中间空间中布置有压板(9)，所述压板沿堆叠方向(7)被加载压力，所述压板至少在相应的贴靠区域(30)中由塑料构成，在所述贴靠区域中，压板(9)与第一堆叠(4)和第二堆叠(8)接触。

2.根据权利要求1所述的电池(2)，其特征在于，所述压板(9)具有至少一个穿通开口(10)，所述穿通开口用于使所述电池(2)的冷却装置(13)的至少一个冷却剂管路(11、12)引导穿过所述压板(9)。

3.根据权利要求1或2所述的电池(2)，其特征在于，所述压板(9)的至少一个具有贴靠区域(30)的基体(26)由塑料构成。

4.根据权利要求3所述的电池(2)，其特征在于，将至少一个由金属构成的嵌入件(27)引入所述基体(26)中，在所述嵌入件的表面(28)上能够通过焊接固定所述电池(2)的至少一个金属构件。

5.根据前述权利要求中任一项所述的电池(2)，其特征在于，所述压板(9)具有第一板部件(31)和第二板部件(31)，所述第一板部件和所述第二板部件在彼此耦联的状态下形成所述压板(9)。

6.根据权利要求5所述的电池(2)，其特征在于，这两个——尤其是设计为注射成型部件的——板部件(31)结构相同地构造。

7.根据权利要求5或6所述的电池(2)，其特征在于，所述板部件(31)具有彼此相对应的形锁合元件(32、33)，所述形锁合元件在所述板部件(31)彼此耦联的状态下彼此接合。

8.根据前述权利要求中任一项所述的电池(2)，其特征在于，所述贴靠区域(30)平坦地构造并且垂直于堆叠方向(7)定向。

9.根据前述权利要求中任一项所述的电池(2)，其特征在于，所述压板(9)具有至少一个螺纹孔(23)，螺纹销栓(24)能旋入所述螺纹孔中，以用于将电池(2)的至少一个保持装置(25)固定在压板(9)上。

10.根据前述权利要求中任一项所述的电池(2)，其特征在于，所述第一堆叠(4)和所述第二堆叠(8)是电池(2)的电池模块(1)的组件，所述电池模块包括模块框架(6)，其中，所述模块框架(6)包围所述电池模块(1)的两个堆叠(4、8)并且以压力加载所述电池模块的两个堆叠。

11.根据权利要求10所述的电池(2)，其特征在于，所述电池(2)包括彼此导电连接的多个所述电池模块(1)。

Images