CN114914607A - 模块壳体、模块壳体的制造方法和电池模块 - Google Patents

模块壳体、模块壳体的制造方法和电池模块 Download PDF

Info

Publication number
CN114914607A
CN114914607A CN202210099665.7A CN202210099665A CN114914607A CN 114914607 A CN114914607 A CN 114914607A CN 202210099665 A CN202210099665 A CN 202210099665A CN 114914607 A CN114914607 A CN 114914607A
Authority
CN
China
Prior art keywords
module housing
cell
battery cell
module
battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210099665.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114914607B (zh
Inventor
圭多·霍夫
米夏埃尔·斯太科尔
彼得·法拉特迈尔
安德雷斯·埃尔勒
克劳斯·西尔默
萨赫因·塞米尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lisa Draexlmaier GmbH
Original Assignee
Lisa Draexlmaier GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lisa Draexlmaier GmbH filed Critical Lisa Draexlmaier GmbH
Publication of CN114914607A publication Critical patent/CN114914607A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114914607B publication Critical patent/CN114914607B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0422—Cells or battery with cylindrical casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/213—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/218—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material
    • H01M50/22—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material of the casings or racks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/218—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material
    • H01M50/22—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material of the casings or racks
    • H01M50/227—Organic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/244—Secondary casings; Racks; Suspension devices; Carrying devices; Holders characterised by their mounting method
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/258—Modular batteries; Casings provided with means for assembling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/289—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs
    • H01M50/291—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs characterised by their shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/289—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs
    • H01M50/293—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs characterised by the material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Abstract

本发明涉及一种由电绝缘塑料材料制成的模块壳体(100)，具有由电绝缘泡沫材料制成的泡沫体(102)，其中，该泡沫体(102)具有用于圆形电池单元(202)的基本为圆柱形的接收部(104)，其中，该模块壳体(100)具有与接收部(104)对齐的、用于圆形电池单元(202)的电池单元托座(204)的轴向止挡(106)和用于圆形电池单元(202)的正极(208)的凹槽(108)。模块壳体(100)可用于电池模块(200)。

Description

模块壳体、模块壳体的制造方法和电池模块
技术领域
本发明涉及一种由电绝缘塑料材料制成的模块壳体、一种该模块壳体的制造方法以及一种带有该模块壳体的电池模块。
背景技术
下文将主要结合车辆的牵引电池来描述本发明。然而，本发明可用于任何需要由若干单个圆形电池单元组装而成的电池模块的应用。
为了实现电池模块的理想电压，可以将多个圆形电池单元串联连接。为了实现所期望的电池模块的电容量，可以分别将多个并联的圆形电池单元串联。
为了将两个圆形电池单元串联，可以将其轴向地彼此对齐。第一圆形电池单元的正极总是与第二圆形电池单元的负极相连。一般来说，正极居中地布置在圆形电池单元的端面上，而圆形电池单元的电池单元托座则形成负极。因此，轴向地彼此对齐的圆形电池单元的电池单元托座不能相互接触，以防止第一圆形电池单元的短路。
为了使第二圆形电池单元的电池单元托座不与第一圆形电池单元的电池单元托座接触，通常，可以在圆形电池单元之间放置一个绝缘垫圈。绝缘垫圈可以具有用于第一圆形电池单元的正极的孔。例如，绝缘垫圈可以被粘在两个圆形电池单元中的至少一个上。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是以结构上尽可能简单的手段提供一种改进的模块壳体、一种该模块壳体的改进的生产方法以及一种带有该模块壳体的改进的电池模块。
该技术问题由独立权利要求的主题解决。本发明的有利的改进在从属权利要求、说明书和附图中指出。特别是，一个权利要求类别的独立权利要求也可以与另一个权利要求类别的从属权利要求类似地进一步扩展。
通过这里提出的方法，并联的圆形电池单元可以在所有空间方向上被限定地保持，此外，彼此串联的圆形电池单元的作为负极的电池单元托座可以相互电绝缘，以防止短路。在此可以省去单独的绝缘体。
提出了一种由电绝缘塑料材料制成的模块壳体，其具有由电绝缘泡沫材料制成的泡沫体，其中，该泡沫体具有用于圆形电池单元的基本为圆柱形的接收部，其中，该模块壳体具有与接收部对齐的用于圆形电池单元的电池单元托座的轴向止挡和用于圆形电池单元的正极的凹槽。
此外，根据这里提出的方法，提出了一种具有至少一个模块壳体的电池模块，其中，在泡沫体中为每个接收部布置一个圆形电池单元，其中，圆形电池单元的电池单元托座靠在止挡的内侧，圆形电池单元的正极布置在凹槽中，其中，电池单元连接器抵靠在止挡的外侧并与正极电连接，其中，电池单元连接器通过止挡与电池单元托座电绝缘。圆形电池单元的接收部基本上是圆柱形的，也就是说它是一个圆柱形的接收部，尽管有通常的公差。
此外，还提出了一种制造这种模块壳体的方法，其中带有止挡和凹槽的模块壳体由电绝缘塑料材料制成，带有接收部的泡沫体由电绝缘泡沫材料在发泡工具中发泡而成。
圆形电池单元可以是圆柱形的电池单元。圆形电池单元可以具有电池单元托座，所述电池单元托座包围着由多个电活性层构成的卷。圆形电池单元的正极可以布置在所述卷的中心或核芯。电池单元托座可以形成圆形电池单元的负极。
电池模块可以是壳体中许多圆形电池单元的组合。电池模块可以具有两个连接端，圆形电池单元与之电连接。圆形电池单元可以在连接端之间电串联连接，其中，分别总是有至少一个正极与另一个圆形电池单元的至少一个负极相连。正极和负极可以通过电池单元连接器相互连接。同样地，圆形电池单元也可以电并联，其中，至少两个圆形电池单元的正极相互连接，圆形电池单元的负极也相互连接。正极或负极可以用电池单元连接器相互电连接。
模块壳体可以是电池模块的支撑部分。模块壳体可以确定电池模块中圆形电池单元的方向和位置。模块壳体也可以确定圆形电池单元的电气互连。电池模块可以具有多个同样的模块壳体。例如，模块壳体内的圆形电池单元可以并联在至少一个组中。然后，多个模块壳体的组可以串联。
模块壳体可以至少将串联的圆形电池单元的电池单元托座相互隔离。止挡具有双重功能，即它们作为确定圆形电池单元位置的止挡面。同时，止挡的材料厚度与要绝缘的电压相适应，以确保串联的圆形电池单元的负极之间有一定的距离。
电绝缘塑料材料可以是可注射成型的热塑性塑料。然后，模块壳体可以在注塑模具中制造。止挡和凹槽可以在注塑模具中形成。另外，模块壳体也可以在深冲工具中制造。然后可以对止挡和凹槽进行冲压。泡沫材料可以是一种多组分的塑料。泡沫材料可以在发泡工具中发泡，并填充到模腔中。泡沫材料是多孔的，可以是开放孔或封闭孔。
模块壳体可以与止挡一起事先放置在发泡工具中。泡沫材料可以被定量配给到模块壳体的内部空间。在泡沫材料反应后，可将模块壳体以泡沫体从发泡工具中取出。发泡工具的对应于接收部构造的泡沫芯可以通过凹槽从接收部中拉出。泡沫芯可以作为接收部的位置保持器。泡沫材料可以在泡沫芯周围发泡，从而使泡沫芯成型。当在发泡工具中布置模块壳体时，泡沫芯可以通过凹槽被插入。泡沫芯可具有凹槽的横截面积。发泡工具可由基本平坦的盖子封闭。泡沫材料可以以基本无压力的方式进行反应。泡沫材料可以通过模块壳体的外壁或侧壁保持远离发泡工具的各壁。泡沫材料可以与模块壳体的壁连接。
凹槽的直径可以小于电池单元托座的直径。凹槽的直径可以大于正极的直径。止挡可以环形地包围凹槽并完全覆盖电池单元托座。
替换地，凹槽的直径可以大于电池单元托座的直径。对于每个凹槽，多个止挡可以突出到该凹槽中。止挡之间的净宽可以小于电池单元托座的直径。净宽可以大于正极的直径。止挡不会受到任何巨大的机械压力。只需要一个小的接触区域来定位圆形电池单元。
电池单元连接器在远离圆形电池单元的一侧可以具有冠状布置的接触弹簧。可以分别在一个接触弹簧和电池单元托座之间布置一个止挡。止挡可以布置在接收部周围的特定位置。接触弹簧可以布置在圆形电池单元的正极周围。接触弹簧可以被设计成在串联电路的下一个圆形电池单元的电池单元托座处进行电接触。因此，接触弹簧被布置在两个待连接的圆形电池单元之间。这些止挡可靠地防止第一圆形电池单元的电池单元托座与接触弹簧之间的接触。
接收部的直径可以大于电池单元托座的直径。泡沫体可以在每个接收部上具有多个轴向地沿接收部延伸的若干挤压肋。挤压肋之间的间隙可能小于电池单元托座的直径。挤压肋可以是接收部表面上的隆起。挤压肋可以分布在接收部周围。特别地，挤压肋可以与止挡对齐。挤压肋可以由泡沫芯形成。
模块壳体可以具有与接收部对齐的用于圆形电池单元的若干通孔。在每个接收部的相对两侧可以分别布置有止挡和通孔。通孔的直径可以大于电池单元托座的直径。通孔可以加固泡沫体。
模块壳体可以具有两个同样的半壳体。泡沫体可以位于半壳体之间。在每个半壳体中，止挡和通孔可以彼此并排成行布置。在此，止挡和通孔的各行可以交替。在交替的各行中，圆形电池单元可以以相反的方向布置。圆形电池单元的负极可从每个通孔中突出。在每个凹槽中可以布置一个正极。通过各行的交替取向，可以容易地形成不同行的圆形电池单元的串联。一行的各圆形电池单元可以并联。
模块壳体可以具有至少布置在一个壳体侧上的连接轮廓，用于与另一个同样设计的模块壳体连接。通过连接轮廓，多个模块壳体可以先后地、或彼此并排地、或叠置地布置。连接轮廓与另一个模块壳体的相应的互补的连接轮廓相啮合。模块壳体通过连接轮廓相互对齐。在此，模块壳体中的圆形电池单元也相互对齐。
附图说明
在下文中，将参照附图对本发明的有利的实施方案进行说明。其中
图1是根据一个实施例的模块壳体的图示；
图2是根据一个实施例的电池模块的立体图；
图3是根据一个实施例的电池模块的细节剖视图；
图4是根据一个实施例的模块壳体的图示；
图5是根据一个实施例的电池模块的图示；并且
图6是根据一个实施例的带有模块壳体的发泡工具的立体图。
这些图只是示意性的表示，仅用于解释本发明。相同或相似的元素在全文中用相同的附图标记表示。
具体实施方式
图1示出了根据一个实施例的模块壳体100的图示。模块壳体100由电绝缘塑料材料制成。模块壳体100是注塑成型的部件。由电绝缘泡沫材料制成的泡沫体102被布置在模块壳体100中。泡沫体102具有多个用于圆形电池单元的接收部104。特别是，接收部104尽可能密集地布置。接收部104是圆柱形的凹槽，从泡沫体102的一侧延伸到泡沫体102的相对的一侧，其直径与圆形电池单元的尺寸相适应。因此，接收部104是按六边形堆叠的穿过泡沫体102的平行取向的孔。
模块壳体100具有与接收部104对齐的止挡106。各止挡106分别具有一个凹槽108。当圆形电池单元被放置在接收部104中时，圆形电池单元以正极在前被插入接收部104，直到圆形电池单元的电池单元托座靠在接收部104的止挡106上。于是，圆形电池单元就不能再被推动了。接收部104将圆形电池单元在径向上固定。止挡106将圆形电池单元在轴向固定。正极布置在凹槽108内，并且可以从外面用电池单元连接器接触。止挡106至少在布置有电池单元连接器的位置覆盖电池单元托座。
这里，凹槽108是圆形的，其直径比接收部104小。因此，止挡106在凹槽108周围布置成一个圆环。
在另一个实施例中，圆形电池单元以负极被向前插入接收部104，实现对电接触的相应调整。
在一个实施例中，模块壳体100被分为两部分，其中这里只显示了其中一个半壳体110。在此，模块壳体100被设计用来容纳相反对齐的圆形电池单元。为此，接收部104被分组为若干行112。半壳体110仅在每隔一行112具有止挡106。在其它行112中，止挡106被布置在这里没有显示的另一半壳体110中。在没有止挡106的各行112中，半壳体110具有通孔114。通孔114的直径比圆形电池单元大。
在一个实施例中，模块壳体100在至少一个侧面上具有连接轮廓116，以与另一个模块壳体，特别是同样的模块壳体连接。在这里，不同的连接轮廓被布置在图中的上侧和下侧。连接轮廓116在此是彼此互补的。
图2示出了根据一个实施例的电池模块200的立体图。电池模块200具有对应于图1的模块壳体100。这里，圆形电池单元202被布置在两部分的模块壳体100的接收部中。此处，圆形电池单元202相应地按行正反向地插入接收部中，因此在每隔一行112中，圆形电池单元202的电池单元托座204作为负极206从接收部中突伸出，在其它行中，圆形电池单元202的正极208被布置在凹槽中，并且电池单元托座204靠在止挡106上。一行112的正极208相应地与一个电池单元连接器210相互导电连接。止挡106在此将电池单元连接器210与电池单元托座204隔离。在图示的实施例中，圆形电池单元202是21700个电池单元，其标称直径为21毫米，标称长度为700毫米。在另一个实施例中，它们可以是其他的圆形电池单元。
当另一个电池模块放置在图示的电池模块200上时，连接到正极208的电池单元连接器210与另一个电池模块100的裸露的负极206接触，并将分别彼此对齐的各行112的圆形电池单元202以电串联电路彼此连接在一起。
图3示出了根据一个实施例的电池模块200的细节剖视图。电池模块200与图2中的电池模块200基本相同。在此示出，圆形电池单元202的电池单元托座204如何靠在模块壳体100的止挡106上，并且正极208如何布置在凹槽108中。电池单元连接器210与正极208电连接。为此，电池单元连接器210在正极208的区域有一个压凹部300，该压凹部与正极208相对于电池单元托座204或电池单元护套的凸起一起，跨接止挡106的材料厚度。例如，正极208和压凹部300被彼此焊接。止挡106作为绝缘体被布置在电池单元托座204和电池单元连接器210之间，并防止圆形电池单元202的短路。止挡106的尺寸确定为，在电池单元连接器210和电池单元托座204之间提供电池单元电压所要求的空气间隙和爬电距离。
在一个实施例中，电池单元连接器210在远离电池模块200的一侧具有接触弹簧302。接触弹簧302从电池单元连接器210的主平面向上弯曲，并被配置为与另一圆形电池单元的电池单元托座在周向上接触。为此，接触弹簧302有引导斜面304，当两个电池模块200连接时，电池单元托座在引导斜面上面滑动。由于引导斜面304，接触弹簧302被弹性地向外弯曲，从而对电池单元托座施加径向压紧力。
图4是根据一个实施例的模块壳体100的图示。与图1中的模块壳体一样，模块壳体100具有按六边形堆叠地布置的用于圆形电池单元的接收部104。此处，模块壳体100中的凹槽108具有接收部104的直径。在每个凹槽108的圆周上分布地布置有多个止挡106。止挡106大约是半圆形的，并伸入凹槽108。止挡106的尖端之间的净宽400小于凹槽108的直径或小于圆形电池单元的直径。
因此，止挡106相对于凹槽108被布置在模拟表盘的0:30、1:30、3:00、4:30、5:30、6:30、7:30、9:00、10:30和11:30位置。在另一个实施例中，布置可以是不同的，特别是对称的。
在一个实施例中，接收部104的直径以及凹槽108的直径都比圆形电池单元的直径稍大。为此，泡沫体102在止挡106的延伸部分有挤压肋402，这些挤压肋沿接收部104的壁轴向延伸。挤压肋402的尖端之间的净宽400小于圆形电池单元的直径。当圆形电池单元被插入时，挤压肋402至少半弹性地被挤压，并且因而在径向上牢固地保持圆形电池单元。通过挤压，在电池单元托座上产生挤压肋402的压紧力。在插入时，挤压肋402提供了一个可挤压的体积。挤压肋402的体积小于具有相应净宽400的圆柱形凹槽的被挤压体积，特别是远小于。由于有挤压肋402，圆形电池单元的固定比单纯的圆柱形凹槽更不容易受到公差的影响。即使考虑到所有给定的公差，可挤压体积在最大挤压情况和最小挤压情况之间的变化比例仅为1.67:1。在其他实施例中，比例可以是不同的。
与图1中的模块壳体一样，模块壳体100在两个相对的侧面上具有互补的连接轮廓116，用于连接同样的模块壳体。
图5是根据一个实施方案的电池模块200的图示。电池模块200具有图4中的模块壳体100。与图2中的图示不同，圆形电池单元202都是从同一侧以相同的方向插入接收部中，直到它们靠在止挡上。因此，正极208和电池单元连接器210都被布置在电池模块200的同一侧。
如图3，电池单元连接器210具有压凹部300和接触弹簧302。这里，电池单元连接器210对于每个圆形电池单元202具有一个压凹部300和八个接触弹簧302。接触弹簧302按照0:30、1:30、4:30、5:30、6:30、7:30、10:30和11:30时钟位置布置在止挡上方。在止挡上方，连接片500按照3点和9点位置被布置在相邻正极之间。特别是，接触弹簧302被尽可能地布置在止挡的正上方。
图6示出了根据一个实施例的具有模块壳体100的发泡工具600的立体图。模块壳体100基本上与图4中的模块壳体100相对应。这里，模块壳体中还没有布置泡沫体。使用发泡工具600对泡沫体进行发泡。在发泡之前，模块壳体100在注塑工具中由电绝缘塑料材料注塑而成。然后具有凹槽108和止挡106的模块壳体100提前被插入发泡工具600中。在此，发泡工具600的泡沫芯602通过每个凹槽108插入模块壳体100。模块壳体100的侧壁604由发泡工具600的侧壁支撑。泡沫芯602是泡沫体的接收部的位置保持器。泡沫芯602基本上是圆柱形的，并且基本上与模块壳体100的高度一样长。为了便于插入，泡沫芯602具有与凹槽108相对应的横截面。横截面也对应于止挡106地构造。因此，泡沫芯602在凹槽108和止挡106处密封模块壳体100，并在模块壳体100的侧壁604内形成一个敞口的、密封的模腔。在泡沫芯602上对应于止挡106构造轴向延伸的沟槽606。在发泡过程中，沟槽606在泡沫材料中被对应地构造并由此形成沿接收部轴向延伸的挤压肋。
为了发泡，泡沫材料以液体形式被定量配给到模腔。然后用盖子将模腔封闭。盖子不是压力密封的，并且可以具有压力平衡开口。因此，发泡是在没有压力的情况下发生的。在这种情况下，侧壁604没有变形。泡沫材料在模腔内发生反应，形成固体泡沫，固体泡沫完全按照包括泡沫芯602在内的模腔成型。泡沫材料也可以与侧壁固定连接。泡沫芯602被实施为，使泡沫材料不能牢固地粘附在泡沫芯602上。在反应后，从发泡工具600中取出带有已起泡沫的泡沫体的模块壳体。因此，泡沫芯602又通过凹槽108从泡沫体中拉出。
换句话说，提出了带有集成的电池单元固定部和定位部并且带有短路保护部的模块壳体。
为了通过电池单元连接器将圆形电池单元相互串联，在汽车领域，与消费领域不同，通常在电池单元护套上不使用电绝缘热缩管。通过省略热缩管，可以节省材料和成本，并且可以减少系统的尺寸公差。
然而，收缩管可以固定绝缘垫圈，这在通过电池单元连接器进行电池单元接触的情况下可能是必要的。如果在组装电池单元模块时，电池单元在轴向没有精确齐平，或者电池单元连接器的直径太小，第二电池单元的电池单元底部可能会与第一电池单元的电池单元连接器发生碰撞。这可能导致电池单元连接器弯曲，从而触及第一电池单元的护套，进而触及同一电池单元的负极，这导致短路，从而损坏电池。因此，有必要以另一种方式将绝缘垫圈固定在电池单元上，以便在安装模块之前，它在任何情况下都不会从电池上脱落。例如，绝缘垫圈能够被胶粘。
如果模块没有定位和固定装置，这可能会导致电池单元在运行过程中在模块内“游移”/滑动。这反过来又会导致电池单元之间的接触中断，这可能导致电池部分或甚至全部失效。在最坏的情况下，可能会出现电弧，这可能会导致电池的重大损坏甚至起火。
这里介绍的方法是将电池单元在模块壳体中沿轴向定位和固定。此外，这里提出的方法可以防止在组装过程中另一个电池单元的电池单元托座与第一个电池单元的电池单元连接器发生碰撞时发生电短路。
安装时，电池单元以正极在前插入模块的为此目的提供的开口中。开口的直径可以等于或微大于电池单元的直径。模块在此设计为，使得电池只能插入至期望的末端位置。这是通过最后一个开口比电池单元小来实现的。在这种情况下，从该开口可看到电池单元的正极；护套(因此也是负极)被较小的壳体开口覆盖。在此开口大到能安装电池单元连接器(例如通过焊接)。开口小到足以覆盖电池单元的托座凸肩。
这里提出的方法实现了材料的节省，因为没有使用绝缘垫圈。此外，还实现了电气安全方面的益处。在机械安全方面是有利的，因为可以实现确定的电池单元位置。
为了在轴向定位和固定电池单元，使用具有相应开口的泡沫体来容纳电池。为了简化生产，模块壳体的开口具有特殊的形状。这使得泡沫芯可以沿着封闭的模具壳体一侧的方向进行脱模。因此，发泡可以在开放的模具中进行。
尽管如此，在这种情况下，正极处的开口(Durchbruch)还是比电池单元直径小。通过所提出的方法，或多或少具有电池单元直径的泡沫芯可以被拉过较小的孔，该孔代表绝缘体或止挡。
这里提出的解决方案不是使用封闭的环作为止挡和绝缘体，而是只在圆周上进行部分窄缩。因此，泡沫芯有相应的沟槽，沟槽然后在泡沫中本身表示“挤压肋”，从而额外起到固定电池单元的作用。止挡正好定位在电池单元冠的材料所处于的位置处，因为在电池单元冠的接触弹簧和至下一个电池单元冠的连接片之间的区域中，不可能发生至电池护套的短路。因此，当从上面看时，止挡或多或少地被电池单元冠覆盖。
图4显示了一个模块壳体的简化表示。绝缘体和止挡是36个圆圈中的10个小隆起。它们具有由电池单元冠的几何形状决定的限定位置。
因此，用于电池单元冠的接触弹簧的隆起被布置在0:30、1:30、4:30、5:30、6:30、7:30、10:30和11:30位置。此外，在3点和9点钟的位置上安排了用于隔离电池单元冠的连接片的隆起。
图6示出了发泡工具的示意性构造。它具有基本上矩形的、带有36个泡沫芯的腔体。因此，可以将模块壳体开口朝上插入该腔体。随后，通过混合设备将调理好的多元醇-异氰酸酯混合物以适当的量加入到开放的模具中，然后用适当的盖子将模具关闭。现在物质开始反应并膨胀，填充整个模块壳体的空腔。泡沫反应后，可以再次打开盖子，从腔体中取出发泡好的模块壳体。其结果是具有坚硬外壳、在内部具有软孔的壳体，所述软孔然后容纳电池单元。
所形成的肋起到了径向固定电池单元的作用，因为当电池单元被插入孔中时，泡沫会精确地适应电池单元的直径。在此，肋以小的接合力产生小的“挤占体积”。否则，如果将电池单元压入圆孔中，该圆孔要被调整为电池单元的最小直径，对于直径在公差上限的电池单元来说，受力会更大，因为挤占体积会更大。有挤压肋的固定比无挤压肋的固定对公差的敏感度低。
由于上述详细描述的装置和方法是实施例，因此，在不离开本发明范围的情况下，技术人员可以在很大程度上以习惯的方式对其进行修改。特别是，机械布置和各个元素之间的尺寸比例仅仅被示例性选择。
附图标记列表
100 模块壳体
102 泡沫体
104 接收部
106 止挡
108 凹槽
110 半壳体
112 行
114 通孔
116 连接轮廓
200 电池模块
202 圆形电池单元
204 电池单元托座
206 负极
208 正极
210 电池单元连接器
300 压凹部
302 接触弹簧
304 引导斜面
400 净宽
402 挤压肋
500 连接片
600 发泡工具
602 泡沫芯
604 侧壁
606 沟槽

Claims (11)

1.一种由电绝缘塑料材料制成的模块壳体(100)，所述模块壳体具有由电绝缘泡沫材料制成的泡沫体(102)，其中，所述泡沫体(102)具有用于圆形电池单元(202)的基本为圆柱形的接收部(104)，其中所述模块壳体(100)具有与接收部(104)对齐的、用于圆形电池单元(202)的电池单元托座(204)的轴向止挡(106)，和用于所述圆形电池单元(202)的正极(208)的凹槽(108)。
2.根据权利要求1所述的模块壳体(100)，其中，所述凹槽(108)的直径小于所述电池单元托座(204)的直径。
3.根据权利要求1所述的模块壳体(100)，其中，所述凹槽(108)的直径大于所述电池单元托座(204)的直径，其中对于每个凹槽(108)，多个止挡(106)凸入所述凹槽(108)，并且所述止挡(106)之间的净宽(400)小于所述电池单元托座(204)的直径。
4.根据前述权利要求中任何一项所述的模块壳体(100)，其中，所述接收部(104)的直径大于所述电池单元托座(204)的直径，其中，对于每个接收部(104)，所述泡沫体(102)具有多个轴向沿接收部(104)延伸的挤压肋(402)，其中，所述挤压肋(402)之间的净宽(400)小于所述电池单元托座(204)的直径。
5.根据前述权利要求中任何一项所述的模块壳体(100)，所述模块壳体具有与所述接收部(104)对齐的用于所述圆形电池单元(202)的通孔(114)，其中，在每个所述接收部(104)的相对两侧分别布置有止挡(106)和通孔(114)。
6.根据权利要求5所述的模块壳体(100)，所述模块壳体具有两个半壳体(110)，其中，所述泡沫体(102)被布置在所述半壳体(110)之间，在每个半壳体(110)中，所述止挡(106)和所述通孔(114)彼此并排成行(112)布置，其中，止挡(106)和通孔(114)的各行(112)交替布置。
7.根据前述权利要求中任何一项所述的模块壳体(100)，所述模块壳体具有至少在一个壳体侧布置的连接轮廓(116)，所述连接轮廓(116)用于与具有同样设计的另一个模块壳体(100)连接。
8.一种电池模块(200)，具有至少一个根据前述权利要求中任一项所述的模块壳体(100)，其中，在泡沫体(102)中，为每个接收部(104)布置有一个圆形电池单元(202)，其中，所述圆形电池单元(202)的电池单元托座(204)抵靠在止挡(106)的内侧，并且所述圆形电池单元(202)的正极(208)被布置在凹槽(108)中，其中，与所述正极(208)导电连接的电池单元连接器(210)抵靠在所述止挡(106)的外侧，其中，所述电池单元连接器(210)通过所述止挡(106)与所述电池单元托座(204)电绝缘。
9.根据权利要求8所述的电池模块(200)，所述电池模块具有根据权利要求3至7中任一项所述的模块壳体(100)，其中，电池单元连接器(210)在远离圆形电池单元(202)的一侧具有冠形设计的接触弹簧(302)，其中，分别在一个接触弹簧(302)和所述电池单元托座(204)之间布置有一个止挡(106)。
10.一种用于制造根据前述权利要求1至7中任一项所述的模块壳体(100)的方法，其中，带有止挡(106)和凹槽(108)的模块壳体(100)由电绝缘塑料材料制成，带有接收部(104)的泡沫体(102)由电绝缘泡沫材料在发泡工具(600)中发泡而成。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述模块壳体(100)连同止挡(106)提前布置在发泡工具(600)中，其中，所述泡沫材料被定量配给到模块壳体(100)的内部空间，在所述泡沫材料反应后，将所述模块壳体(100)以所述泡沫体(102)从所述发泡工具(600)中取出，其中，所述发泡工具(600)的对应于所述接收部(104)构造的泡沫芯(602)被通过所述凹槽(108)从所述接收部(104)拉出。
CN202210099665.7A 2021-02-09 2022-01-27 模块壳体、模块壳体的制造方法和电池模块 Active CN114914607B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021102975.9A DE102021102975A1 (de) 2021-02-09 2021-02-09 Modulgehäuse, verfahren zum herstellen eines modulgehäuses und batteriemodul
DE102021102975.9 2021-02-09

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114914607A true CN114914607A (zh) 2022-08-16
CN114914607B CN114914607B (zh) 2024-08-16

Family

ID=79830998

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210099665.7A Active CN114914607B (zh) 2021-02-09 2022-01-27 模块壳体、模块壳体的制造方法和电池模块

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20220263172A1 (zh)
EP (1) EP4040585A1 (zh)
CN (1) CN114914607B (zh)
DE (1) DE102021102975A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4420182A1 (en) * 2021-10-18 2024-08-28 Flyer Next, LLC Configurable vehicle battery backplane and modules and methods of operating the same

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014002165B3 (de) * 2014-02-19 2015-01-22 Lisa Dräxlmaier GmbH Verfahren zur Fixierung von Rundzellen mittels komprimierter Zellenfixierung und Zellenblock
CN106252549A (zh) * 2016-08-01 2016-12-21 杜桂菊 一种轻质、安全电芯支架及动力电池包
CN108075075A (zh) * 2016-11-14 2018-05-25 罗伯特·博世有限公司 电池模块、用于制造所述电池模块的方法和电池
CN109314200A (zh) * 2016-06-29 2019-02-05 松下知识产权经营株式会社 电池模块
DE102018009445A1 (de) * 2017-11-29 2019-06-06 Whiterock Ag Modulares Batteriesystem aus Batteriepacks bestehend aus zusammensteckbaren Modulen mit selbsttragendem Kunststoffgehäuse
CN110140234A (zh) * 2017-01-20 2019-08-16 特斯拉公司 能量存储系统
WO2020094218A1 (de) * 2018-11-06 2020-05-14 Lisa Dräxlmaier GmbH Zellverbinder zum elektrisch leitenden verbinden von rundzellen einer batterie für ein kraftfahrzeug und verfahren zum herstellen einer batterie für ein kraftfahrzeug
CN112272887A (zh) * 2018-05-28 2021-01-26 罗伯特·博世有限公司 用于电池模块的壳体和电池模块

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010041589A1 (de) 2010-09-29 2012-03-29 Robert Bosch Gmbh Gehäuseelement zur Aufnahme einer Leistungselektronik einer Elektromaschine, Gehäuse für eine Elektromaschine, Werkzeug zur Herstellung eines Gehäuseelementes sowie Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses für eine Elektromaschine

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014002165B3 (de) * 2014-02-19 2015-01-22 Lisa Dräxlmaier GmbH Verfahren zur Fixierung von Rundzellen mittels komprimierter Zellenfixierung und Zellenblock
CN104851997A (zh) * 2014-02-19 2015-08-19 利萨·德雷克塞迈尔有限责任公司 利用压缩电池单元固定件的圆形电池单元固定方法
CN109314200A (zh) * 2016-06-29 2019-02-05 松下知识产权经营株式会社 电池模块
CN106252549A (zh) * 2016-08-01 2016-12-21 杜桂菊 一种轻质、安全电芯支架及动力电池包
CN108075075A (zh) * 2016-11-14 2018-05-25 罗伯特·博世有限公司 电池模块、用于制造所述电池模块的方法和电池
CN110140234A (zh) * 2017-01-20 2019-08-16 特斯拉公司 能量存储系统
DE102018009445A1 (de) * 2017-11-29 2019-06-06 Whiterock Ag Modulares Batteriesystem aus Batteriepacks bestehend aus zusammensteckbaren Modulen mit selbsttragendem Kunststoffgehäuse
CN112272887A (zh) * 2018-05-28 2021-01-26 罗伯特·博世有限公司 用于电池模块的壳体和电池模块
WO2020094218A1 (de) * 2018-11-06 2020-05-14 Lisa Dräxlmaier GmbH Zellverbinder zum elektrisch leitenden verbinden von rundzellen einer batterie für ein kraftfahrzeug und verfahren zum herstellen einer batterie für ein kraftfahrzeug

Also Published As

Publication number Publication date
US20220263172A1 (en) 2022-08-18
EP4040585A1 (de) 2022-08-10
DE102021102975A1 (de) 2022-08-11
CN114914607B (zh) 2024-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108428823B (zh) 二次电池的顶盖组件以及二次电池
CN110088938B (zh) 具有引导耦接结构的电池模块和包括该电池模块的电池组
US7842416B2 (en) Rechargeable battery having a cap assembly
EP2093819B1 (en) Cell module
KR100872954B1 (ko) 전원 장치
US6673485B2 (en) Battery module
US9761849B2 (en) Battery module
EP3373361B1 (en) Battery pack and vehicle including battery pack
CN106560936B (zh) 可再充电电池
JP2013191422A (ja) 二次電池装置
KR20150112879A (ko) 가요성 금속 접촉 집전체를 갖는 전기화학적 에너지 저장 장치 및 제조 방법
JP2009059681A (ja) 電池パック及び電池ケース
CN110970580A (zh) 纽扣电池及其制作方法
CN114914607B (zh) 模块壳体、模块壳体的制造方法和电池模块
US20120288739A1 (en) Rechargeable battery and sealing plug for a rechargeable battery
CN101170163A (zh) 可充电电池
KR20150065064A (ko) 캡플레이트와 전극 어셈블리
CN219163834U (zh) 一种放电枪组件
KR20180080811A (ko) 직렬 연결 구조를 갖는 배터리 팩 및 이의 조립 방법
CN216720188U (zh) 盖体结构及电池
JP2003223876A (ja) 組電池
EP4300703A1 (en) Secondary battery, secondary battery manufacturing method, battery pack and vehicle
CN115663412A (zh) 端子组件、顶盖组件、储能装置及用电设备
CN211376782U (zh) 电池连接器、电池上盖组件以及电池
CN113594596A (zh) 电池盖板组件、电池及电池盖板组件的装配方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant