CN115602986A - 一种用于电池模块的壳体组件、电子器件壳体、电池壳体和电池模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电池模块（10）的壳体组件（11），所述壳体组件具有电子器件壳体（12）以及电池壳体（15），所述电子器件壳体用于具有电子器件‑冷却通道开口（13）的电子构件，所述电池壳体用于具有第一电池‑冷却通道开口（16）和第二电池‑冷却通道开口（17）的电池单体，其中，在所述壳体组件（11）的组装状态中，所述电子器件‑冷却通道开口与所述第一电池‑冷却通道开口相邻地定位，并且在电子器件‑冷却通道开口上构造有部分环绕电子器件‑冷却通道开口的滴落棱边，其中，滴落棱边沿电子器件‑冷却通道开口的开口方向延伸超过电子器件‑冷却通道开口。本发明还涉及一种电子器件壳体、一种电池壳体以及一种电池模块。

Description

一种用于电池模块的壳体组件、电子器件壳体、电池壳体和电 池模块

技术领域

本发明涉及一种用于电池模块的壳体组件，所述壳体组件具有电子器件壳体以及电池壳体，所述电子器件壳体用于具有电子器件-冷却通道开口的电子构件，所述电池壳体用于具有第一电池-冷却通道开口和第二电池-冷却通道开口的电池单体，其中，在壳体组件的组装状态下，第一电子器件-冷却通道开口与第一电池-冷却通道开口相邻地定位。本发明还涉及一种用于这种壳体组件的电子器件壳体以及电池壳体。此外，本发明涉及一种具有这种壳体组件的电池模块。

背景技术

已知的是，将各个电池单体互连成电池模块。电池模块又可以互连成电池系统。电池单体由于化学转化过程而发热，特别是在快速功率输出以及快速功率消耗的情况下。电池模块的功率越大，加热就会越强，并且有效的冷却系统就越重要。这尤其是因为，电池模块的使用寿命在运行温度大于约40°C时明显降低。此外适用的是，实现从电池单体到电池单体的尽可能保持不变的温度梯度。

在已知的系统中，电池模块的调温主要通过使用冷却液来实现。冷却液被引导通过电池模块中的冷却通道。此外已知的是，所述类型的电池模块具有用于包围电气和/或电子构件的电子器件壳体。这些构件也必须被调温并且尤其被冷却。由德国专利申请DE 102019 205 388 A1、DE 10 2019 215 338 A1和DE 10 2019 214 199 A1已知，为此设计第二冷却平面。不同的冷却平面在不同的壳体构件中实现，即在电池壳体中以及在电子器件壳体中实现。由此，需要将两个壳体部件与分别集成的冷却通道流体密封地彼此连接。

此外，所述类型的电池模块和/或电池系统经常安装在车辆外部空间中并且因此应该能够在车辆的使用寿命内承受腐蚀性负载。尤其是两个壳体构件之间的密封部位在腐蚀渗透方面受到影响。在利用高压清洁器清洁电池模块时得出对电池模块的尽可能高的流体稳定性的其他要求。

上述要求尤其涉及电池模块的具有冷却剂孔的区域，所述冷却剂孔在电池模块的安装状态中垂直地延伸并且出于结构空间原因在不同的接口处总是不能避免。这种冷却剂孔特别容易受到腐蚀渗透。

发明内容

在本发明的范围内，现在提出一种用于防止不期望的流体输入和/或防止在所述类型的壳体组件上的腐蚀的系统。尤其提出了根据权利要求1所述的壳体组件、根据权利要求8所述的电子器件壳体、根据权利要求9所述的电池壳体以及根据权利要求10所述的电池模块。本发明的设计变型方案由从属权利要求、说明书和附图得出。在此，结合壳体组件所描述的特征当然也适用于结合根据本发明的电子器件壳体、根据本发明的电池壳体、根据本发明的电池模块所描述的特征，并且分别反之亦然，从而在关于各个发明方面的公开内容方面总是相互参照和/或能够相互参照。

根据本发明的第一方面，提供一种用于电池模块的壳体组件。所述壳体组件具有电子器件壳体以及电池壳体，所述电子器件壳体用于具有电子器件-冷却通道开口的电子构件，所述电池壳体用于具有第一电池-冷却通道开口和第二电池-冷却通道开口的电池单体。在所述壳体组件的组装状态下，所述电子器件-冷却通道开口与所述第一电池-冷却通道开口相邻地定位。在电子器件-冷却通道开口处设计有部分环绕电子器件-冷却通道开口的滴落棱边，其中，滴落棱边沿电子器件-冷却通道开口的开口方向延伸超过电子器件-冷却通道开口。

在本发明的范围内已经认识到，用至少一个特别定位的滴落棱边对所述类型的壳体组件进行修改是一种简单且成本有利的可能方案，以便有针对性地将流体和尤其是水、例如冷凝水从壳体组件上和/或中，即在电子器件壳体上和/或在电池壳体上的关键部位导出和/或相应地远离。在这些部位处可以相应地简单地防止腐蚀。此外，可以防止或至少减少在壳体组件上和/或在壳体组件上的安装部件上由于立于壳体组件上的结冰水造成的冻害。换言之，借助于液滴棱边能够以简单且仍然有效的方式防止流体如冷凝水从电子器件壳体的外侧到达位于其下方的电池-冷却通道开口中。

在壳体组件的组装状态下，滴落棱边可以至少部分地帽形地在电池-冷却通道开口上、尤其在第一电池-冷却通道开口上延伸。液滴棱边优选地仅围绕电子器件-冷却通道开口的一部分延伸。滴落棱边可以设计为电子器件壳体的外壁的一部分。设计为外壁的一部分的滴落棱边可以围绕电子器件-冷却通道开口延伸小于50%、尤其小于30%，即仅在相应的部分半径上延伸。也就是说，在电池壳体和电子器件壳体的冷却剂孔之间的过渡部上，在电子器件壳体上形成滴落棱边，所述滴落棱边阻止向下流动的冷凝物到达电池壳体上的冷却剂孔中。因此，液滴棱边可以理解为相对于直接在电子器件-冷却通道开口旁边的水平基面凸起的边缘。

电池壳体和/或电子器件壳体可选地实施有KTL涂层、粉末涂层和/或阳极氧化涂层。因此，电池壳体和/或电子器件壳体具有相对于相应的壳体的基础材料提高的防腐蚀保护、尤其是在水平面的区域中。基体的基础材料优选是铝压铸合金。通过根据本发明的涂层，避免了可能来自未涂层区域的腐蚀渗透。所述涂层尤其涂覆在如下区域中，所述区域在电池模块运行期间与冷却剂处于连接中。电池壳体和/或电子器件壳体的几何形状在经涂层的区域中优选如下地实施，即，这些区域能够保持在铸造状态中，而不必通过机械加工去除铸造表皮。与机械加工区域相比，这导致更有效的防腐蚀保护。

电子器件-冷却通道开口与第一电池-冷却通道开口相邻地定位可以理解为，电子器件-冷却通道开口直接与第一电池-冷却通道开口相邻地、接触第一电池-冷却通道开口地和/或在第一电池-冷却通道开口旁边地定位。优选地，所述电子器件-冷却通道开口为了在用于所述电子器件-冷却通道开口的冷却剂孔和用于第一电池-冷却通道开口的冷却剂孔之间的流体连接与第一电池-冷却通道开口同心地定位。电池壳体优选设计用于容纳锂离子和/或锂聚合物电池单体。冷却剂孔或冷却通道被配置用于借助于冷却流体、尤其借助于水/乙二醇混合物冷却电池单体。

根据本发明的另一实施方式可行的是，在壳体组件中，在第一电池-冷却通道开口旁边和/或在第二电池-冷却通道开口旁边设计有至少一个倾斜的流体流出通道，用于限定从电池壳体的流体流出。

在本发明的范围内还认识到，用至少一个特别定位的流体流出通道对所述类型的壳体组件进行修改是一种简单且成本有利的可能方案，以便使流体和尤其是水、例如冷凝水远离壳体组件上和/或壳体中，即电子器件壳体上和/或电池壳体上的关键部位。在这些部位处可以相应地简单地防止腐蚀。此外，可以防止或至少减少在壳体组件上和/或在壳体组件上的安装部件上由于立于壳体组件上的结冰水造成的冻害。

所述至少一个流体流出通道尤其关于重力方向、在所述电池模块的运行状态中倾斜地设计，从而流体如水不保留在所述至少一个流体流出通道上或中，而是能够经由所述至少一个流体流出通道从所述电池壳体流出。因此，考虑到在运行状态中的电池模块，所述至少一个流体流出通道优选地不平行于并且不正交于重力方向地设计。为了将所述至少一个流体流出通道设计在电池壳体和电子器件壳体的冷却剂孔之间的过渡部处，在电池壳体处将平坦的或水平的、即在所述电池模块的运行状态中与所述重力方向正交的或基本上正交的面最小化并且所述剩余的面以所述倾斜的流体流出通道的形式向下沉降。由此，冷凝物可以始终从电池壳体和/或在腐蚀方面不关键的区域中流出。已经证实为特别有利的是，在第一电池-冷却通道开口旁边设计有第一倾斜的流体流出通道，用于限定从电池壳体的流体流出，并且在第二电池-冷却通道开口旁边设计有第二流体流出通道，用于限定从电池壳体的流体流出。第一流体流出通道和第二流体流出通道优选彼此间隔开地和/或流体技术上彼此分开地设计。

壳体组件此外可以具有连接法兰，所述连接法兰具有法兰外侧、用于在电子器件壳体和电池壳体之间建立冷却剂连接的管区段以及和电池壳体以及用于在电子器件壳体和电池壳体之间建立机械连接的固定区段，其中，法兰外侧设计用于将法兰外侧上的液体引导到至少一个流体流出通道中。

在根据本发明的壳体组件中，滴落棱边可以设计用于将液体在滴落棱边处滴落到至少一个流体流出通道中。换言之，滴落棱边可以如下地定位和/或设计，即例如冷凝水可以在电子器件壳体的外侧上在滴落棱边的区域中沿着所述滴落棱边有针对性地引导到至少一个流体流出通道中。由此也可以防止或至少减少水进入到壳体组件中和与之相关的腐蚀危险。

根据本发明的另一设计变型方案可行的是，滴落棱边具有比电子器件-冷却通道开口更大的半径，并且在电子器件-冷却通道开口与滴落棱边之间的区域中，在电子器件-冷却通道开口与滴落棱边之间设计有连接斜面。连接斜面尤其可以有助于在电子器件-冷却通道开口和电池-冷却通道开口之间安装密封剂。此外，可以借助于连接斜面在电池-冷却通道开口的区域中实现相对于电池壳体的公差补偿。也就是说，即使在电池壳体的制造公差和/或稍微改变设计中，液滴落棱边还能够发挥期望的作用。连接斜面可以部分环形地从电子器件-冷却通道开口的边缘或刚好在边缘旁边延伸直至滴落棱边或刚好在滴落棱边旁边延伸。因此，连接斜面具有比电子器件-冷却通道开口更大的半径并且具有比连接棱边小的半径。

此外可行的是，在根据本发明的壳体组件中，所述至少一个流体流出通道分别以边缘敞开的凹部的形式在电池壳体中设计。由此，所述至少一个流体流出通道和/或所述电池壳体能够特别简单地制造。尤其可行的是，流体流出通道设计为电池壳体的一件式的和/或单件式的组成部分。优选地，在第一电池-冷却通道开口旁边设计有第一倾斜的流体流出通道，用于限定从电池壳体的流体流出，并且在第二电池-冷却通道开口旁边设计有第二流体流出通道，用于限定从电池壳体的流体流出，其中，第一流体流出通道和第二流体流出通道分别以边缘敞开的凹部的形式设计。至少一个流体流出通道的倾斜度朝向电池壳体的边缘下降，以便实现期望的水排出。至少一个流体流出通道优选地沿着第一电池-冷却通道开口和/或第二电池-冷却通道开口的开口边缘延伸。

此外在根据本发明的壳体组件中所述电池壳体在所述第一电池-冷却通道开口和所述第二电池-冷却通道开口的区域中具有基本外侧，其中，在所述第一电池-冷却通道开口处和/或在所述第二电池-冷却通道开口处设计有开口边缘，所述开口边缘朝开口方向延伸超过所述基本外侧的平面。也就是说，在电池壳体和电子器件壳体的冷却剂孔之间的接口处，可以在电池壳体上设计边缘，所述边缘相对于电池壳体的基面提高。通过开口边缘能够以简单且仍然有效的方式防止冷凝物从围绕相应的冷却通道开口的面进入到所属的冷却剂孔中。因此，开口边缘可以分别理解为用于防止流体从电池壳体的底表面进入优选垂直地设计的冷却剂孔中的保护环。在传统的电池壳体中，迄今已尝试尽可能省去这种突出部。

此外可行的是，在根据本发明的壳体组件中，电子器件壳体和/或电池壳体分别一件式地和/或单件式地设计。因此，电子器件壳体和/或电池壳体相对于可能的水沉积物特别坚固地设计。可以在很大程度上防止部件之间的接缝。电子器件壳体和/或电池壳体分别优选以铸件的形式、尤其以铝压铸构件的形式设计。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于如上详细描述的壳体组件的电子器件壳体。电子器件壳体具有电子器件-冷却通道开口，其中，在电子器件-冷却通道开口处设计有部分环绕电子器件-冷却通道开口的滴落棱边，并且其中，滴落棱边沿电子器件-冷却通道开口的开口方向延伸超过电子器件-冷却通道开口。在本发明的范围内，还提供了一种用于如上所述的壳体组件的电池壳体。电池壳体具有第一电池-冷却通道开口和第二电池-冷却通道开口，其中，在第一电池-冷却通道开口旁边和/或在第二电池-冷却通道开口旁边设计有至少一个倾斜的流体流出通道，用于限定从电池壳体的流体流出。因此，根据本发明的电子器件壳体和根据本发明的电池壳体带来与参照根据本发明的壳体组件详细描述的优点相同的优点。

此外，提供一种具有如上详细描述的壳体组件的电池模块，其中，电池模块具有多个布置在电池壳体中的电池单体。因此，根据本发明的电池模块也带来上述优点。

改进本发明的其他措施由以下对本发明的不同实施例的说明得出，所述实施例在附图中示意性地示出。从权利要求书、说明书或附图中得出的所有特征和/或优点、包括结构细节和空间布置不仅本身而且以不同的组合的形式对于本发明来说是重要的。

附图说明

分别示意性地示出：

图1示出了根据本发明的优选实施方式的电池壳体的透视图，

图2示出了根据本发明的优选实施方式的电子器件壳体的透视图，

图3示出了根据本发明的优选实施方式的壳体组件的剖切侧视图，

图4示出了在图3中示出的壳体组件的透视图，

图5示出了根据本发明的优选实施方式的壳体组件的剖切俯视图以及

图6示出了根据本发明的优选实施方式的电池模块的透视图。

具有相同功能和作用方式的元件在附图中分别设有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出了用于在图3中示出的壳体组件11的单件式的电池壳体15。电池壳体具有第一电池-冷却通道开口16和第二电池-冷却通道开口17。在第一电池-冷却通道开口16旁边，设计有第一倾斜的流体流出通道18，用于限定从电池壳体15的流体流出。在第二电池-冷却通道开口17旁边，设计有第二倾斜的流体流出通道19，用于限定从电池壳体15的流体流出。

如图1可知，所述第一流体流出通道18和所述第二流体流出通道19分别以边缘敞开的凹部的形式在所述电池壳体15中设计并且围绕所述电池-冷却通道开口16、17的部分半径延伸。电池壳体15在第一电池-冷却通道开口16和第二电池-冷却通道开口17的区域中具有基本外侧30，其中，在第一电池-冷却通道开口16上设计有开口边缘22，所述开口边缘沿开口方向延伸超过基本外侧30的平面。

在图2中示出了用于在图3中示出的壳体组件11的单件式的电子器件壳体12。电子器件壳体12具有电子器件-冷却通道开口13，其中，在电子器件-冷却通道开口13处设计有部分环绕电子器件-冷却通道开口13的滴落棱边20，并且其中，滴落棱边20沿电子器件-冷却通道开口13的开口方向延伸超过电子器件-冷却通道开口13。滴落棱边20设计为，使得液体如冷凝水在电子器件壳体12的外侧上在滴落棱边20的区域中可以从所述滴落棱边滴落到至少一个流体流出通道18、19中。滴落棱边20具有比电子器件-冷却通道开口13更大的半径。在电子器件-冷却通道开口13和滴落棱边20之间的区域中，在电子器件-冷却通道开口13和滴落棱边20之间设计有连接斜面，所述连接斜面相应地具有比滴落棱边20更小的半径和比电子器件-冷却通道开口13更大的半径。

图3以剖切侧视图示出了用于在图6中示出的电池模块10的壳体组件11。壳体组件11具有用于电子构件的电子器件壳体12以及用于电池单体的电池壳体15。在壳体组件11的示出的组装状态中，电子器件-冷却通道开口13或电子器件壳体12的冷却剂孔23或冷却剂通道的端部区段与第一电池-冷却通道开口16或电池壳体15的冷却剂孔23端部区段相邻地定位。为了电子器件壳体12和电池壳体15之间的冷却剂连接，壳体组件11具有连接法兰24。连接法兰24具有法兰外侧25、用于冷却剂连接的管区段26和用于在电子器件壳体12和电池壳体15之间建立机械连接的固定区段27。法兰外侧25设计用于将诸如冷凝水的液体在法兰外侧25上引导到第一流体流出通道18和第二流体流出通道19中。连接法兰24借助密封元件14定位在电池壳体15的冷却剂孔23中。从图3的视图也可知，在电池壳体15上的基本外侧30上的连接法兰24的支承面可以在电子器件壳体12和电池壳体15之间的接口或过渡部处实现仅仅最小的间隙，所述间隙例如保护密封元件14免受通过高压清洁器加压的水的影响。尽管采取了措施，进入间隙并由此到达密封元件上的冷凝物仍然可以通过该间隙有效地干燥。

在图4中示出了壳体组件11的组装状态，其中示出了在壳体组件11的外侧上的期望的流体流出。从图4的视图可知，流体如水28、例如冷凝水或清洁水可以经由电子器件壳体12、滴落棱边20和流体流出通道18、19近似无残留地从壳体组件11流出。这从图5的视图也可以看出。在图5中也可以看出，在电池壳体15和连接法兰24之间的间隙特别小，其方式为，连接法兰24的固定区段27环绕地贴靠在水平的面或电池壳体15的基本外侧30上。

在图6中示出了具有如上所述的壳体组件11的电池模块10。壳体组件11具有电子器件壳体12和用于安置多个电池单体的电池壳体15。除了所示出的实施方式之外，本发明允许另外的设计原理。也就是说，本发明不应被视为局限于参照附图阐述的实施例。

Claims (10)

1.一种用于电池模块（10）的壳体组件（11），所述壳体组件具有电子器件壳体（12）以及电池壳体（15），所述电子器件壳体用于具有电子器件-冷却通道开口（13）的电子构件，所述电池壳体用于具有第一电池-冷却通道开口（16）和第二电池-冷却通道开口（17）的电池单体，其中，在所述壳体组件（11）的组装状态中，所述电子器件-冷却通道开口（13）与所述第一电池-冷却通道开口（16）相邻地定位，

其特征在于，

在所述电子器件-冷却通道开口（13）上设计有部分环绕所述电子器件-冷却通道开口（13）的滴落棱边（20），其中，所述滴落棱边（20）沿所述电子器件-冷却通道开口（13）的开口方向延伸超过所述电子器件-冷却通道开口（13）。

2.根据权利要求1所述的壳体组件（11），

其特征在于，

在所述第一电池-冷却通道开口（16）旁边和/或在所述第二电池-冷却通道开口（17）旁边设计有至少一个倾斜的流体流出通道（18、19），用于限定从所述电池壳体（15）的流体流出。

3.根据前述权利要求中任一项所述的壳体组件（11），

其特征在于，

所述液滴棱边（20）设计用于将液体在所述液滴棱边（20）处滴落到所述至少一个流体流出通道（18、19）中。

4.根据前述权利要求中任一项所述的壳体组件（11），

其特征在于，

所述液滴棱边（20）具有比所述电子器件-冷却通道开口（13）更大的半径，并且在所述电子器件-冷却通道开口（13）和所述液滴棱边（20）之间的区域中在所述电子器件-冷却通道开口（13）和所述液滴棱边（20）之间设计有连接斜面。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的壳体组件（11），

其特征在于，

所述至少一个流体流出通道（18、19）分别以边缘敞开的凹部的形式在所述电池壳体（15）中设计。

6.根据前述权利要求中任一项所述的壳体组件（11），

其特征在于，

所述电池壳体（15）在所述第一电池-冷却通道开口（16）和所述第二电池-冷却通道开口（17）的区域中具有基本外侧（30），其中，在所述第一电池-冷却通道开口（16）上和/或在所述第二电池-冷却通道开口（17）上设计有开口边缘（22），所述开口边缘沿开口方向延伸超过所述基本外侧（30）的平面。

7.根据前述权利要求中任一项所述的壳体组件（11），

其特征在于，

所述电子器件壳体（12）和/或所述电池壳体（15）分别一件式地和/或单件式地设计。

8.一种用于根据前述权利要求中任一项所述的壳体组件（11）的电子器件壳体（12），所述电子器件壳体具有电子器件-冷却通道开口（13），其中，在所述电子器件-冷却通道开口（13）处设计有部分环绕所述电子器件-冷却通道开口（13）的滴落棱边（20），并且其中，所述滴落棱边（20）沿所述电子器件-冷却通道开口（13）的开口方向延伸超过所述电子器件-冷却通道开口（13）。

9.一种用于根据权利要求1至7中任一项所述的壳体组件（11）的电池壳体（15），所述电池壳体具有第一电池-冷却通道开口（16）和第二电池-冷却通道开口（17），其中，在所述第一电池-冷却通道开口（16）旁边和/或在所述第二电池-冷却通道开口（17）旁边设计有至少一个倾斜的流体流出通道（18、19），用于限定从所述电池壳体（15）的流体流出。

10.一种电池模块（10），具有根据前述权利要求1至7中任一项所述的壳体组件（11）和多个布置在电池壳体（15）中的电池单体。

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