CN117461196A - 电池模块、用于制造这种电池模块的方法以及机动车 - Google Patents

电池模块、用于制造这种电池模块的方法以及机动车 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电池模块,具有多个电池单体(5)、尤其是锂离子电池单体(50),所述电池单体分别包括壳体(51),在所述壳体中接收有所述电池单体(5)的电化学部件,和所述壳体形成所述电池单体(5)的第一电压抽头(61),其中,所述电池模块(1)还包括具有多个单体接收部(3)的单体保持装置(2),在所述单体接收部中分别接收有电池单体(5),其中,在所述单体接收部中(3)分别接收有电接触元件(4),所述电接触元件布置在所述单体保持装置(2)和所述电池单体(5)之间并且与相应电池单体(5)的第一电压抽头(61)机械和电接触,其中,所述电接触元件(4)包括多个相互连接的并且弹性构造的弹簧元件(7)。

Description

电池模块、用于制造这种电池模块的方法以及机动车
技术领域
本发明从根据独立权利要求的类型的电池模块出发。本发明也涉及一种用于制造这种电池模块的方法以及机动车。
背景技术
由现有技术已知,电池模块可以由多个单个的电池单体组成,这些电池单体可以串联和/或并联地相互导电地连接,使得单个的电池单体一起连接成电池模块。此外,这样的电池模块一起连接成电池或者说整个电池系统。尤其,电池单体在此构造为锂离子电池单体。借助这样的锂离子电池单体可以实现相对较高的、允许电池的更紧凑的结构形式的能量密度。
多个电池单体的电连接主要由所谓的单体连接器形成。单体连接器用于将较小的电池单体(例如18650单体)连接成较大的电池模块和因此扩展能量以及功率。尤其,单体连接器例如通过如电阻焊接或粘合等技术与电池单体固定地连接。
现有技术例如是WO 2020/102833和US2007/0232154。
发明内容
具有独立权利要求的特征的电池模块提供以下优点:能够构造多个电池单体的相对快速和简单地待形成的串联和/或并联的电连接。
为此,提供具有多个电池单体的电池模块,这些电池单体尤其构造为锂离子电池单体。这些电池单体在此分别包括壳体,在所述壳体中接收有电池单体的电化学部件,并且壳体还形成电池单体的第一电压抽头,例如电池单体的负电压抽头。此外,电池模块包括具有多个单体接收部的单体保持装置。在该单体接收部中分别接收有电池单体。在此,在所述单体接收部中还分别接收有电接触元件,所述电接触元件在此布置在单体保持装置和电池单体之间。在这一点上应注意的是,电接触元件也可以集成到单体接收部中。在此,电接触元件与相应电池单体的第一电压抽头机械和电接触。电接触元件还包括多个相互连接的并且弹性构造的弹簧元件。
通过在从属权利要求中列举的措施能够实现在独立权利要求中给出的装置的有利的扩展方案和改进。
本发明在此尤其提供以下优点,即电池单体例如可以通过简单地接收在单体接收部中而在其第一电压抽头上导电地接触,在所述单体接收部中已经接收有电接触元件。这使得能够在装配期间实现相对较高的灵活性,同时也实现简单地拆卸要从单体接收部或单体保持装置中移除的电池单体。尤其可以省去对于材料锁合的连接,例如粘合或焊接的更昂贵和复杂的工艺技术。
特别优选地,电接触元件可以以简单的方式构造为冲压弯曲件。
符合目的地,电池单体还分别具有与壳体电绝缘的第二电压抽头,例如正电压抽头。
在此,第一单体连接器可以将至少两个电池单体的电接触元件导电地相互连接,并且第二单体连接器可以将至少两个电池单体的第二电压抽头导电连接。由此形成至少两个电池单体的并联的电连接。换言之,这意味着,一方面分别与相应电池单体的第一电压抽头连接的至少两个电接触元件和另一方面至少两个第二电压抽头直接导电地相互连接,由此形成并联的电连接。
在此优选的是,第一单体连接器集成到单体保持装置中和/或与相应的电接触元件机械连接。尤其,该机械连接可以材料锁合和/或形状锁合地构造。在第一单体连接器集成到单体保持装置中的情况下,简单的装配例如能够这样地实现:在第一单体连接器和电接触元件之间的导电连接尤其能够仅通过将电接触元件接收在相应的单体接收部中形成。在这一点上应注意的是,集成也包括第一单体连接器和单体保持装置之间的机械可逆地并且从而可拆卸地构造的连接。例如,在第一单体连接器与相应的电接触元件机械连接的情况下可以在将电接触元件接收在单体接收部中之前形成该连接。当然,这两个实施方式也可以这样地组合:在接收电接触元件之后,集成到单体保持装置中的第一单体连接器与该电接触元件机械连接。
此外,第三单体连接器可以将电池单体的电接触元件与另一电池单体的第二电压抽头导电连接。由此形成一个电池单体在所述另一电池单体下方的串联的电连接。在这一点上应注意的是,不但所述一个电池单体和/或所述另一电池单体都可以借助第一单体连接器或第二单体连接器分别与其它电池单体并联地导电连接。
优选的是,第二单体连接器与相应的至少一个电池单体的第二电压抽头材料锁合地导电连接。此外,也优选的是,第三单体连接器与所述电池单体的电接触元件和/或所述另一电池单体的第二电压抽头材料锁合地导电连接。这样的材料锁合连接例如可以借助由现有技术已知的技术,如粘合、超声波焊接、激光束焊接或点焊形成。
根据本发明的一个特别优选的方面,电池单体分别构造为柱形电池单体。柱形电池单体通常包括一个周面和两个相对的且彼此平行布置的底面。此外,这两个底面分别具有圆形构型并且闭合周面。特别优选地,周面在此尤其构造为相应的柱形电池单体的第一电压抽头,并且第二电压抽头构造在相应的柱形电池单体的底面上。这样的实施方式提供第一电压抽头可以在整个周面上接触的优点。在这一点上应注意的是,第二电压抽头与第一电压抽头电绝缘。例如,柱形电池单体可以构造为所谓的18650单体或20700单体。
有利的是,单体接收部分别构造为单体保持装置中的开口并且尤其具有圆形横截面。由此可以构造电接触元件和多个电池单体的简单的接收部。尤其在具有圆形横截面的实施方式中可以以简单的方式接收柱形构造的电池单体。
符合目的地,电接触元件的弹簧元件构造为薄片。在此,电接触元件例如可以包括至少两个环形构造的基体,所述基体相对地布置,并且构造为薄片的弹簧元件在所述两个基体之间这样地延伸,使得相应薄片的一个端部与两个基体之一连接并且相应薄片的另一端部与两个基体中的另一个连接。此外,薄片可以以任意的实施方式布置。
也优选的是,薄片以规则的间距相对彼此布置和/或例如基本上彼此平行延伸地布置。此外,也优选的是,薄片具有朝相应电接触元件的内部的方向指向的弯曲部或展开部,使得由此可以将弹簧力施加到相应电池单体上,该电池单体接收在相应的电接触元件中或者说接收在分配给相应的电接触元件的单体接收部中。原则上,弹簧元件可以以多种方式构造,只要能够形成电池单体的电接触和机械接触。
总体上,这样的弹簧元件提供以下优点,即形成相对较多的接触点和由此确保电池单体在使用寿命期间的电接触。
此外,这提供了特别的优点,即通过电接触元件的形状或各个弹簧元件的特性可以影响通过电接触元件施加到电池单体上的力,由此可以根据相应的要求形成相对固定或松动的连接。
此外,由此可以相对简单地补偿公差。
本发明还涉及一种用于制造刚才所描述的根据本发明的电池模块的方法,该电池模块具有多个电池单体、尤其是锂离子电池单体。在此,电池单体分别包括壳体,在所述壳体中接收有电池单体的电化学部件并且所述壳体形成电池单体的第一电压抽头。在此,在单体保持装置的单体接收部中分别接收有电接触元件和电池单体,使得电接触元件布置在单体保持装置和电池单体之间并且与相应电池单体的第一电压抽头机械和电接触。在此,电接触元件包括多个相互连接的并且弹性构造的弹簧元件。
此外,本发明还涉及一种机动车,所述机动车具有刚才所描述的根据本发明的电池模块和/或按照刚才所描述的根据本发明的方法制造的电池模块。
附图说明
在附图中示出并且在下面的说明中更详细地阐述本发明的实施例。
附图示出了:
图1:根据本发明的电池模块的单体保持装置的一个实施方式的立体视图,在所述单体保持装置中接收有电接触元件和电池单体,和
图2:根据本发明的电池模块的单体保持装置的一个实施方式的俯视图,在所述单体保持装置中接收有电接触元件,
图3:根据本发明的电池模块的单体保持装置的一个实施方式的细节视图,在所述单体保持装置中接收有电接触元件,和
图4:电接触元件的不同实施方式。
具体实施方式
图1示出根据本发明的电池模块1的单体保持装置2的一个实施方式的立体视图,在所述单体保持装置中接收有电接触元件4和电池单体5。图2以俯视图并且图3以细节视图分别示出根据图1的根据本发明的电池模块1的单体保持装置2的实施方式,在所述单体保持装置中接收有电接触元件4。
图1至图3分别示出了电池模块1的单体保持装置2。单体保持装置2在此包括多个单体接收部3。
在此,在单体接收部3中可以分别接收有电接触元件4。
在此,在单体接收部3中还可以分别接收一个电池单体5。在此,在图1中示出接收在单体接收部3中的电池单体5。单体接收部3在此尤其分别构造为单体保持装置2中的开口30并且尤其具有圆形横截面35。电池单体5在此尤其构造为锂离子电池单体50并且还包括例如壳体51,在所述壳体中接收有电池单体5的在附图中不可见的电化学部件。电池单体5的壳体51在此形成电池单体5的第一电压抽头61。此外,电池单体5还分别包括与壳体51电绝缘的第二电压抽头62。
尤其,电池单体5构造为柱形电池单体10。在此,壳体51的周面11尤其形成第一电压抽头61并且壳体51的底面12形成第二电压抽头62。
如尤其从图1中可看到地,电接触元件4在此布置在单体保持装置2和电池单体5之间。此外,电接触元件4与各电池单体5的第一电压抽头61机械和电接触。
在此,从图1至图3中可看到,电接触元件4包括多个相互连接并且弹性地构造的弹簧元件7。电接触元件4的弹簧元件7在此尤其构造为薄片70。
第一单体连接器81在此可以将至少两个电池单体5的电接触元件4导电地相互连接。在附图中不可见的第二单体连接器82在此可以将至少两个电池单体5的第二电压抽头62导电地相互连接。由此形成至少两个电池单体5的并联的电连接。
根据在图1中所示的实施例,第一单体连接器81集成到单体保持装置2中并且还与相应的电接触元件4机械地连接。该连接优选材料锁合地构造。
此外也可以是,第三单体连接器83将电池单体5的电接触元件4与另一电池单体5的第二电压抽头62导电地连接。由此形成一个电池单体5与其它电池单体5的并联的电连接。
尤其,第二单体连接器82可以与相应的至少一个电池单体5的第二电压抽头62导电地连接和/或第三单体连接器83与一个电池单体5的电接触元件4和/或其它电池单体5的第二电压抽头62导电地连接。
图2示出电接触元件4的不同实施方式,所述电接触元件分别包括多个弹簧元件7。
在此,电接触元件4例如可以包括至少两个环形地构造的基体75,所述基体相对地布置,并且构造为薄片70的弹簧元件7在所述两个基体之间如此延伸,使得相应薄片70的一个端部与两个基体75中的一个基体连接并且相应薄片7的另一端部与两个基体75中的另一基体连接。

Claims (10)

1.一种电池模块,具有多个电池单体(5)、尤其是锂离子电池单体(50),所述电池单体分别包括壳体(51),在所述壳体中接收有所述电池单体(5)的电化学部件,和
所述壳体形成所述电池单体(5)的第一电压抽头(61),其中,所述电池模块(1)还包括具有多个单体接收部(3)的单体保持装置(2),在所述单体接收部中分别接收有电池单体(5),其中,在所述单体接收部(3)中分别接收有电接触元件(4),所述电接触元件布置在所述单体保持装置(2)和所述电池单体(5)之间并且与相应电池单体(5)的第一电压抽头(61)机械和电接触,其中,所述电接触元件(4)包括多个相互连接的并且弹性构造的弹簧元件(7)。
2.根据权利要求1所述的电池模块,
其特征在于,
所述电池单体(5)还分别具有与所述壳体(51)电绝缘的第二电压抽头(62),其中,第一单体连接器(81)将至少两个电池单体(5)的电接触元件(4)导电连接,并且第二单体连接器(82)将所述至少两个电池单体(5)的第二电压抽头(62)导电连接,使得形成所述至少两个电池单体(5)的并联的电连接。
3.根据权利要求2所述的电池模块,
其特征在于,
所述第一单体连接器(81)集成到所述单体保持装置(2)中和/或与相应的电接触元件(4)机械连接、尤其材料锁合和/或形状锁合地连接。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电池模块,
其特征在于,
所述电池单体(5)还分别具有与所述壳体(51)电绝缘的第二电压抽头(62),其中,第三单体连接器(83)将电池单体(5)的电接触元件(4)与另一电池单体(5)的第二电压抽头(62)导电连接,使得形成所述电池单体(5)和所述另一电池单体(5)的串联的电连接。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的电池模块,
其特征在于,
所述第二单体连接器(82)与相应的至少一个电池单体(5)的第二电压抽头(62)材料锁合地导电连接,和/或
所述第三单体连接器(83)与所述一个电池单体(5)的电接触元件(4)和/或所述另一电池单体(5)的第二电压抽头(62)材料锁合地导电连接。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电池模块,
其特征在于,
所述电池单体(5)构造为柱形电池单体(10),其中,尤其是周面(101)形成所述第一电压抽头(61)并且底面(102)形成所述第二电压抽头(62)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电池模块,
其特征在于,
所述单体接收部(3)构造为所述单体保持装置(2)中的开口(30)并且尤其具有圆形横截面(35)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电池模块,
其特征在于,
所述电接触元件(4)的弹簧元件(7)构造为薄片(70)。
9.一种用于制造根据权利要求1至8中任一项所述的电池模块(1)的方法,所述电池模块具有多个电池单体(5)、尤其是锂离子电池单体(50),其中,所述电池单体(5)分别包括壳体(51),在所述壳体中接收有所述电池单体(5)的电化学部件,并且所述壳体形成所述电池单体(5)的第一电压抽头(61),其中,在所述单体保持装置(2)的单体接收部(3)中分别接收有电接触元件(4)和电池单体(5),使得所述电接触元件(4)布置在所述单体保持装置(2)和所述电池单体(5)之间并且与相应电池单体(5)的第一电压抽头(61)机械和电接触,其中,所述电接触元件(4)包括多个相互连接的并且弹性构造的弹簧元件(7)。
10.一种机动车,包括根据权利要求1至8中任一项所述的和/或根据权利要求9制造的电池模块(1)。
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