CN117597821A - 电池系统、电池模块和电池串 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池系统(10)。本发明的目的是提供一种电池系统(10)，所述电池系统对于移动使用是特别稳固的，并且特别好地满足对移动、便携式、可灵活使用的电池系统的机械的、热的和电气的要求。所述电池系统(10)包括多个电池模块(14)，各电池模块包括至少一个电池单元(30)和一个电子模块(32)；至少一个串壳体(60)，其中所述电池模块(14)布置在所述至少一个串壳体(60)中；以及外部壳体(16)，其中所述至少一个串壳体(60)布置在所述外部壳体(16)中。本发明还涉及电池模块(14)和电池串(10)。

Description

电池系统、电池模块和电池串

本发明涉及根据专利权利要求1的电池系统。本发明还涉及根据权利要求18的电池模块和根据权利要求25的电池串。

电池系统通常包括至少一个可再充电电池(也称为蓄电池)，并且用于在不连接至电网的情况下在各种使用领域中向电力负载提供能量。这种电池系统的可能使用领域例如是建筑业、维护和安装服务、移动餐饮、专业清洁服务、活动技术或电影制作。

通常，使用这种电池系统的负载是可移动单元，并且如果电池系统也是可移动的，则相应地是有利的。因此，这里电池系统应当用于电源电压的移动供电。即使在苛刻的条件下，这种类型的电池系统对于移动使用也必须是以特别灵活的方式可用的，并且也相应地是轻便和坚固的。特别地，其应该是便携式的，并且对撞击不敏感。

根据使用情况，可以设想电池系统的不同构造，其中各个电池单元彼此串联和/或并联互连，以实现期望的输出功率、期望的电容和期望的电压分布(DC电压或AC电压)。

因此，本发明的目的在于提供一种电池系统、电池模块和电池串，其对于移动使用是特别坚固的，并且特别好地满足对能够以灵活的方式应用的移动便携式电池系统的机械、热和电气需求。

根据本发明，使用独立权利要求的特征来实现该目的。结合从属权利要求说明了进一步的优点和实际的实施方案。

根据本发明的电池系统包括多个电池模块，其分别包括至少一个电池单元和一个电子模块。电池单元特别是圆柱形锂离子可再充电电池。在这种情况下，电子模块特别具有桥接电路和控制装置。将多个单独的电池模块组合以形成电池系统的优点在于，与单独的电池块相比，电池模块因此以较小的单元存在，并且例如能够选择性地更换。

此外，所述电池系统包括至少一个串壳体，其中所述电池模块布置在所述至少一个串壳体中。特别地，电池系统具有多个串壳体，其中，各电池模块的一部分布置在串壳体中的一者中。电池模块特别均匀地分布到各个串壳体。如果电池系统具有例如24个电池模块和4个串壳体，则在每个串壳体中布置6个电池模块。串壳体用作电池模块的机械保护。下文中将具有布置在其中的电池模块的一个串壳体称为串(string)或电池串(batterystring)。

电池系统还包括外部壳体，其中，所述至少一个串壳体依次布置在所述外部壳体中。如果设置有多个串壳体，那么所有串壳体都布置在外部壳体中。

包括最初组合在依次布置在外部壳体中的至少一个串中的电池模块的电池系统的模块化设计使得整个电池系统的生产特别高效和灵活以及具有良好的可操作性。串形式的较小单元将单个电池模块组合在一起，以便在制造和维修时更好地处理这些电池模块。通过串来实现电池模块的机械保护、热耦合以及电池模块的电气连接。模块化设计同时使得单个组件的电池模块、串壳体和外部壳体能够在机械、热和电气性能方面独立优化。

特别地，所述至少一个串壳体包括串基体，所述电池模块布置在所述串基体的内部；和串盖，所述串盖用于覆盖布置在所述内部的所述电池模块。所述外部壳体特别地具有外部基体，其中所述外部基体的端面分别被盖子封闭。

所述串壳体特别地由塑料制成。所述外部壳体特别地由铝制成。外部壳体优选地是可以容易且廉价地生产的挤压型材。在铝壳体中组合塑料壳体在电池系统的机械性能方面是特别地有利的。由于其弹性，塑料使得在电池系统的操作时间过程中具有一定的适应性，而铝型材具有长期刚性。

在根据本发明的电池系统的实际实施方案中，所述至少一个串壳体具有用于布置各个电池模块的模块容纳区域，其中，所述电池模块能够沿模块插入方向插入到相应的所述模块容纳区域中。所述模块容纳区域构造成使得所述电池模块垂直于所述模块插入方向而被可靠地固定在其中，并且因此被特别牢固地布置在所述串壳体中。

特别地，所述电池模块在串壳体中布置成一行。还可以设想将电池模块布置成多行。插入方向可以垂直于行的方向，使得电池模块可以在电池系统的生产过程中能够尽可能同时地插入到串壳体中。

特别地，相邻的模块容纳区域通过壁彼此分隔开。在这种情况下，壁与相应电池模块的外部轮廓相适配。特别地，各个电池模块的外部轮廓和与其相邻的模块容纳区域的壁的内部轮廓在平面图中都具有带有圆角的矩形几何体。因此，实现了电池模块与串壳体的特别好的热连接以及电池模块相对于冲击的稳定安装。垂直于模块插入方向，在模块容纳区域的平面图中，将两个模块容纳区域彼此分隔开的壁在这种情况下被构造为使得在电池模块具有直外壁的中心区域中仅形成一个直壁部，其中，电池模块抵靠所述壁部的两侧。在圆角区域中，壁具有一种y字型的几何形状，并且分为两个弯曲的墙部。

如在下文中详细说明地，串壳体具有两个连续的外壁，这两个外壁以直线延伸并且内壁部从其向内延伸。特别地，在两个弯曲壁部的区域中，通过外壁形成了“桥接”。然后，两个弯曲壁部和外壁围成一个三角形开口。总的来说，串壳体构造为使得它沿着电池模块的行(即，在电池模块的最大负载作用的方向上)具有连续的外壁，因为电池模块的重量在此以相加的方式作用，所述外壁吸收作用在电池系统上的力并且将这些力引导通过所述电池模块。

特别地，以与电池模块的外部轮廓相对应的方式，模块容纳区域具有至少一个壁，所述壁倾斜于所述模块插入方向延伸。这里，在模块插入方向和壁之间可以形成0.2°至5°范围内，并且特别地0.4°至0.6°范围内，优选地0.5°的角。在一个有利的实施方案中，所有壁都倾斜于模块插入方向延伸。因此电池模块具有截锥状几何形状，并且模块容纳区域具有与其对应的几何形状。由于倾斜设计，形成了插入斜面，使用所述插入斜面，电池模块可以更容易地插入到模块容纳区域中，并且布置在模块容纳区域的中央。因此，仅能够在一个方向上将电池模块插入到模块容纳区域中。此外，具有斜面的相应的壁特别好地彼此抵靠，由此改进了用于散发来自电池模块的废热的热连接。

为了优化废热的散发，电池模块和串外部壳体在尽可能多的表面上相互邻接。特别地，电池模块在各自相应的模块容纳区域中在电池模块的整个周边上被串壳体的壁包围。在这里，在整个周边上意味着电池模块至少在其高度的一部分上被串壳体的壁完全包围。因此，电池模块相对于冲击和振动被安装得特别好。壁在电池模块之间限定了定义的间隔，所述间隔满足电气和热分离的需求。

废热的散发特别是因为串壳体在一侧上至少部分敞开而得到改善。特别地，串壳体在电池模块被推入串壳体的一侧完全敞开。在该敞开侧，电池模块在很大的面积上与外部壳体相邻接，这构成了用于散热的大面积。与敞开侧相对的一侧特别地是使用串盖封闭的。

在根据本发明的电池系统的另一实际实施方案中，所述电池模块和所述串壳体具有彼此对应的Poka-Yoke特征。特别地，电池模块分别在其外壁上具有突出部，并且在串壳体中在外壁中形成有与突出部相对应的开口。电池模块则只能在一个方向上插入到串壳体中，在该方向上，上述突出部能够布置在所述开口中。因此，在电池系统的组装的早期阶段，就实现了电池模块的正确安装。

此外，在所述串壳体的至少一个外壁上布置有彼此间隔开的多个肋。肋用于将串壳体安装在外部壳体中，并且同时用作串壳体布置在外部壳体中的公差补偿。如果公差链导致外部壳体和串壳体之间存在较大的间距或相对较大的间隙，则串壳体经由这些肋而被支撑在外部壳体内侧。如果公差链导致在串壳体和外部壳体之间仅存在很小的间隙，则肋以细小的方式设计，使得它们在串壳体插入外部壳体期间被切断至串壳体被支撑在外部壳体中的程度。肋特别地布置在串壳体的两个相对的外壁上，并且确保串壳体在垂直于串壳体插入到外部壳体中的串插入方向的横向方向上支撑在外部壳体中。

在根据本发明的电池系统的另一实际实施方案中，所述电池模块在所述串壳体内部彼此电连接，并且从所述串壳体仅引出一个用于电源输入的连接件、一个用于电源输出的连接件和一个用于信号传输的连接件。因此，关于电气连接，串也形成一个尽可能封闭的单元，并且可以仅经由三个接触件而被连接。

特别地，将用于信号传输的连接件设计为柔性印刷电路板(柔性PCB)。柔性印刷电路板特别地以曲折的方式延伸。总的来说，因此在印刷电路板到相应电池模块的两个连接之间实现了令人满意的公差补偿。

作为替代地或额外地，以这样的方式设计用于所述电源输入和/或所述电源输出的连接件，使得其在所述串壳体的内部实现为刚性连接器，并且在所述串壳体的外部实现为柔性线路。刚性连接器特别地是一个单独的冲压零件。用于电源输入或电源输出的连接件分别都在一行的端部通过螺钉被固定至模块。相邻的模块同样地经由刚性连接器彼此电连接。因此，在串壳体内部线路最大程度地被固定。为了使外部壳体中的串的互连更简单，刚性连接器合并成为柔性线路。

为了在串壳体内部尽可能牢固地定位前面提到的连接，所述串壳体包括串盖，其中所述串盖具有用于布置至少一个连接的凹部。特别地，电池模块也分别具有模块盖，所述模块盖具有引导连接的特征，特征特别是轮廓和凹部。串盖还特别地在连接从串壳体引出的一侧敞开。串盖布置在用于连接电池模块的接触的一侧。

为了将串基体和串盖彼此连接，所述串盖和所述串基体具有特别地彼此对应的闩锁装置。因此，突出的弹性闩锁可以形成在串盖上，其锁入至串基体中的相应开口内。闩锁可以通过闩锁上的压力而再次从开口中弹出。因此，串盖和串基体以可拆卸的方式彼此连接。

此外，所述串盖和所述电池模块可以具有彼此对应的闩锁装置，以便将所述电池模块连接至所述串盖。特别地，电池模块具有突出的弹性闩锁，该弹性闩锁被布置为突出穿过串盖中的开口。

如果串盖具有对应于电池模块和串基体两者的闩锁装置，则能够特别容易地进行串的组装：首先，沿模块插入方向在串基体中布置电池模块。在通过上述连接与模块接触后，可以放置串盖。在此过程中，串盖同时闩锁至电池模块和串基体，从而接下来，电池模块经由串盖而被固定至串基体。

特别地，所述串盖以可移动的方式安装在所述串壳体上。串盖从上侧封闭串基体。串基体上的可移动安装特别地可以通过弹簧垫圈和/或布置在串基体和串盖之间的由诸如泡沫等弹性材料制成的层来实现。

上述肋主要用于在横向于串插入方向(和横向于模块插入方向)的第一方向上将串壳体横向支撑在外部壳体中。可移动的串盖实现在横向于串插入方向(和在模块插入方向上)的第二方向上在外部壳体中的安装。在肋和可移动的串盖的组合的情况下，相对于作用在电池模块上的外部壳体中的冲击和振动，串在两个方向上被特别好地安装。

在另一实际实施方案中，所述外部壳体具有用于布置所述至少一个串壳体的至少一个串容纳区域。优选地，设置多个串壳体和相应的串容纳区域。各个串容纳区域特别地形成为矩形开口，这些矩形开口通过壁与相邻的串容纳区域分隔开。在串容纳区域中，串以横向于模块插入方向的形状配合方式被容纳。来自串的废热的散发能够经由串容纳区域有效地进行。特别地，如上所述，经由肋和可移动的盖来进行串壳体的支撑。

特别地，串插入方向不对应于模块插入方向，并且串插入方向优选地与模块插入方向垂直。因此，有利于电池模块的安装和来自电池模块的废热的散发。

外部壳体的机械稳定性得到改善，特别是因为所述外部壳体具有横向于所述串壳体的串插入方向(SE)延伸到外部壳体中的至少一个交叉连接件。特别地，交叉连接件布置在外部基体内部的端部处。特别地，交叉连接件是焊接到外部基体中的板。交叉连接件可以用作串的止动件。如下文中详细说明地，交叉连接件布置为使得交叉连接件用于控制电子设备的力的吸收和力的转移。交叉连接件也可以是用于外部基体的外部盖。

为了保护电池模块不受机械影响，所述串壳体以这样的方式布置在所述外部壳体中，使得所述串壳体的在所述串插入方向(SE)上延伸的至少一个外壁将所述外部壳体的两个交叉连接件彼此直接连接。特别地，外部盖和布置在外部壳体内部的交叉连接件彼此直接连接。这里，“直接”指的是，两个交叉连接件在最短路径上通过串壳体的直的、连续的外壁相互连接。特别是在电池模块和模块容纳区域具有圆角和弯曲壁部的背景下，笔直延伸的外壁引导力通过电池模块。

特别地，在所述外部壳体中布置有用于激活串并因此激活电池模块的控制装置。控制装置特别地布置于在外部基体中延伸的交叉连接件上，并且所述交叉连接件影响控制装置周围的力的转移。控制装置特别地包括至少一个印刷电路板，该印刷电路板具有用于串的电连接的连接元件。

在外部壳体上还布置有用于将电池系统连接到负载的连接器。特别地，外部壳体具有用于连接负载插头的插座。这里，特别地设置了用于各个地理区域使用的常规插座。另外，还设置了连接器，通过该连接器，电池模块可以连接到电源以进行充电。然而在外部壳体上也可以布置诸如USB连接器等其它的连接器。

特别地，外部壳体还具有开关。该开关特别地用于切换电池系统的接通和断开和/或用于调节其他模式，诸如例如连接至不同的设备或运输模式等。这可以是一个拨动开关或一个旋钮。

此外，如果外部壳体具有状态指示器也是可行的，状态指示器具有至少一个灯，诸如LED等，其显示电池系统的充电状态和/或操作状态。

本发明还涉及一种电池模块。在这种情况下，电池模块是独立要求的。然而，电池模块的特征也可以结合如上所述的电池系统来要求保护。特别地，电池模块适合于以串的形式布置以构建电池系统。

根据本发明的电池模块具有模块壳体、布置在所述模块壳体中的至少两个电池单元以及电子模块。特别地，电池单元是圆柱形锂离子可再充电电池。特别地，电池模块包括6个电池单元。特别地，电子模块包括桥接电路和控制装置。各个电池单元通过电池连接器彼此连接，其中所述电池连接器具有沿轴向方向延伸的凸舌部，凸舌部的自由端分别布置在所述电子模块的一侧。凸舌部的自由端均相对于相邻区域突出。电池连接器可以在自由端接触，特别地，印刷电路板可以插入到所有电池连接器上并且同时连接(焊接)至所有的电池连接器。因此，生产支出大大减少，并且特别地不需要电缆。

所述凸舌部至少部分地被所述模块壳体的肩部包围，以使得与相应的凸舌部的自由端间隔开的所述肩部形成支承面。肩部用于定位电池连接器的凸舌部，并且限定了用于插入到凸舌部上的印刷电路板的基本支承面。这样，印刷电路板和电池单元彼此具有限定的间隔。

为了将凸舌部和电子模块(特别是印刷电路板形式的电子模块)以尽可能简单的方式彼此连接，至少一个凸舌部的并且优选地所有凸舌部的所述自由端具有插入斜面。为此设置的插入斜面有助于将凸舌部插入到电子模块或印刷电路板的凹部中。

为了将模块壳体连接至模块盖，所述模块壳体具有突起，所述突起布置为突出穿过所述模块盖中的相应开口，其中所述突起在穿过之后通过加热而变形，使得所述模块盖和所述模块壳体彼此牢固地连接。通过热塑性铆接这种类型的连接，模块壳体和模块盖以形状配合和材料接合的方式特别牢固地彼此连接。

特别地，突起还突出穿过布置在所述模块壳体和所述模块盖之间的电子模块(印刷电路板)。然后，突起也用于对电子模块进行定心。在热塑性铆接之后，模块壳体、模块盖和电子模块就相对于彼此牢固地固定。

为了便于将突起插入到模块盖和电子模块中，其可以额外地具有插入斜面。

特别地，所述电池模块包括模块壳体和模块盖，其中所述模块盖具有用于注入用以保护所述电子模块的封装化合物的凹部，并且其中所述模块盖限定所述封装化合物的边框。模块盖特别地覆盖布置在模块壳体中的电子模块。封装化合物可以被倒入凹部中以保护电子设备。封装化合物可以流入的区域由凹部的边缘或盖的材料厚度限定和界定。特别地，位于凹部外部的电连接器保持不受封装化合物的影响。

在根据本发明的电池模块的实际实施方案中，所述模块盖具有用于保持和/或引导线路的元件。首先，为了引导以弯曲方式成形的柔性印刷电路板，可以模块盖(印刷电路板被搁置其上)上形成相应的弯曲立面。可以在模块盖中形成通道，用于引导和保持电源连接，电源连接在该通道中至少部分地被包围。

为了进一步安装电池模块，例如将其安装到串壳体中，所述模块壳体的至少一个外壁可以与轴方向倾斜地对准。此外，串壳体或串盖可以具有用于将电池模块可拆卸地紧固到串壳体的闩锁装置。参考前文中关于这些特征的优点的说明。

本发明还独立地涉及一种电池串或串。其中在本文中，同样地，结合与电池串或串相关的电池系统的所有前文中所提及的特征也可以分别用于独立地要求电池串或串。电池串特别地适合于布置在外部壳体中并且用于形成如上所述的电池系统。

电池串包括多个电池模块，所述电池模块分别包括至少一个电池单元和一个电子模块。如上所述，电池单元可以是圆柱形锂离子可再充电电池。电子模块包括桥接电路和控制装置。所述电池串具有串壳体，所述串壳体具有串基体和串盖，其中在所述串基体中形成有模块容纳区域，所述电池模块可以沿模块插入方向(ME)插入到所述模块容纳区域中。所述电池模块特别地安装在所述串壳体的至少两个方向上。电池串的进一步特征可以从上述说明中得出。

以下结合附图说明本发明的进一步的实际实施方案和优点。在图中：

图1是示出了电池模块的斜上方视角的立体图，

图2是示出了图1的电池模块的侧视图，

图3是详细示出了图1的电池模块的上部的斜上方视角的立体图，

图4是示出了在没有模块盖和电子模块情况下的图3的上部的图，

图5是示出了图4中用V标记的区域的放大示意图，

图6示出了串的分解图，

图7是示出了图6中的串的斜上方视角的立体图，

图8是示出了串基体的斜上方视角的立体图，

图9是示出了串盖的斜下方视角的立体图，

图10是示出了根据本发明的电池系统的分解图，

图11示出了外部基体的斜前方视角的立体图，并且

图12是示出了根据图10的剖面线XII-XII(x-z平面)的图10的电池系统的剖面图。

在图10中，以分解图示出了电池系统10。以模块化的方式构建电池系统10。其有四个串12，串12包括多个电池模块14(此处不可见，参照图6、图12)。串12依次布置在外部壳体16中。在外部壳体16中还设置有控制单元18。外部壳体16具有外部基体19，外部基体19在端面的两侧被外部盖20、22封闭。

以下详细说明各个部件。

结合图1至图5，首先对电池模块14进行详细说明。电池模块14包括模块壳体24，模块壳体24具有模块基体26和模块盖28。在本例下，电池模块14包括6个电池单元(此处不可见)。从图13中可以看出，电池模块14具有六个圆柱形电池单元30(此处为锂离子可再充电电池)。电池模块14还包括电子模块32。电池模块14具有轴向方向A(参照图2)。

在图4中，示出了在没有模块盖28也没有电子模块32情况下的电池模块14。电池单元30通过刚性电池连接器34彼此连接，从图5中也可以清楚地看出，电池连接器34具有凸舌部36，凸舌部36沿轴向延伸并且具有自由端38。在本例中，设置了7个电池连接器34用于接触6个电池单元30，这些电池连接器总共具有9个用于接触的凸舌部36。除了用于电池管理的电压提取之外，还经由具有两个凸舌部36的电池连接器34进行到电子模块32的电力传输。在这种情况下，模块基体26具有多个肩部40，其至少部分地包围凸舌部36，其中肩部40的一个支承面42布置成与凸舌部36的自由端38间隔开。在图5中可以很好地看到这一点。支承面42用作电子模块32的止动件，这里电子模块实现为印刷电路板并且同时被插在所有凸舌部36上。肩部40使得电子模块32与电池单元30或电池连接器34具有限定的间隔。为了便于将印刷电路板32插入到凸舌部36上，凸舌部36在其自由端38处具有插入斜面39。模块壳体24还具有突起43，突起43用于将模块壳体24连接至模块盖28和电子模块32。电子模块32和模块盖28插在突起43上。突起43穿过电子模块32中的相应开口和模块盖28中的相应开口45而突出。在按压电子模块32和模块盖28之后，加热或熔化突起43的端部，这导致突起43变形，并且导致模块壳体24、电子模块32和模块盖28之间的牢固的形状和材料紧密连接(热塑性铆接)。突起43在其端部处还具有插入斜面47。

在图1至图3中，详细示出了具有模块盖28和位于其下方的电子模块32的电池模块14。模块盖28具有中央凹部44。凹部44限定了电子模块32被封装化合物(未图示)覆盖的区域。由于模块盖28的材料厚度，模块盖28在凹部44周围形成边框，并且防止封装化合物到达凹部44外部的电接触50。

此外，模块壳体28具有用于引导和保持连接的元件46。弯曲的立面48用于定位弯曲的柔性印刷电路板(参照图6)。印刷电路板经由接触50连接至电池模块14。另外，模块盖28上形成有通道形结构52，通道形结构用于引导和固定电源连接(参照图6)。

模块盖28还具有用于将电池模块14紧固在串12中的闩锁装置54。为此，在模块盖28上形成有两个弹性闩锁56。它们与串盖中的相应的开口58的形式的闩锁装置54相互作用(参照图9)。

从图2中的侧视图可以看出，电池模块的外壁与轴向成一定角度。这便于将电池模块14布置在串壳体中，并且串壳体中的电池模块14的外侧的大面积支承导致良好的热连接和机械保护。

以下结合图6至图8说明关于串12的细节。

图6和图7示出了该例中的串12。串12具有串壳体60和布置在串壳体60中的电池模块14。串壳体60由串基体62和串盖64形成。根据图1至图5的6个电池模块14布置在串壳体62中。在所示的实施方案中，6个电池模块14在串壳体60中布置成一行。

为了将电池模块14布置在串壳体60中，串基体62具有与电池模块14相对应的模块容纳区域66。电池模块14沿模块插入方向ME插入到相应的模块容纳区域66中。图8中单独示出了串基体62。模块容纳区域66通过壁68彼此分隔。模块容纳区域66适合于电池模块14的外部轮廓，并且同样具有倾斜于模块插入方向ME或电池模块14的轴向方向A延伸的壁68。

在平面图中电池模块14具有带圆角的矩形几何形状。模块容纳区域66也相应地这样设计。因此，串基体62具有笔直延伸的壁部70。两个分开的弯曲壁部72在导圆的角部的区域中延伸，这俩个壁部与直壁部70一起形成“y”字形。

此外，这里串基体62具有笔直地且连续地延伸的两个连续的外壁74。也就是说，两个弯曲壁部72由外壁74“桥接”，并且形成三角形开口76，三角形开口由两个壁部72和外壁74界定。在该行的方向上，外壁74形成第一应用点。

电池模块14在其整个周边上在其高度的一部分上被直壁部72、弯曲壁部74和外壁74包围。

串基体62和电池模块14具有彼此对应的Poka-Yoke(防错措施)特征。此处，这里，在串基体62中在外壁74的下边缘形成有凹部78，凹部与电池模块14的仅一个侧表面上的突起80(参照图1)相互作用。只有电池模块14具有正确的定向并且没有围绕模块插入方向ME旋转180°，电池模块14才能完全插入到串基体62中。

串壳体60还具有串盖64。串盖64特别用于将电池模块14紧固在串12中。如图9中的串盖64的单独图示所示，串盖具有6个开口58作为相应的闩锁装置54，模块盖28上的突出的闩锁56被引导穿过这些开口。在插入时，闩锁56相对于彼此弹性屈服，并且当端部已穿过开口58时，突出的闩锁56再次回弹。电池模块14和串盖64通过这些对应的闩锁装置54连接。串盖64与串基体62的连接(并且因此间接地与电池模块14的连接)同样通过闩锁装置82实现。为此，串盖上设置有在串基体的方向上延伸并且从内部被引导穿过三角形开口76并且向外弹回至串基体62的外壁74的开口86中的弹性闩锁元件84。

串12还具有用于接触电池模块14的多个连接件88、90、92。第一连接件88用于信号传输，并且在这里是柔性印刷电路板。印刷电路板88以弯曲的方式延伸，从而在接触之间提供额外的柔性。模块盖28具有相应的引导结构46、48，用于引导弯曲的印刷电路板88(参照图3)。此外，设置有电源输入和电源输出作为第二连接件90和第三连接件92。各个电池模块14通过刚性模块连接器94彼此连接。模块连接器94和电源输入90以及电源输出被螺纹连接到接触96。电源输入90和电源输出92在串壳体60内部形成为刚性连接器，并且在串壳体外部形成为柔性电缆(参照图7)。在模块盖28上的通道形结构52中引导第一连接件90。另外，在串盖64中形成有从上方固定电源输入90的凹部98。图7还示出了，串12仅经由三个连接件88、90、92连接，在串壳体60内部进行各个电池模块14的接触。串盖64具有用于将这些连接件引出的敞开侧100。

串壳体60在一侧(这里是与串盖64相对的下侧102)完全敞开。从图6、图8和图10中可以清楚地看出，电池模块14在其整个区域上支承在外部壳体16上，因此废热能够特别有效地散发。

在下文中更详细地说明串12在外部壳体16中的布置。

串12依次布置在外部壳体16中。在本例中，四个结构相同的串12布置在外部壳体16中(参照图10)。外部基体19具有串容纳区域104，串12能够在串插入方向SE上插入到串容纳区域中。串容纳区域104形成为通过壁106彼此分隔的矩形开口。串插入方向SE垂直于模块插入方向ME对准。

串壳体60具有多个特征，用于以尽可能稳定和阻尼的方式将串壳体60安装在外部基体19中或相应的串容纳区域104中。首先，在串基体62的两个外壁74上形成有多个肋108，用于横向支撑串壳体60。在所示的实施方案中，在外壁74上形成六乘六的肋108。使用肋108，串壳体60在横向于串插入方向SE的第一方向上横向地支撑在壁106上。以这样的方式设计肋108使得在串壳体60与相应的串容纳区域104的壁106之间具有最大间隙的情况下，肋108精确地实现安装。如果间隙较小，则在将串壳体60插入到相应的串容纳区域104中的过程中，肋108可以至少部分地被剪切。

通过串盖64的可移动连接来进行在横向于串插入方向SE的第二方向上将串14安装在串容纳区域104中。这里由可弹性变形的泡沫制成的条带的弹性元件110布置在串盖64和串壳体62之间。

图10还显示，在每种情况下，由外部盖20、22封闭外部壳体16的端部。控制装置18布置在外部基体19的布置有串12的连接件88、90、92的一侧。电池模块14经由连接件88、90、92电连接至控制装置18。

在外部基体19中还设置有交叉连接件112。交叉连接件112实现为板并且被焊接至外部基体19。图12示出了电池系统10的剖面。交叉连接件112在外部基体19的整个横截面区域上延伸，并且构成串容器104的端侧边界。交叉连接件112一方面用作串12的止动件，另一方面用于控制装置18的布置。交叉连接件112用于控制装置18的力的转移。

结合图12，串壳体60的外壁74的支撑效果也变得显而易见。外壁74从交叉连接件112直接延伸至这里也用作交叉连接件的盖22。在串插入方向SE上沿着该行作用的力被直接导入至串基体60的外壁74中并且被引导通过电池模块14。

另外，在外部盖20中形成有用于负载的连接器114，这里是插座的形式。电池系统10具有旋钮116，通过该旋钮可以设置期望的电池模式。同样地，在外部盖20上形成有用于对电池单元30充电的连接器118。负载同样可以连接至其他连接器119，并且其他连接器119可以与连接器114不同地配置。

外部盖20、22通过螺钉连接至外部基体19，螺钉从端面穿过外部盖20、22旋入到外部基体19中。为此，在外部基体19上形成有外部螺纹通道120。

附图标记列表

10 电池系统

12 串

14 电池模块

16 外部壳体

18 控制装置

19 外部基体

20 外部盖

22 外部盖

24 模块壳体

26 模块基体

28 模块盖

30 电池单元

32 电子模块

34 电池连接器

36 凸舌部

38 自由端

39 插入斜面

40 肩部

42 支承面

43 突起

44 凹部

45 开口

46 用于引导和/或保持的元件

47 插入斜面

48 立面

50 接触

52 通道形结构

54 闩锁装置

56 闩锁

58 开口

60 串壳体

62 串基体

64 串盖

66 模块容纳区域

68 壁

70 壁部(直的)

72 壁部(弯曲的)

74 外壁

76 开口(三角形的)

78 凹部

80 突起

82 闩锁装置

84 闩锁元件

86 开口

88 第一连接件(柔性印刷电路板)

90 第二连接件(电源输入)

92 第三连接件(电源输出)

94 模块连接器

96 接触

98 凹部

100 敞开侧

102 下侧

104 串容纳区域

106 壁

108 肋

110 弹性元件

112 交叉连接件

114 连接器

116 旋钮

118 连接器

119 连接器

120 螺纹通道

A 电池模块的轴向方向

ME 模块插入方向

SE 串插入方向

Claims (25)

1.一种电池系统，包括：

-多个电池模块(14)，分别包括至少一个电池单元(30)和一个电子模块(32)；

-至少一个串壳体(60)，所述电池模块(14)布置在所述至少一个串壳体(60)中；以及

-外部壳体(16)，所述至少一个串壳体(60)布置在所述外部壳体(16)中。

2.根据前一权利要求所述的电池系统，其特征在于，所述至少一个串壳体(60)具有用于布置各个电池模块(14)的模块容纳区域(66)，其中，所述电池模块(14)能够沿模块插入方向(ME)插入到相应的所述模块容纳区域(66)中。

3.根据前一权利要求所述的电池系统，其特征在于，所述模块容纳区域(66)以与所述电池模块(14)的外部轮廓相对应的方式具有倾斜于所述模块插入方向(ME)延伸的至少一个壁(68)。

4.根据前两项权利要求中任一项所述的电池系统，其特征在于，在相应的所述模块容纳区域(66)中，所述电池模块(14)在整个周边上被壁(68、70、72、74)包围。

5.根据上述权利要求中任一项所述的电池系统，其特征在于，所述至少一个串壳体(60)在一侧(102)至少部分地敞开。

6.根据上述权利要求中任一项所述的电池系统，其特征在于，所述电池模块(14)和所述串壳体(60)具有彼此对应的Poka-Yoke特征(78，80)。

7.根据上述权利要求中任一项所述的电池系统，其特征在于，在所述串壳体(60)的至少一个外壁(74)上布置有彼此间隔开的多个肋(108)。

8.根据上述权利要求中任一项所述的电池系统，其特征在于，所述电池模块(14)在所述串壳体(60)内部彼此电连接，并且从所述串壳体(60)仅引出一个用于电源输入的连接件(90)、一个用于电源输出的连接件(92)和一个用于信号传输的连接件(88)。

9.根据前一权利要求所述的电池系统，其特征在于，

-用于信号传输的所述连接件(88)被设计为柔性印刷电路板和/或

-用于所述电源输入和/或所述电源输出的所述连接件(90、92)被设计为使得其在所述串壳体(60)的内部实现为刚性连接器并且在所述串壳体(60)的外部实现为柔性线路。

10.根据前两项权利要求中任一项所述的电池系统，其特征在于，所述串壳体(60)包括串盖(64)，并且其中所述串盖(64)具有用于布置至少一个连接件(88、90、92)的至少一个凹部(98)。

11.根据上述权利要求中任一项所述的电池系统，其特征在于，所述串壳体(60)包括串基体(62)和串盖(64)，其中

-所述串盖(64)和所述串基体(62)具有彼此对应的闩锁装置(82)，以将所述串盖(64)与所述串基部(62)彼此连接，

和/或

-所述串盖(64)和所述电池模块(14)具有对应的闩锁装置(54)，以将所述电池模块(14)和所述串盖(64)彼此连接。

12.根据上述权利要求中任一项所述的电池系统，其特征在于，所述串盖(64)以可移动的方式安装在所述串基体(62)上。

13.根据上述权利要求中任一项所述的电池系统，其特征在于，所述外部壳体(16)具有用于布置串壳体(60)的至少一个串容纳区域(104)，其中所述串壳体(60)能够沿串插入方向(SE)插入到所述外部壳体(16)中。

14.根据上述权利要求中任一项所述的电池系统，其特征在于，所述串插入方向(SE)垂直于所述模块插入方向(ME)。

15.根据上述权利要求中任一项所述的电池系统，其特征在于，所述外部壳体(16)具有横向于所述串插入方向(SE)延伸的至少一个交叉连接件(112)。

16.根据上述权利要求中任一项所述的电池系统，其特征在于，所述串壳体(60)具有至少一个外壁(74)，所述外壁在所述串插入方向(SE)上延伸并且将所述外部壳体(16)的两个交叉连接件(22、112)彼此直接连接。

17.根据上述权利要求中任一项所述的电池系统，其特征在于，在所述外部壳体(16)中布置有控制装置(18)。

18.一种电池模块，所述电池模块具有模块壳体(24)、布置在所述模块壳体(24)中的至少两个电池单元(30)以及电子模块(32)，各个所述电池单元(30)经由电池连接器(34)彼此连接，并且所述电池连接器(34)具有在轴向方向(A)上延伸的凸舌部(36)，所述凸舌部的自由端(38)分别布置在所述电子模块(32)的一侧，其特征在于，所述凸舌部(36)分别至少部分地被所述模块壳体(60)的肩部(40)包围，使得与相应的所述凸舌部(36)的所述自由端间隔开的所述肩部(40)形成支承面(42)。

19.根据前一权利要求所述的电池模块，其特征在于，至少一个所述凸舌部(36)的所述自由端(38)具有插入斜面(39)。

20.根据上述权利要求中任一项所述的电池模块，其特征在于，所述模块壳体(24)具有突起(43)，所述突起布置为突出穿过模块盖(28)中的开口(45)和/或所述电子模块(32)的开口，其中所述突起(43)在穿过之后通过加热而变形，使得所述模块盖(28)和所述模块壳体(24)和/或所述电子模块(32)和所述模块壳体(24)彼此牢固地连接。

21.根据上述权利要求中任一项所述的电池模块，其特征在于，所述模块壳体(24)包括模块盖(28)，其中，所述模块盖(28)具有用于注入用以保护所述电子模块(32)的封装化合物的凹部(28)，并且其中所述模块盖(28)限定用于所述封装化合物的边框。

22.根据上述权利要求中任一项所述的电池模块，其特征在于，所述模块盖(28)具有用于保持和/或引导电连接(88、90、92)的元件(46)。

23.根据上述权利要求中任一项所述的电池模块，其特征在于，所述模块盖(28)具有用于将所述电池模块(24)连接至另一壳体的闩锁装置(54)。

24.根据上述权利要求中任一项所述的电池模块，其特征在于，所述模块壳体(24)的至少一个外壁与所述轴向方向(A)倾斜地对准。

25.一种包括多个电池模块(14)的电池串，所述电池模块分别包括至少一个电池单元(30)和一个电子模块(32)，其特征在于，所述电池串(12)具有串壳体(60)，所述串壳体具有串基体(62)和串盖(64)，其中，在所述串基体(62)中形成有模块容纳区域(66)，所述电池模块(14)能够沿模块插入方向(ME)插入到所述模块容纳区域中。