CN118054167A - 用于机动车的电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池(1)，特别是用于机动车的牵引电池，包括电池模块(2)和温控板(4)，其中，在所述电池模块(2)和所述温控板(4)之间布置有导热胶(3)，在所述电池模块(2)和所述温控板(4)之间布置有电绝缘间隔件(5)。

Description

用于机动车的电池
技术领域
本发明涉及一种电池，特别是用于机动车的牵引电池。
背景技术
对现代电池性能的要求不断提高，开发重点是尽可能优化利用现有的安装空间和材料，以提高功率重量比。在开发过程中，安全始终是一个考虑因素，例如为了防止短路。
电池可具有电池壳体，其中安装有一个或多个电池模块。实际的电池单元在机械、逻辑和电气上都被组织在电池模块中。可提供用于控制电池模块温度的温控板，其中，温度控制介质通常流经温控板，以便冷却或加热电池单元。
在这种情况下，电池模块可以通过导热介质与温控板进行热连接。导热胶可作为导热介质布置在电池模块和温控板之间。
DE102021000981A1公开了在电池单元和壳体底座之间引入结构垫，以便于拆卸，特别是便于拆卸电池单元。
发明内容
从已知的现有技术出发，本发明的一个目的是提供一种进一步改进的电池。
本发明的目的是通过一种具有权利要求1所述特征的电池来实现的，该电池优选地是用于机动车的牵引电池。从属权利要求、说明书和附图中示出了本发明的优点。
因此，本发明提出了一种电池，特别是用于机动车的牵引电池，它包括电池模块和温控板，其中，在电池模块和温控板之间布置有导热胶。根据本发明，在电池模块和温控板之间布置有电绝缘间隔件。
电绝缘间隔件的布置可确保电池模块和温控板之间具有最小间隙距离，从而使电池模块和温控板之间的电绝缘得以保持，避免温控板上的不平整或间隙中的颗粒(例如金属屑)造成的影响。
为了使电绝缘间隔件不会在电池模块和温控板之间形成导电桥，电绝缘间隔件由电绝缘材料制成，优选地是由塑料制成。
因此，电绝缘间隔件的厚度可确保电池模块和温控板之间的预定间隙。
此外，电绝缘间隔件的这种布置方式还能确保电池模块与温控板之间的最小间隙距离，而无需额外的安全系数，从而实现了电池模块的紧凑设计和有利、有效的温度控制。
此外，与已知的应用相比，由于只需要在实际需要的间隙厚度上填充导热胶，而不是由于安全系数而增加间隙厚度，因此导热胶的使用量更小。通过安全地设置预定的最小间隙距离，可以减少导热胶的用量并将其保持在最低水平，从而节省成本和重量。此外，减少导热胶的使用量还能提高电池的耐用性。
电绝缘间隔件的导热系数可以与导热胶的导热系数一致。这样就能实现特别均匀的热量传递，这种传递遍及温控板的整个表面区域。
支撑在温控板上侧的电绝缘间隔件的下侧可形成为使得电绝缘间隔件的下侧和温控板的上侧的全表面接触。电绝缘间隔件的上侧可相应地与电池模块的下侧接触，其中，该接触可为全表面接触。
电池模块与电绝缘间隔件之间的接触用于设定所需的最小间隙距离。同时，这也使电池模块相对于温控板得到进一步支撑，从而对电池的整体稳定性产生有利影响。
电绝缘间隔件可与温控板粘合到一起。这样可以可靠地定位电绝缘间隔件，从而简化电池的组装。
在组装状态下，电绝缘间隔件的厚度可能会导致温控板发生弹性和/或塑性变形。例如，当电池模块在组装过程中压在电绝缘间隔件上时，电绝缘间隔件实际上可能会将温控板推开，至少在电绝缘间隔件与温控板相抵的区域是如此。
在这种情况下，为温控板选择的材料、例如温控板材料的合金可使用成能够确保因变形而作用在电池模块上的力保持在允许范围内。
在另一种布置方式中，电绝缘间隔件的厚度也可能导致电绝缘间隔件与温控板和/或电池模块之间存在另一间隙，这个间隙也至少部分填充了导热胶。例如，当导热胶的移动阻力导致电池模块和温控板之间的间隙大于电绝缘间隔件的厚度时，也会出现这种情况。
电绝缘间隔件可布置在电池模块的正中面上。例如，电绝缘间隔件布置在温控板的面向电池模块的上侧的中间，电池模块布置成使得电绝缘间隔件布置在电池模块的下侧的中间。因此，在剖视图中，电绝缘间隔件、温控板和电池模块具有共同的正中面。
在一个有利的实施例中，电绝缘间隔件的长度小于或等于平行于其延伸的电池模块的长度。
这样，电池组件和电绝缘间隔件就可以在尽可能大的范围内接触，从而确保恒定的间隙距离。不过，为了使电池设计紧凑并提供有利的温度控制特性，电绝缘间隔件的长度应小于或等于电池模块的长度。
电绝缘间隔件布置在温控板上的位于温控板上由用于紧固电池模块的紧固装置形成的区域内的位置处，例如该区域的中央区中。
因此，电绝缘间隔件可以布置在下垂量最大区域的紧固装置之间，从而实现对电池模块的进一步支撑。同时，间隙的正确尺寸也可以通过在下垂量最大的这一区域安装电绝缘间隔件来实现。
导热胶至少可以在侧向环绕电绝缘间隔件。
用导热胶环绕电绝缘间隔件可实现对电池模块的有利温度控制，即使在电绝缘间隔件区域也是如此，从而可在此处实现基本均匀的温度控制。
电绝缘间隔件在其长度上可以具有恒定的横截面，其中，横截面可以是四边形或矩形。
首先，这样可以实现电绝缘间隔件制造的简单性和成本效益。其次，恒定的横截面可使电绝缘间隔件在长度上的负载分布均匀。为了更好地形成电绝缘间隔件与电池模块和温控板之间的接触表面，电绝缘间隔件的相应的接触表面应平行于与之接触的部件(温控板或电池模块)的接触表面。
电绝缘间隔件的高度可小于电绝缘间隔件的长度或宽度。这种形式具有成本效益并减轻了重量。此外，接触表面相对较大，因此可确保间隙距离恒定，并改善负载分布。
电绝缘间隔件可以一体成型。
一体式电绝缘间隔件的生产成本低廉，在温控板和电池模块之间的布置方面具有结构优势。此外，一体式电绝缘间隔件可使表面上的力分布更加均匀，从而对温控板的均匀变形产生积极影响。
温控板可能具有凹部，该凹部形成了用于电绝缘间隔件的接收部，然后电绝缘间隔件可以布置在凹部中，在这种情况下，电绝缘间隔件可以突出超过温控板形成的平面。
为了在温控板上形成凹部，温控板会发生永久变形，优选地采用深拉伸工艺。变形后，凹部具有支撑表面，可以接收电绝缘间隔件的下侧。这样可以确保电绝缘间隔件在凹部内得到良好的支撑，从而产生恒定的间隙距离。此外，温控板在装配状态下的结构负载也是有利的。
在这种情况下，电绝缘间隔件的尺寸形成为：在凹部中安装电绝缘间隔件后，电绝缘间隔件从凹部中突出，从而从温控板形成的平面中伸出，这样就能确保电池模块和温控板之间的间隙距离恒定。
每个电池模块可具有至少两个电绝缘间隔件。
这样可以改善负载分布，确保间隙距离。在这种情况下，另外的电绝缘间隔件的布置和形式是任意的，其中，另外的电绝缘间隔件至少具有电绝缘特性，从而防止短路，另外的电绝缘间隔件的形成确保了均匀的间隙距离。
例如，另外的电绝缘间隔件可以相互平行和/或正交。
这样就能保证电池模块下侧的负载分布和间隙。如果另外的电绝缘间隔件片的布置方式使另外的电绝缘间隔件相互重叠或与电绝缘间隔件重叠，则另外的电绝缘间隔件应形成为使得另外的电绝缘间隔件和电绝缘间隔件的上侧形成平面。例如，可以通过分割另外的电绝缘间隔件，使另外的电绝缘间隔件或电绝缘间隔件相互面对的两侧能够接触来实现这一点，但应用并不局限于此处提到的另外的电绝缘间隔件的布置方式。
温控板可以包括底板和冷却通道，这样就基本地形成了传统的温控板。
附图说明
本发明的优选的其它实施例将通过以下附图说明得到更详细的解释：
图1是电池的剖视示意图；以及
图2是温控板的透视图。
具体实施方式
下面将参照附图描述优选的示例性实施例。在这种情况下，附图中相同、相似或功能相同的元件都具有相同的附图标记，为了避免冗余，在一些情况下省去了对这些元件的重复描述。
图1是电池1的一部分的剖视示意图，包括电池模块2和温控板4。电池1具有壳体(此处仅作标示)，壳体具有例如盖板23、被设计成壳体的底座的温控板4以及用于将电池模块2紧固在壳体中的侧向紧固结构24。
在电池模块2和温控板4之间布置有导热胶3，以便在温控板4和电池模块2之间产生热连接，从而有效控制接收在电池模块2中的电池单元的温度。
电池模块2通过紧固装置21安装在壳体的侧向紧固结构24上。为此，紧固装置21包括螺栓22，用于将电池模块2拧紧到壳体的侧向紧固结构24上，并将电池模块固定在预定位置。紧固装置21还可确保电池模块2以预定方式相对于温控板4定位。例如，紧固装置21也可以采用闩锁或其它无螺栓紧固件的形式。
在将电池模块2紧固在壳体的侧向紧固结构24上的过程中，电池模块2和温控板4之间的导热胶3会分布并部分移动，以便与导热胶3产生基本无间隙的润湿，从而在电池模块2和温控板4之间形成基本全表面的热连接。导热胶3还具有电绝缘性。
为了防止电池模块2和温控板4直接接触，造成电接触，从而在极端情况下造成短路，需要在温控板4和电池模块2之间设置电绝缘间隔件5。例如，电绝缘间隔件5可用于防止在驱动操作或导热胶3流动过程中因发生振动，从而导致电池模块2和温控板4之间由于导热胶3的厚度不够而产生电绝缘不足。
电绝缘间隔件5的厚度可以设定成使得电池模块2和温控板之间始终保持最小距离。这个最小距离优选地也大于电池装配过程中可能出现的污垢颗粒(例如金属屑)的最大尺寸。因此，即使在装配过程中出现不希望出现的污染物进入的情况，也能确保电池模块2和温控板4之间的电绝缘。
在装配状态下，电绝缘间隔件5的厚度可能会导致温控板4发生弹性和/或塑性变形。例如，当电池模块2在装配过程中压在电绝缘间隔件5上时，电绝缘间隔件5实际上可能会将温控板4推开，至少在电绝缘间隔件5与温控板4相抵的区域是如此。
在这种情况下，为温控板4选择的材料、例如温控板4材料的合金，可使用为确保因变形而作用在电池模块2上的力保持在允许范围内。
在另一种布置方式中，电绝缘间隔件5的厚度也可能导致电绝缘间隔件5与温控板4和/或电池模块2之间存在另一间隙，该间隙也至少部分地被填充导热胶3。例如，当导热胶3的移动阻力导致电池模块2和温控板4之间的间隙大于电绝缘间隔件5的厚度时，也会出现这种情况。
电绝缘间隔件5的布置位置可根据电池模块2、温控板4和紧固装置21相互间的几何排布来确定。
例如，在本文所示的示例性实施例中，电绝缘间隔件5可以布置在由紧固装置21预定的固定紧固点之间的中央位置。在这一位置或这一区域，电池模块2和/或温控板4因振动而产生的下垂量和可能的变形量实际上最大。因此，电绝缘间隔件5在这一区域可以达到最佳效果。
不过，电绝缘间隔件5也可以布置在温控板4上的其它位置处，例如布置在温控板4的因工作条件而导致温控板4振动时的振动节点之间。
电绝缘间隔件5的厚度可以设计成当电池模块2通过紧固装置21附接到侧向紧固结构24时，使得电绝缘间隔件夹在电池模块2和温控板4之间。换句话说，在装配状态下，温控板4和/或电池模块2和/或电绝缘间隔件5可能会以施加低预载的方式发生轻微变形。
在所示的示例性实施例中，电绝缘间隔件5为矩形，由塑料材料一体成型。在这种情况下，电绝缘间隔件5的上侧50与电池模块20的下侧全表面接触，下侧51在变形区域41与温控板40的上侧全表面接触。这确保了通过接触表面进行有利的负载分配。
例如，电绝缘间隔件5和电池模块2在温控板4上布置成使得电绝缘间隔件5相对于电池模块2布置在正中面6上。在这方面，电绝缘间隔件5布置在温控板40的上侧的中间，而电池模块2则布置成使得电绝缘间隔件5布置在电池模块的中间。
此外，电绝缘间隔件5的长度小于平行于其延伸的电池模块2的长度。图1所示的延伸方向L是与电池模块2的长度和电绝缘间隔件5的长度平行的轴线。电绝缘间隔件5也可以与电池模块2的长度相同。
电绝缘间隔件5布置在温控板4上的位置位于温控板4上由用于紧固电池模块2的紧固装置21形成的区域内。电绝缘间隔件可以位于该区域的中央或内部。换句话说，该区域由紧固装置21限界成使得电绝缘间隔件5位于紧固装置21限界的区域内。
为了确保电池模块2得到最佳的温度控制，在电池模块2和温控板4之间由电绝缘间隔件5形成的间隙中，导热胶3被铺满整个表面。在这种情况下，导热胶3与电绝缘间隔件5的整个表面(包括外周)接触，从而实现最佳温度控制，甚至在电绝缘间隔件5区域也是如此。
当电绝缘间隔件5和导热胶3具有相同或相似的传热系数时，就能实现特别均匀的热量传递。
为此，可在温控板4上布置电绝缘间隔件5后再施加导热胶3，然后再安装电池模块2。
温控板4包括底板44和冷却通道45。温度控制介质(图中未示出)可通过冷却通道45传导，从而根据电池1的工作状态，从电池模块2排出热量或向其提供热量。
图2示出了温控板4的透视图。温控板4具有多个凹部42，电绝缘间隔件5布置在凹部42中。
为了引入凹部42，温控板4通过拉深变形，从而使温控板4具有用于电绝缘间隔件5的限定支撑表面。在凹部42中布置电绝缘间隔件5后，电绝缘间隔件5将从凹部42中突出，从而实现电池模块2和温控板4之间的间距。这样就可以为电池模块2提供支撑表面，从而确保电池模块2和温控板4之间的间隙最小。
在适用的情况下，示例性实施例中列出的所有单个特征都可以相互组合和/或交换，而不会偏离本发明的范围。
附图标记列表
1电池
2电池模块
3导热胶
4温控板
5电绝缘间隔件
6中间平面
20电池模块的下侧
21紧固装置
22螺栓
23盖板
24侧向紧固结构
40温控板的上侧
41变形
42凹部
43冷却装置
44底板
45冷却通道
50电绝缘间隔件的上侧
51电绝缘间隔件的下侧
L延伸方向

Claims (12)

1.一种电池(1)，特别是用于机动车的牵引电池，包括电池模块(2)和温控板(4)，其中，在所述电池模块(2)和所述温控板(4)之间布置有导热胶(3)，
其特征在于，
在所述电池模块(2)和所述温控板(4)之间布置有电绝缘间隔件(5)。
2.根据权利要求1所述的电池(1)，其特征在于，所述电绝缘间隔件(5)的导热系数与所述导热胶的导热系数一致。
3.根据权利要求1或2的电池(1)，其特征在于，所述电绝缘间隔件(5)的厚度能够确保所述电池模块(2)和所述温控板(4)之间的预定间隙。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电池(1)，其特征在于，在电池模块(2)安装到所述温控板(4)上时，所述电绝缘间隔件(5)的厚度至少在所述电绝缘间隔件(5)与所述温控板(4)相抵的区域中会导致所述温控板(4)发生弹性和/或塑性变形。
5.根据前述权利要求中任一项所述的电池(1)，其特征在于，所述电绝缘间隔件(5)粘合到所述温控板(4)上。
6.根据前述权利要求中任一项所述的电池(1)，其特征在于，所述电绝缘间隔件(5)布置在所述电池模块(2)的正中面(6)上。
7.根据前述权利要求中任一项所述的电池(1)，其特征在于，所述电绝缘间隔件(5)布置在所述温控板(4)上的位于所述温控板(4)上由用于紧固所述电池模块(2)的紧固装置(21)形成的区域内的位置处，特别是位于所述区域的中央区中。
8.根据前述权利要求中任一项所述的电池(1)，其特征在于，所述电绝缘间隔件(5)的长度小于或等于与其平行延伸的电池模块(2)的长度。
9.根据前述权利要求中任一项所述的电池(1)，其特征在于，所述导热胶(3)至少在侧向环绕所述电绝缘间隔件(5)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的电池(1)，其特征在于，所述电绝缘间隔件(5)在其长度上具有恒定的横截面，所述横截面可以是四边形，或者优选地是矩形。
11.根据前述权利要求中任一项所述的电池(1)，其特征在于，所述温控板(4)具有凹部(42)，所述凹部形成用于所述电绝缘间隔件(5)的接收部，所述电绝缘间隔件(5)布置在所述凹部(42)中，所述电绝缘间隔件(5)突出超过所述温控板(4)形成的平面。
12.根据前述权利要求中任一项所述的电池(1)，其特征在于，每个电池模块(2)具有至少两个电绝缘间隔件(5)。
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