CN219133869U - 多腔室电池模块以及具有牵引电池的电动车辆 - Google Patents

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Abstract

提供一种多腔室电池模块，以及具有牵引电池的电动车辆；该多腔室电池模块，配备有第一单元包和第二单元包，多腔室电池模块包括：模块壳体，其借助于第一分隔壁在第一方向上分成至少三个相邻布置的区域，在每个区域中在垂直于第一方向布置的第二方向上布置有至少两个第一单元包或第二单元包；在第一方向上外部布置的区域包括第一单元包，位于外部布置的区域之间的至少一个区域包括第二单元包；第一单元包包括布置在单元包的相对侧上的电连接件；第二单元包包括布置在单元包的相同侧上的电连接件；跨区域并排布置的单元包彼此串联地电连接。

Description

多腔室电池模块以及具有牵引电池的电动车辆
技术领域
本实用新型涉及一种多腔室电池模块，以及具有牵引电池的电动车辆。
背景技术
根据现有技术，用于驱动车辆的高压电池(HV电池)通常包括金属电池壳体，多个电池模块布置在该金属电池壳体内。电池壳体一方面用于将电池固定在车辆中，并在发生事故时提供保护，另一方面用于提供介质密封和EMC屏蔽。布置在电池中的每个模块本身包括由金属和/或塑料制成的电池模块壳体，数个电池单元布置在该电池模块壳体中并被张紧。
另外，存在例如允许电池模块直接安装在车辆本体上的新颖电池概念。只要电池模块具有足够的稳定性，就可以通过电池壳体的消除来节省重量和设计空间。此外，单独的电池模块相对于彼此的位置可在某些限制内进行调节，特别是关于车辆的驾驶动态特性的优化。
就目前市场上有相当大的功率输出的电动车辆而言，良好的废热管理除了其结构特性之外，还在所使用的牵引电池中起着同等重要的作用。牵引电池的最众所周知的风险之一是单元的热失控。其原因通常是允许的操作参数的过量，即充电或放电电流过高，因此单元电压过高。这些效应可能导致所提及的电池单元的可允许操作温度的过量，并且可能导致电池单元的非常快速和不受控制的加热。在此类事件的情况下，重要的是防止对应的即将发生的热传播，即热事件从最初受影响的电池单元扩散到相邻的电池单元。如果失败，则热失控的电池单元的热会“感染”邻近电池，因此在短时间内，有时在数秒内，整个电池模块的温度会急剧上升。这种级联在最坏时可能导致整个电池模块点火，有时甚至导致爆炸。
实用新型内容
鉴于前述内容，本实用新型涉及的问题可以看到是提供电池构造，其在单元包(单元堆)的互连和单元包的空间分离方面提供优点，由此在热事件的情况下可以遏制热传播。
根据下文所述的装置解决了这个问题。在下文中也可以找到另外的优选实施方案。
根据本实用新型，提供一种多腔室电池模块，所述多腔室电池模块配备有第一单元包和第二单元包，其均包括电池单元的布置形式。例如，电池单元可以是棱柱形单元。多腔室电池模块包括模块壳体，该模块壳体借助于第一分隔壁在第一方向上分成至少三个相邻布置的区域，其中在每个区域中在垂直于第一方向布置的第二方向上布置有至少两个第一或第二单元包。通过在模块壳体内提供竖直布置在其中的至少两个第一分隔壁，将内部空间分成至少三个主腔室。因此，第一分隔壁充当单元包的间隔件和防火壁，其中它们由适合于该目的的材料制成。
在随后使用的矩形坐标系中，第一方向对应于沿着x轴的方向，第二方向对应于沿着y轴的方向。因此，第三方向对应于沿着z轴的方向。
为了实现根据本实用新型的多腔室电池模块的内部的有利电路，在第一方向上外部布置的区域包括第一单元包，并且位于外部布置的区域之间的至少一个区域包括第二单元包。虽然第一和第二单元包都包括电池单元的布置形式，但它们在布置在其中的电池单元的数目方面是不同的，这导致模块连接件在两者中的不同放置，而不需要铺设不必要的长的电源总线。具体地，第一单元包包括布置在单元包的相同侧上的电连接件。这些可以是单元包的对应于单元包的端面并且沿着第二方向布置的侧部。另一方面，第二单元包包括布置在单元包的相对侧上的电连接件。此外，这些跨区域并排布置的单元包彼此串联地电连接。单元包的电路可以通过第一分隔壁执行。
由于单元包的特殊选择和布置，可以在多腔室电池模块内使用非常短的直接电源连接件，以便互连成行布线的那些单元包。具体地，形成包括跨区域单元包(即，第一单元包和第二单元包)的串联电路的单元包串(下文简称为“单元包串”)的电源连接件可以沿第二方向出现在电池模块壳体的外侧上。当沿第一方向观察时被布置在外部区域中的第一单元包被使用，以将单元包串内的边缘侧上的电连接件偏移到电池模块壳体的中心。
根据本实用新型的多腔室电池模块使得能够有效地连接模块内的单元包，这尤其不需要与增加的损耗、增加的设计空间和合适的导电材料(通常是铜)的额外费用相关的长电源总线。更短的电源总线尤其不仅具有成本优势，还具有重量优势，整个电池模块内的电池单元可以更紧密地包装。借助于第一分隔壁对单元包的空间分隔导致相对于热传播的安全优点。当每个区域借助于沿第一方向延伸的壁另外分成两个子区域(这两个子区域之间没有电连接)时，这在本实用新型的那些实施例中尤其明显(下文将更详细地解释)。
在根据本实用新型的多腔室电池模块的另外的实施例中，第一分隔壁可以基本上连续地沿着第二方向延伸，即，从模块壳体的一端延伸到另一端而不发生实质性中断。模块壳体的端部均可用盖封闭。
在根据本实用新型的多腔室电池模块的另外的实施例中，在每种情况下每个区域可在第二方向上借助于第二分隔壁分成至少两个子区域。第二分隔壁可以基本上对应于第一分隔壁，并且也可以被配置为防火墙。然后，每个子区域形成腔室，该腔室为布置在其中的单元包提供防火保护。借助于第二分隔壁，可以在第一方向上在至少两个介质密封地分离的部分中实现电池模块壳体的介质密封分离。
在根据本实用新型的多腔室电池模块的另外的实施例中，在布置于外部布置的区域中的单元包之间可以布置有用于电接触多腔室电池模块的至少一个模块连接件。另外，布置在区域中的单元包可以在第二方向上布置在彼此相距一定距离处，并且如前段所述，可以借助于第二分隔壁彼此介质密封地分离。因此，模块壳体内的单元包可以与两个单独的串联电路互连。在优选实施例中，可提供用于模块连接件的两个电引导连接区域和外部引导连接区域，这些连接区域在第一方向上彼此相距一定距离布置，并且可以在第二方向上处于大致相同的高度。
在根据本实用新型的多腔室电池模块的另外的实施例中，第一和第二单元包可以具有在内部中彼此相邻地成行布置的不同数量的单元。在单元包内，电池单元都可以以蛇形线串联布线。在这种情况下，当每行仅布置一个电池单元时，通过行或电池单元的数量，串联电路中第一电池单元的第一极连接和串联电路中最后电池单元的相对极连接是否被馈送到电池模块的相同侧还是相对侧能够被控制。
在根据本实用新型的多腔室电池模块的另外的实施例中，鉴于前文段落，第一单元包可具有奇数行，第二单元包可具有偶数行。因此，在节省用于额外和/或不必要的电源连接的材料的同时，可以控制单元包的电连接件是布置在相应单元包的相同侧上还是相对侧(例如，两个端面)上。
在根据本实用新型的多腔室电池模块的另外的实施例中，多腔室电池模块还可包括至少一个紧固装置接收器，用于接收用于将多腔室电池模块直接紧固到车辆本体的紧固装置，所述紧固装置接收器布置在两个单元包之间的区域中。例如，紧固装置接收器可以沿着第一方向布置在非外部布置的区域中的一个区域中，并且可以对应于具有或不具有内螺纹的中空圆筒。借助于至少一个紧固装置接收器，根据本实用新型的多腔室电池模块可以直接拧到车辆的本体上，而无需附加的电池箱。
在根据本实用新型的多腔室电池模块的另外的实施例中，模块壳体可包括至少一个挤出轮廓，其挤出方向对应于第二方向。如前所述，至少一个挤出轮廓的端部可以用盖封闭，使得模块壳体可以被设计成大体上是介质密封的。如有必要，通过移除封闭模块壳体的端部的盖，可以维修单元包，特别是其电连接件。
在本实用新型的另外的实施例中，提供一种具有牵引电池的电动车辆，其中牵引电池包括至少一个先前描述的多腔室电池模块。电动车辆可优选地包括三个先前描述的类型的多腔室电池模块。
在根据本实用新型的电动车辆的另外的实施例中，车辆中的至少一个多腔室电池模块可以沿车辆横向方向安装在左门围板和右门围板之间。
总体上，本实用新型在此公开了下述1、9的技术方案，下述2-8和10为优选技术方案：
1.一种多腔室电池模块(1)，其配备有第一单元包(61)和第二单元包(62)，其中所述多腔室电池模块(1)包括：
模块壳体(2)，所述模块壳体借助于第一分隔壁(3)在第一方向上分成至少三个相邻布置的区域(91、92)，其中在每个区域(91、92)中在垂直于所述第一方向布置的第二方向上布置有至少两个第一单元包或第二单元包(61、62)；
其中在所述第一方向上外部布置的区域(91)包括所述第一单元包(61)，并且位于所述外部布置的区域(91)之间的至少一个区域(92)包括所述第二单元包(62)；
其中所述第一单元包(61)包括布置在所述第一单元包(61)的相对侧上的电连接件(7)；
其中所述第二单元包(62)包括布置在所述第二单元包(62)的相同侧上的电连接件(7)；
其中跨区域并排布置的所述第一单元包和所述第二单元包(61、62)彼此串联地电连接。
2.根据前述1所述的多腔室电池模块(1)，
其中所述第一分隔壁(3)沿着所述第二方向连续地从所述模块壳体(2)的一端延伸到另一端。
3.根据前述1或2所述的多腔室电池模块(1)，
其中每个区域(91、92)借助于第二分隔壁(5)在所述第二方向上分成至少两个子区域。
4.根据前述1至3中任一项所述的多腔室电池模块，
其中在布置于外部布置的区域(91)中的所述第一单元包(61)之间布置有用于电接触所述多腔室电池模块(1)的至少一个模块连接件(8)。
5.根据前述1至4中任一项所述的多腔室电池模块(1)，
其中所述第一单元包和所述第二单元包(61、62)内部具有并排成行布置的不同数量的单元。
6.根据前述5所述的多腔室电池模块(1)，
其中所述第一单元包(61)具有奇数行，并且所述第二单元包(62)具有偶数行。
7.根据前述1至6中任一项所述的多腔室电池模块(1)，其还包括：
至少一个紧固装置接收器(10)，其用于接收用于将所述多腔室电池模块(1)直接紧固到车辆本体的紧固装置，所述紧固装置接收器布置在所述第一单元包和所述第二单元包(61、62)之间的区域(91、92)中。
8.根据前述1至6中任一项所述的多腔室电池模块(1)，
其中所述模块壳体包括至少一个挤出轮廓，所述挤出轮廓的挤出方向对应于所述第二方向。
9.一种具有牵引电池的电动车辆，
其中所述牵引电池包括至少一个根据前述1至8中任一项所述的多腔室电池模块(1)。
10.根据前述9所述的具有牵引电池的电动车辆，
其中至少一个多腔室电池模块(1)沿车辆横向方向在左门围板和右门围板之间安装在所述车辆中。
附图说明
不言而喻，在不脱离本实用新型的范围的情况下，上面提到的特征和下面将要讨论的特征不仅可以以分别指定的组合使用，还可以以其他组合使用或者单独使用。
本实用新型的其他优点和配置将从整个说明书和附图中显现出来。
图1以从上方看的剖视图示出了根据本实用新型的多腔室电池模块的示意图。
图2以从上方看的剖视图示出了图1的根据本实用新型的、具有壳体覆盖物的多腔室电池模块的示意图。
图3以从侧方看的剖视图示出了图1的根据本实用新型的、具有可拆卸盖(沿着第二方向看)的多腔室电池模块的示意图。
图4示出了本实用新型的方法。
具体实施方式
在图1中，以从上方看的剖视图示出了根据本实用新型的多腔室电池模块1的示例性实施例。多腔室电池模块1包括模块壳体2，该模块壳体容纳多个单元包，即第一单元包61和第二单元包62。模块壳体2的两个端部中的每一个用盖4封闭。
竖直的第一分隔壁3沿第一方向(x方向)设置在模块壳体2内，在所示的示例中，该第一分隔壁将多腔室电池模块1的内部空间分为四个不同区域91、92，其中沿着垂直于第一方向布置的第二方向(y方向)在每个区域91、92中布置有至少两个第一单元包61或第二单元包62。第一分隔壁3沿着第二方向从模块壳体2的一端基本上不中断地延伸到另一端，即，基本上在两个封闭盖4之间延伸。
有意选择单元包61、62的布置形式，使得单元包61、62之间的电连接件7可以尽可能短。为此，两个第一单元包61布置在沿第一方向外部布置的区域91中的每一个中，并且两个第二单元包62布置在中心和中间区域92中的每一个中。如可以清楚地看出，第一单元包61具有相对于第二方向布置在第一单元包61的相对侧上的电连接件7，而第二单元包62具有相对于第二方向布置在单元包62的相同侧上的电连接件7。因此，第一单元包61将电连接件延伸到相应的模块连接件8，所以从多腔室电池模块1的中心向外延伸，经由单元包61、62的相应相同侧发生位于相同水平的第二单元包62与单元包串(即，在图1中，下部的四个单元包和上部的四个单元包)的互连，使得可以使用非常短的连接件7，或基本上在可能的范围内最短的连接件。此外，可以看到，单元包串的单元包61、62之间的电连接件7紧密地抵靠盖4并且面向模块壳体2的端部，这允许和/或促进布置在多腔室电池模块1内部的电池模块61、62的任何必要检查或维修。每个模块连接件8包括两个触头，使得可以彼此分开地分接下部单元包串和上部单元包串上的电压。
除了将模块壳体2的内部分为区域91、92的第一壁3之外，在这些区域91、92中的每一个中，存在沿第一方向延伸的第二分隔壁5，其将每个区域91、92分为至少两个子区域。每个区域91、92的分隔壁5还可以对应于横向延伸穿过区域91、92的单个分隔壁。分隔壁5一方面发挥防火墙的作用。由于不需要在下部单元包串和上部单元包串之间的横向连接，所以模块壳体2可以通过分隔壁5(或甚至通过一个共同分隔壁5)分成两个介质紧密的分离的隔室，其中单元包串布置在每个隔室中。区域91、92中的前述单元堆61、62之间的间隙可使用，以便提供模块连接件8。此外，在这些间隙中的一个间隙中，用于接收用于将根据本实用新型的多腔室电池模块1直接紧固在车辆本体中或上的紧固装置的紧固装置接收器10可设置在相当居中地布置的区域中。
在图2中，以相同视图示出了图1的根据本实用新型的多腔室电池模块1的示意图。然而，与图1中的视图相反，在图2中，模块壳体2用壳体覆盖物10封闭，该壳体覆盖物已在图1中拆除。如图所示，仅模块连接件8布置在多腔室电池模块1的外部，此处相对于第二方向处于相同高度。
图3以从侧方看的剖视图示出了图1的根据本实用新型的、具有可拆卸盖4(沿着第二方向看)的多腔室电池模块1的示意图。在图中，单元堆61、62之间的电连接件以略微更详细的细节示出。因此，每个单元堆61、62包括两个单元触头71，其中仅第二单元堆62的单元触头71布置在单元堆62的相同侧上。在第一单元堆61的情况下，相应的其它单元触头71布置在第一单元堆61的相对侧上。所示的四个单元堆61、62借助于电源总线72成对地直接串联地电连接，从而形成单元堆串。
在图4中，示出了本实用新型的方法的特殊电路拓扑。左侧示出了两个电池模块41。电池模块41中的每一个具有壳体42，两个第一单元堆61和两个第二单元堆62布置在该壳体中。这里，每个第一单元堆61具有五行电池单元，其中每行布置两个电池单元。第二单元堆62少一行。
当在216s电路中使用棱柱形单元时，可以看出需要额外电源总线43以获得该期望拓扑。更具体地，在两个电池模块41中的每一个中，需要两个电源总线43，每个电源总线在电池堆61、62的整个长度上延伸，并且因此具有相对较大的尺寸。
借助本实用新型，除其他外，这个问题可以很好地解决。在图4的右侧，示出了图1的多腔室电池模块1，其中仅出于改进图示的目的，其取向已经旋转90°。可以看出，由于电池堆61、62的从图4的左侧示出的结构改变的布置形式，可以实现相同的电路图，但省略了两个附加的电源总线43，这两个附加的电源总线对于左侧示出的电池模块41仍是必需的。另外，单元堆61、62相对于彼此存在更好的分化，因为在根据本实用新型的多腔室电池模块1的情况下，与现有技术(图4，左)已知的结构相对的是，尤其不需要通过第一分隔壁3的电通路，这表示潜在泄漏风险点，并且因此防止相应单元堆61、62的绝对和永久的介质密封分离。

Claims (10)

1.一种多腔室电池模块(1)，其配备有第一单元包(61)和第二单元包(62)，其特征在于，所述多腔室电池模块(1)包括：
模块壳体(2)，所述模块壳体借助于第一分隔壁(3)在第一方向上分成至少三个相邻布置的区域(91、92)，其中在每个区域(91、92)中在垂直于所述第一方向布置的第二方向上布置有至少两个第一单元包或第二单元包(61、62)；
其中在所述第一方向上外部布置的区域(91)包括所述第一单元包(61)，并且位于所述外部布置的区域(91)之间的至少一个区域(92)包括所述第二单元包(62)；
其中所述第一单元包(61)包括布置在所述第一单元包(61)的相对侧上的电连接件(7)；
其中所述第二单元包(62)包括布置在所述第二单元包(62)的相同侧上的电连接件(7)；
其中跨区域并排布置的所述第一单元包和所述第二单元包(61、62)彼此串联地电连接。
2.根据权利要求1所述的多腔室电池模块(1)，其特征在于，
所述第一分隔壁(3)沿着所述第二方向连续地从所述模块壳体(2)的一端延伸到另一端。
3.根据权利要求1或2所述的多腔室电池模块(1)，其特征在于，
每个区域(91、92)借助于第二分隔壁(5)在所述第二方向上分成至少两个子区域。
4.根据权利要求1或2所述的多腔室电池模块，其特征在于，
在布置于外部布置的区域(91)中的所述第一单元包(61)之间布置有用于电接触所述多腔室电池模块(1)的至少一个模块连接件(8)。
5.根据权利要求1或2所述的多腔室电池模块(1)，其特征在于，
所述第一单元包和所述第二单元包(61、62)内部具有并排成行布置的不同数量的单元。
6.根据权利要求5所述的多腔室电池模块(1)，其特征在于，
所述第一单元包(61)具有奇数行，并且所述第二单元包(62)具有偶数行。
7.根据权利要求1或2所述的多腔室电池模块(1)，其特征在于，其还包括：
至少一个紧固装置接收器(10)，其用于接收用于将所述多腔室电池模块(1)直接紧固到车辆本体的紧固装置，所述紧固装置接收器布置在所述第一单元包和所述第二单元包(61、62)之间的区域(91、92)中。
8.根据权利要求1或2所述的多腔室电池模块(1)，其特征在于，
所述模块壳体包括至少一个挤出轮廓，所述挤出轮廓的挤出方向对应于所述第二方向。
9.一种具有牵引电池的电动车辆，其特征在于，
所述牵引电池包括至少一个根据权利要求1至8中任一项所述的多腔室电池模块(1)。
10.根据权利要求9所述的具有牵引电池的电动车辆，其特征在于，
至少一个多腔室电池模块(1)沿车辆横向方向在左门围板和右门围板之间安装在所述车辆中。
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