機動車電池的制作方法

本發明涉及一種按權利要求1的前序部分所述的機動車電池。

背景技術：

由實際公開的機動車電池，如例如其用作混合動力車輛中的或電動車輛中的動力蓄電池或者能量存儲器，典型地擁有一個或多個電池模塊，其中，每個電池模塊具有多個堆垛狀布置的電池單池。為了確保符合規定的運行并且避免這種機動車電池的損壞以及為了實現盡可能長的使用壽命，所述機動車電池必須在限定的溫度范圍中運行。在此，例如由現有技術公開了在電池模塊的下方布置有冷卻板，所述冷卻板由冷卻流體流動通過，用以冷卻所述電池模塊。

在圖1中以透視分解圖示示出了這種現有技術公開的機動車電池。所述機動車電池1可以是鋰離子電池形式的高功率電池或高電壓電池，如其使用作為動力蓄電池用于至少部分地電驅動的車輛那樣。

下面也簡稱為電池的機動車電池1包括電池模塊2，所述電池模塊具有多個堆垛狀并排地或者說重疊地布置的電池單池3。在圖1中所示的例子中，這是十二個電池單池，這些電池單池為了更好地相互區分而用附圖標記3.x表示，其中，“x”表示十二個電池單池中特定的電池單池。所述電池單池以自身已知的方式通過布置在電池單池的上側面3c處的單池連接件并聯或串聯，從而在后部的單池3.12處截取電池模塊2的正極12并且在第一電池單池3.1處截取電池模塊2的負極11。

在電池模塊2上布置有電子單元16，所述電子單元用于檢測各個電池單池3的電壓并且用于控制電池運行，并且此外能夠用于補償各個單池3的不同的充電狀態。所述電子單元16也稱作所謂的平衡電路（Balancing Board）。

所述機動車電池1還包括包圍電池模塊2的保持結構，所述保持結構實施成框架結構和/或殼體。所述保持結構包括兩個側面部件6，所述側面部件平行于由電池單池構成的堆垛的側面壁布置，或者說在電池模塊2的對置的側面壁處布置。所述保持結構還包括放置在電子單元6上的蓋子7、在側面部件6的前部的端部區域處貼靠在電池模塊2的前部的端面側面處的前部的端面部件13以及對應的在側面部件6的后部的端部區域處貼靠在電池模塊2的后部的端面側面處的后部的端面部件14。在側面部件6和電池模塊2的側面壁之間還嵌入有紙層15，所述紙層應該防止由側面部件6引起的電池單池的機械損壞、例如刮壞。通過四個接合到設置在保持結構的四個角落處的螺栓套17中的螺栓（沒有示出），單池模塊2與保持結構擰緊。

所述保持結構防止單池在電循環時過于強烈的膨脹。為了減少重量，所述側面部件6還具有凹口6d。為了冷卻電池模塊2，在電池模塊2下方布置有用于形成底部冷卻的冷卻板，其在圖1中沒有示出。在運行中在電池單池中形成的熱量向下傳導到冷卻板中。在冷卻板和電池模塊2的下側面之間還布置有也稱作間隙墊的熱量傳導墊，電池模塊通過所述熱量傳導墊與冷卻板進行熱耦合，并且所述熱量傳導墊在擰緊單池模塊時與殼體壓在一起。除了熱連結之外，所述間隙墊還用于補償不平坦性。

在圖1中所示的機動車電池1設計用于與客車一起使用。為了實現成本優勢、尤其規模經濟效應，值得期望的是，所述機動車電池1也用在載貨車輛領域中。然而在載貨車輛領域中，對機動車電池提出了更高的功率要求。在本發明的范圍中確定，所存在的冷卻設計方案不足夠用于滿足載貨車輛領域中存在的更高的功率要求，因為電池單池3的熱量沒有足夠地導出。因此出現從具有較高溫度的、電池單池的上側面、也就是面對蓋子7的側面至其具有較低溫度的下側面、也就是面對冷卻板的側面的相對高的溫度梯度。

由現有技術公開了，借助于冷卻片能夠改善電池單池中形成的熱量的導出。如此，公開文件DE 10 2012 218 764 A1例如提出，通過面狀的基體分別將一個冷卻片與電池單池的側面進行熱耦合，其中，該基體具有冷卻通道。然而額外地置入冷卻片會強烈地改變機動車電池1的現有的尺寸和結構，然而這由于成本緣故剛好應該避免。此外，由現有技術公開了，除了底部冷卻之外還設置有額外的頂部冷卻或導體冷卻，這現在又會要求顯著地改變現有的電池模塊1的結構。尤其在頂部冷卻的情況下必須滿足非常嚴格的密封性要求，因為頂部冷卻會在電子單元16的流引導的部件附近延伸。

技術實現要素：

由此，本發明的任務是提供一種具有改善的冷卻功率的機動車電池。本發明的任務尤其是如下地改進在圖1中所描述的機動車電池，從而實現電池模塊2的改善的冷卻，其中，至今為止的機動車電池的基本結構應該盡可能地得到保持。尤其不應該顯著地改變電池模塊2的尺寸、所謂的包裝。

該任務通過具有主權利要求的特征的機動車電池得到解決。本發明的有利的實施方式和應用方案是從屬權利要求的主題并且在下面的描述中在部分參照附圖的情況下更詳細地進行解釋。

按本發明的機動車電池以自身已知的方式包括電池模塊，所述電池模塊具有多個堆垛狀并排地布置的電池單池。此外，所述機動車電池包括包圍電池模塊的保持結構，其具有兩個側面部件，這兩個側面部件平行于由電池單池構成的這種堆垛的側面壁布置或者說在電池模塊的對置的側面壁處布置。此外，所述機動車電池包括布置在電池模塊下方的冷卻體、例如冷卻板，其優選能夠由冷卻流體流動通過。

此外，在冷卻體和電池模塊的下側面之間布置有熱量傳導墊，所述熱量傳導墊將電池模塊與冷卻體進行熱耦合。所述熱量傳導墊還用于補償不平坦性。所述熱量傳導墊在下面稱作第一熱量傳導墊，為了更好地與下面還有待描述的第二熱量傳導墊進行區分。所述熱量傳導墊能夠以自身已知的方式實施。這種熱量傳導墊也稱作“間隙墊”。熱量傳導墊用于更好地導出在電池模塊運行時在電池單池中形成的熱量。通過將熱量傳導墊在電池模塊裝配時置入到冷卻體上能夠避免通過不平坦性形成的強烈阻止熱量傳遞的空氣腔，因為熱量傳導墊將空氣從該中間空間中擠出并且如此改善電池模塊與冷卻體或者說冷卻板之間的熱量傳遞。

根據本發明的一般的觀點，在構造在兩個相鄰的電池單池之間的中間區域中的至少一個中布置有能夠傳導熱量的元件，該元件從中間區域出發延伸直至保持結構的側面部件中的至少一個處并且在其處熱接觸。所述連接元件在中間區域中構造了與至少一個電池單池的、優選兩個電池單池的壁的熱接觸，所述連接元件布置在所述電池單池之間。由此，所述連接元件位于電池模塊的相鄰的電池單池的兩個相互面對的側面壁之間并且優選貼靠在兩個電池單池的兩個側面壁處。此外，能夠傳導熱量的元件在其處熱接觸的側面部件與冷卻體進行熱耦合。

由此，按本發明使用保持結構的兩個側面部件中的至少一個側面部件，用以側向地將熱量從電池模塊中導出并且通過相應的側面部件將熱量輸入給冷卻體。由此，電池單池的、在運行中形成的熱量不僅從上向下傳導至冷卻體，所述熱量而且也部分地側向地從電池模塊中導出并且通過保持結構的側面部件輸入給冷卻體。由此能夠減少在較高功率要求的情況下形成的朝冷卻板的強烈的溫度梯度。特別有利的是，為此使用保持結構的現有的側面部件，所述側面部件除了至今為止的保持功能和機械的保護功能之外現在還用作熱量導出元件。所述連接元件優選在電池模塊的兩個側面處從中間區域延伸出去并且在兩個側面部件處熱接觸，由此能夠實現特別有效的熱量導出。

根據特別優選的實施方式，所述連接元件的從中間區域中伸出來的區段具有折彎的或者彎曲的邊緣，所述連接元件借助于該區段安置在側面部件中的一個處。所述邊緣形成了到側面部件處面狀的貼靠并且由此改善了熱接觸。優選所述邊緣構造成矩形折彎的或者彎曲的邊緣。

根據另一特別優選的實施方式，能夠傳導熱量的連接元件是熱量傳導膜、例如硅熱量傳導膜。熱量傳導膜一方面實現了有效的熱量導出，另一方面幾乎不要求額外的結構空間，使得額外地置入熱量傳導膜不增大或者僅僅不顯著地增大至今為止的電池模塊的尺寸。所述熱量傳導膜能夠在中間區域中與至少一個單池的壁粘結，用以固定熱量傳導膜防止滑落。然而除了粘結之外，所述熱量傳導膜也能夠以其它合適的傳力配合的或者材料配合的手段在中間區域中連結在至少一個單池的壁處。此外，在本發明的范圍中存在如下的可行方案，即所述熱量傳導膜僅僅夾入兩個相鄰的單池的對置的壁的中間區域中。所述熱量傳導元件也可以設置成軟的金屬膜，只要由此不形成相對于單池模塊的另外的電偶電位（galvanisches Potenzial）。根據替代的實施方式，所述能夠傳導熱量的連接元件可以是熱量傳導片板。

本發明的特別的優勢在于，已經預裝配的電池模塊也能夠進行加裝。可行方案在于，冷卻電池模塊、例如冷卻到由制造商規定的用于倉儲保持電池的最小溫度上。在冷卻的狀態下實現電池單池的略微收縮，從而兩個相鄰的電池單池之間的間距并且由此構造在兩個相鄰的電池單池之間的中間區域增大。在該狀態下，能夠傳導熱量的元件、例如熱量傳導膜能夠被置入到所述中間區域中的一個或多個中。在電池單池加熱并且再次膨脹時，能夠傳導熱量的元件就被夾緊在兩個電池單池之間。

此外有利的是，所述熱量傳導元件是能夠擠壓的。這提供了以下優點，即電池單池基于電循環的膨脹和/或收縮能夠更好地得到補償。根據另一有利的實施方式，能夠傳導熱量的元件在其處熱接觸的側面部件通過布置在側面部件的下側面和冷卻體之間的第二熱量傳導墊與冷卻板進行熱耦合。根據該實施方式的另一變型方案，能夠傳導熱量的元件在其處熱接觸的側面部件可以在其下部的端部處具有矩形的邊緣，所述矩形的邊緣貼靠在電池模塊的下側面處，其中，第二熱量傳導墊在矩形的邊緣下方并且沿著矩形的邊緣并且側向于第一熱量傳導墊延伸。由此，因此按該變型方案的第二熱量傳導墊具有比第一熱量傳導墊小的厚度。如果能夠傳導熱量的元件在兩個側面部件處熱接觸，那么優選在兩個側面部件中的每個側面部件下方分別布置這種第二熱量傳導墊。

不要求的是，所述連接元件延伸直至電池模塊的下側面并且/或者所述連接元件在電池模塊的下側面處直接接觸第一熱量傳導墊。更確切地說，按本發明的實現方案的另一有利的可行方案規定，所述連接元件沒有延伸直至電池模塊的下側面。所述連接元件例如可以僅僅布置在中間區域的上面一半中，也就是所述連接元件僅僅在電池單池的背對冷卻板的一半處與兩個電池單池中、優選兩個鄰接于中間區域的電池單池中的至少一個電池單池的壁進行熱連接。根據這種實現方案，主要將電池單池的上部的區域中較多的熱量朝側面導出。

根據替代的實施方式，所述連接元件也在電池模塊的下側面處從中間區域延伸出來并且在那里接觸第一熱量傳導墊用于形成熱接觸。根據該替代的實施方式，被置入的熱量傳導的元件不僅改善了向下的熱量導出，而且也改善了朝側面的熱量導出。

為了實現盡可能高的傳導熱量能力，能夠在構造在兩個相鄰的電池單池之間的中間區域中的每個中布置能夠傳導熱量的元件，所述能夠傳導熱量的元件從中間區域延伸出來直至保持結構的側面部件中的至少一個處并且在其處進行熱接觸。

替代地，然而連接元件只能夠布置在鄰接于相對于其余的電池單池具有平均水平以上較高的熱量生成的電池單池的中間區域中。連接元件例如只能夠布置在鄰接于在其處構造電池模塊的極的電池單池的中間區域中，因為極部位處的熱量生成是平均水平以上地高的并且由此布置在那里的電池單池老化程度在平均水平以上。通過將連接元件有針對性地安置到遭受較高的熱量生成的電池單池的側面壁處，能夠避免或者至少降低該單池的更快的老化。

額外地或者替代地，也能夠通過以下方法減少老化，即設置在中間區域中的能夠傳導熱量的元件到具有超過平均水平地高的熱量生成的電池單池的壁處的連結面相對于到其余電池單池處的連結增大。根據該變型方案，機動車電池例如包括在形成電池模塊的極的電池單池處熱連結的能夠傳導熱量的第一連接元件以及在沒有形成電池模塊的極的電池單池處熱連結的第二連接元件。在此，第一連接元件的、用于在電池單池的壁處熱接觸的連結面大于第二連接元件的連結面。

保持結構的側面部件由能夠傳導熱量的材料制成優選由金屬的材料、如例如鋁制成。不同于圖1中所示的已知的側面部件有利的是，按本發明的保持結構的側面部件沒有實施有孔或凹口。取而代之，側面部件能夠實施有用于遮蓋電池單池的連續的面，由此改善了熱量輸出。

此外，本發明涉及具有機動車電池的機動車、尤其載貨車，如在本文中公開的那樣。本發明的前面所描述的優選的實施方式和特征能夠任意地相互組合。

附圖說明

下面參照附圖描述本發明的另外的細節以及優點。附圖示出：

圖1是由現有技術公開的機動車電池的透視性的分解圖示；

圖2是根據本發明的實施方式到構造在兩個相鄰的電池單池之間的中間區域中的熱量傳導膜的置入的示意圖；以及

圖3是按本發明的實施方式的機動車電池的正視圖的示意圖。

具體實施方式

相同的或者功能地等效的元件在所有附圖中用相同的附圖標記表示并且不分開地說明。

按本發明的實施例的機動車電池的基本結構相應于圖1中所示的結構，從而下面僅僅解釋機動車電池的改進方案的特別之處。

與圖1中所示的結構不同的是，凹口6d沒有置入到兩個側面部件6中。更確切地說，所述側面部件6具有連續的遮蓋面。此外，在圖1中所示的紙層15被取消。

另外的特別之處在于，與圖1的結構不同的是，現在熱量傳導膜5被置入到分別構造在兩個相鄰的電池單池3之間的中間區域4中。

這在圖2中以非常示意性的圖示進行描繪。圖2范例性地示出了電池模塊2的十二個電池單池3中的兩個電池單池。熱量傳導膜5被置入到兩個電池單池3之間的中間區域4中，其中，熱量傳導膜的區段5a與電池單池的、鄰接于中間區域4的側面壁3a粘結。所述熱量傳導膜5如下地尺寸設計并且安置在中間區域4中，使得所述熱量傳導膜從中間區域4中以區段5c伸出。熱量傳導膜5的、從中間區域中伸出的區段5c具有折彎的或者彎曲的邊緣5b，該邊緣由此平行于側面部件6的縱向方向延伸。折彎的邊緣5b構成了相對于側面部件6的面狀的貼靠部，并且在邊緣5b處與側面部件6粘結。

所述熱量傳導膜5是能夠擠壓的，從而補償電池單池3在運行中的膨脹或收縮。由此，通過在圖2中所描繪地置入熱量傳導膜5，熱量能夠從電池單池3側向地朝保持結構的側面部件6傳導出。

圖3示出了按實施例的機動車電池的非常示意性的正視圖并且描繪了側面部件6熱耦合到冷卻板10處。為了簡化圖示并且為了強調熱連結，在圖3中略去電池的為此不需要的結構方面的細節如例如電子單元16、蓋子7等。

現在在圖3中額外地示出了冷卻板10，所述冷卻板位于電池模塊2下方并且集成到電池殼體的下側面中。在冷卻板10和電池模塊2的下側面2a之間布置有第一熱量傳導墊9，所述熱量傳導墊將電池模塊2與冷卻板10進行熱耦合。平行于電池模塊2的側面壁布置在電池模塊2的對置的側面壁處的側面部件6在其下部的端部處具有矩形的邊緣6b。所述邊緣6b貼靠在電池模塊的下側面2a處。在所述矩形的邊緣6b下方分別設置有一個另外的熱量傳導墊8，所述熱量傳導墊在矩形的邊緣下方并且沿著該矩形的邊緣并且側向于熱量傳導墊9延伸。通過兩個額外的熱量傳導墊8實現了側面部件6與冷卻板10的熱接觸。

用于熱耦合側面部件6與冷卻板10的熱量傳導墊8的厚度小于用于直接耦合電池單池3與冷卻板10的熱量傳導墊9的厚度，并且由此優化地匹配能夠供支配的結構空間。通過單池模塊通過螺栓套17與殼體擰緊，熱量傳導墊8和9被壓在一起并且在此補償可能的不平坦性。

由此，電池單池3通過額外設置的熱量傳導膜5與側面部件6進行熱耦合實現了所述側面部件6額外地用作用于冷卻電池的散熱器。此外，冷卻功率得到改善，而不必設置額外的冷卻片或者頂部或導體冷卻件。

本發明不局限于前面所描述的優選的實施例。更確切地說，大量的變型方案和改進方案是可行的，其同樣使用本發明構思并且因此落入保護范圍中。本發明尤其也要求獨立于參考的權利要求來保護從屬權利要求的主題和特征。

附圖標記列表

1 機動車電池

2 電池模塊

2a 電池模塊的下側面

3，3.1-3.12 電池單池

3a 側面壁

3c 電池單池的上側面

4 中間區域

5 熱量傳導膜

5a 熱量傳導膜的、位于中間區域中的區段

5b 外邊緣

5c 熱量傳導膜的、從中間區域中伸出的區段

6 側面部件

6b 側面部件的矩形的邊緣

6c 側面部件的下側面

7 蓋子

8 第二熱量傳導墊

9 第一熱量傳導墊

10 冷卻板

11 電池模塊的負極

12 電池模塊的正極

13、14 殼體的端面部件

15 紙層

16 電子單元

17 螺栓套。