電池模塊的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種電池模塊(10)，該電池模塊包括：至少一個電池單池(20)；至少一個用于冷卻所述至少一個電池單池(20)的冷卻墊(30)；和框架式結構(40)，該框架式結構具有至少一個用于接納所述至少一個冷卻墊(30)的凹部(50)。在此，所述框架式結構(40)具有用于支撐所述至少一個電池單池(20)的保持元件(42)。
【專利說明】
電池模塊
技術領域
[0001]本發明涉及一種電池模塊，所述電池模塊包括:至少一個電池單池;至少一個用于冷卻所述至少一個電池單池的冷卻墊;和框架式結構，該框架式結構具有至少一個用于接納所述至少一個冷卻墊的凹部。
【背景技術】
[0002]日益明顯的是，未來不僅在固定的應用設備、如風力發電設備中，在設計成混合動力車輛或電動車輛的機動車中，而且在電子設備、如筆記本電腦或移動電話中，使用新型的電池系統，在可靠性、安全性、效率和使用壽命方面對所述新型的電池系統提出了非常高的要求。電池制造商還致力于，提高能存儲在電池中的能量與電池的重量之比。
[0003]在此特別使用所謂的鋰離子電池單池。鋰離子電池單池的特征特別在于高能量密度、熱穩定性和極小的自動放電。鋰離子電池單池具有正電極和負電極，在其上鋰離子能夠在充電過程中以及在放電過程中進行可逆地存儲以及重新轉移。這種過程也稱為嵌入或脫嵌。
[0004]特別是在現代機動車發展中，降低機動車燃料消耗扮演著越來越重要的角色。用于降低機動車消耗的可行性措施為:在混合動力車輛中將內燃機與電驅動裝置組合;或通過純電驅動裝置來代替內燃機。在混合動力車輛中的電驅動裝置通常包括:電動機，其還可以作為發電機來運行;能量存儲器，由其向電驅動裝置供電；以及控制電子元件。
[0005]此外，插電式混合動力車輛提供了下述可能性，能量存儲器通過外部電源來充電。在此，外部電源例如可以是充電站，其通過公共的供電網來供電。
[0006]純電動車輛與混合動力車輛相比不具有能驅動機動車的內燃機，而是僅具有電驅動裝置。因此在這些機動車中所述能量存儲器通過外部電源來充電是必要的。
[0007]在這種電動車輛中的驅動電池通常以模塊的方式構造。在此，多個電池單池彼此聯接并且分別形成一電池模塊。多個電池模塊分別組成一子單元。
[0008]所述電池單池在其運行期間變熱。為了避免由于過熱而損害電池單池以及電池模塊，有意義地設置相應的冷卻裝置。這種冷卻裝置排出相應的熱量，所述冷卻裝置例如構造為冷卻墊形式的袋狀結構并且被流體流過。
[0009]文獻DE 10 2011 075 820 Al公開了一種具有溫度調節裝置的牽引用電池，特別是用于布置在具有電驅動裝置的車輛中。牽引用電池包括一個或多個電池單池，所述電池殼體布置在殼體中。所述溫度調節裝置具有冷卻體，所述冷卻體包括箱式的基體。在所述基體中布置了由柔性的、薄膜狀材料制成的冷卻墊形式的袋狀結構。所述冷卻墊具有入口和出口，并且被流體流過。
[0010]文獻DE 10 2013 200 774 Al公開了一種用于對電池模塊進行溫度調節的裝置。所述裝置包括多個電池單池以及能被流體填充的體積腔，所述體積腔可以通過填充而膨脹。在所述體積腔和所述電池單池之間設置了柔性的接觸面。所述接觸面薄膜狀地構成。
[0011]在文獻DE 10 2012 018 128 Al中公開了一種用于電池的單個單池，其具有單池殼體。在此設置了墊狀的空心體，所述空心體尤其用于冷卻電池。所述空心體被氣體流過。
[0012]從文獻DE20 2012 101 076 Ul得知一種用于冷卻特別是機動車用的電池的裝置。在此，電池布置在電池殼體內。所述裝置包括柔性的冷卻管，所述冷卻管借助彈性元件與電池連接。
【發明內容】
[0013]這種電池模塊包括:至少一個電池單池；至少一個用于冷卻所述至少一個電池單池的冷卻墊;和框架式結構，該框架式結構具有至少一個用于接納所述至少一個冷卻墊的凹部。
[0014]根據本發明，所述電池模塊的框架式結構具有用于支撐所述至少一個電池單池的保持元件。在此，所述保持元件特別承受至少一個電池單池的重力。所述保持元件優選在電池模塊的通常的安裝位置情況下布置在電池單池之下。然而也可以考慮，所述保持元件布置在所述電池單池之上，并且所述電池單池懸掛在所述保持元件上。還可以考慮保持元件的其它布置方式、例如側向地布置在所述電池單池旁邊，其中所述電池單池適合與所述保持元件連接。重要的是，所述電池單池的重力至少在很大程度上由所述保持元件來承受。通過這種布置，所述電池單池的重力沒有或僅無關緊要地作用于冷卻墊上。
[0015]在此優選地，所述至少一個冷卻墊能變形并且被冷卻液流過。所述冷卻墊還可以進行體積變化。所述冷卻墊在冷卻液流過時變形或膨脹。在此，所述冷卻墊在電池模塊的通常的安裝位置情況下可以與電池單池接觸，特別是與電池單池的底面接觸。通過所述冷卻墊與所述電池單池的這種接觸，流過所述冷卻墊的冷卻液可以將熱量從所述電池單池運走。所述冷卻墊具有薄膜作為外罩，所述薄膜例如由鋁或塑料制成。
[0016]根據本發明的一種有利的設計方案，所述框架式結構具有至少兩個分隔板條，所述分隔板條在電池模塊的通常的安裝位置情況下側向地包圍所述電池模塊的至少一個電池單池以及所述電池模塊的至少一個冷卻墊。在此，所述電池單池和所述冷卻墊在相同側上分別位于框架式結構的一分隔板條旁。所述分隔板條能夠實現形狀配合地固定電池單池，并且阻止了在電池模塊的通常的安裝位置情況下電池模塊相對于框架式結構以及冷卻墊的側向運動。
[0017]根據本發明的另一種有利的設計方案，所述保持元件垂直地遠離所述分隔板條而突出，用于支撐至少一個電池單池。在此，所述電池單池在電池模塊的通常的安裝位置情況下放置在所述保持元件上，所述保持元件因此至少在很大程度上承受電池單池的重力。在此優選地，所述保持元件相對靠近冷卻墊。所述冷卻墊還可以至少部分地接觸所述保持元件。
[0018]所述電池模塊可以包括多個電池單池，所述電池單池例如電并聯或串聯。在此，所述框架式結構的至少一個分隔板條分別布置在每兩個電池單池之間。所述框架式結構的分隔板條阻止了電池單池彼此接觸。
[0019]所述電池模塊還可以包括多個用于進行冷卻的冷卻墊，特別是當設置了多個電池單池時。在此，所述框架式結構的至少一個分隔板條分別布置在每兩個冷卻墊之間。
[0020]根據本發明的一種有利的改進方案，在所述至少一個電池單池和所述至少一個冷卻墊之間布置絕緣膜。所述絕緣膜尤其電絕緣地構成并且防止了所述電池單池的殼體與所述冷卻墊的接觸。特別地，由此避免了所述電池單池的處于電勢上的殼體與所述冷卻墊的、能導電的例如由鋁制成的薄膜電接觸。然而，所述絕緣膜有利地能導熱地構成并且能夠實現在所述電池單池和所述冷卻墊之間的熱交換。
[0021]優選地，所述絕緣膜還布置在所述至少一個電池單池和所述框架式結構之間。在此，所述絕緣膜有利地放置在框架式結構的保持元件上。在此，所述絕緣膜在電池模塊的通常的安裝位置情況下由電池單池的重力在框架式結構內部力配合地保持在其位置中。
[0022]根據本發明的一種有利的設計方案，在所述至少一個電池單池和所述絕緣膜之間布置了支承元件。所述支承元件例如構造為橡膠環(Gummischleife)，所述橡膠環在所述絕緣膜的邊緣處環繞地構成。構造為橡膠環的支承元件阻止了電池單池的殼體的尖銳的棱與所述絕緣膜的直接接觸并且因此保護所述絕緣膜免受損害。
[0023]根據本發明的另一種有利的設計方案，在所述絕緣膜和所述框架式結構之間布置支承元件。所述支承元件例如也構造為橡膠環，所述橡膠環在所述絕緣膜的邊緣處環繞地構成。構造為橡膠環的支承元件阻止了框架式結構的尖銳的棱與所述絕緣膜的直接接觸并且因此保護所述絕緣膜免受損害。
[0024]在此，布置在所述電池單池和所述絕緣膜之間的以及布置在所述絕緣膜和所述框架式結構之間的所述支承元件彼此對置地在兩側布置在所述絕緣膜的每一個表面上。
[0025]所述支承元件還可以作為密封部來使用，所述密封部防止了在所述電池單池和所述冷卻墊之間的濕氣的傳播。在此，布置所述絕緣膜兩側的支承元件優選延伸至越過所述絕緣膜的邊緣并且在那里彼此交叉。因此，這兩個支承元件形成了一體的密封部。在此，所述絕緣膜有利地在支承元件的區域中、或者說在密封部的區域中垂直地彎曲并且因此形成了用于電池單池的槽狀的接納部。然后，所述電池單池力配合地且形狀配合地與所述絕緣膜連接。
[0026]根據本發明的電池模塊有利地用作在電動車輛(EV)、混合動力車輛(HEV)、或插電式混合動力車輛(PHEV)中的牽引用電池。
[0027]本發明的優點:
通過電池模塊的根據本發明的設計方案，特別降低了由于電池單池的重量而對冷卻墊的負荷。柔性地構成的冷卻墊本身布置在電池單池下方的空腔中并且可以在所述空腔中膨脹，并且在此特別大面積地貼靠在所述電池單池的底面上。由此改善了在所述電池單池和所述冷卻墊之間的熱交換。
[0028]通過在所述電池單池和所述冷卻墊之間設置電絕緣的絕緣膜，阻止了在所述電池單池和所述冷卻墊之間的電接觸。因此，電池單池的殼體可以處于一電勢上，并且冷卻墊的薄膜可以由導電材料、例如由鋁制成。避免了在電池單池的殼體和冷卻墊的能導電的薄膜之間的短路。設置在所述絕緣膜上的密封部阻止了在所述電池單池和所述冷卻墊之間的濕氣的傳播。
【附圖說明】
[0029]借助附圖和下面的說明來詳細闡述本發明的實施方式。
[0030]其中:
圖1示出了電池模塊的第一實施例的剖視圖， 圖2示出了圖1中的冷卻墊的俯視圖，
圖3示出了圖2中的冷卻墊的變型方案的局部透視的俯視圖，
圖4示出了圖3中的變型的冷卻墊沿著剖面線A - A的剖視圖，
圖5示出了電池模塊的第二實施例的剖視圖，
圖6示出了圖5中的電池單池的支承區域的放大圖，
圖7示出了根據第二實施例的變型方案的電池單池、絕緣膜和框架式結構的俯視圖，并且
圖8示出了圖7中的絕緣膜的變型方案的縱剖視圖。
【具體實施方式】
[0031]在圖1中以剖視圖示出了電池模塊10的第一實施例。在此，所述電池模塊10包括多個電池單池20。多個電池模塊10聯接成未示出的子單元。多個子單元形成未示出的用于電動車輛的牽引用電池。
[0032]在示出的圖示中可以看到兩個電池單池20。所述電池單池20中的每一個都包括負極接線柱11和正極接線柱12。通過兩個接線柱11和12可以截取所述電池單池20的電壓。此夕卜，所述電池單池20可以通過所述接線柱11和12來充以電能。
[0033]所述電池模塊10包括框架式結構40，所述框架式結構具有沿垂直方向延伸的分隔板條44以及沿水平方向延伸的保持元件42。所述保持元件42在此固定地與所述分隔板條44連接或者與其一體地構成。所述電池單池20分別布置在多個分隔板條44之間并且放置到所述保持元件42上。因此所述保持元件42承受電池單池20的重力。所述框架式結構40利用分隔板條44而放置在框架板55上。在所述框架板55和所述電池單池20之間設置了凹部50。
[0034]在所述凹部50中布置了冷卻墊30。在示出的附圖中，所述冷卻墊30被液體流過并且相應地隆起。因此，所述冷卻墊30與電池單池20的底面接觸。
[0035]在圖2中示出了圖1中的冷卻墊30的俯視圖。所述冷卻墊30包括入口 32和出口 34。液體可以通過所述入口 32進入到所述冷卻墊30中。所述液體可以通過出口 34從所述冷卻墊30排出。
[0036]在圖3中示出了圖2中的冷卻墊30的變型方案。在圖3中示出的冷卻墊30同樣包括入口 32，通過所述入口可以使液體進入到所述冷卻墊30的內部中。此外，所述冷卻墊30還包括出口 34，通過所述出口可以使液體從所述冷卻墊30排出。
[0037]附加地，所述冷卻墊30包括多個流動通道36，所述流動通道在此彼此平行地布置。因此所述液體可以平行地經由多個流動通道36從所述入口 32流動直至所述出口 34。
[0038]在圖4中示出了在圖3中示出的冷卻墊30沿著剖面線A-A的剖視圖。可以看出各個彼此并排平行地布置的流動通道36，液體經由所述流動通道從所述入口 32流動至所述出口34。
[0039]在圖5中示出了電池模塊10的第二實施例的剖視圖。電池模塊10的第二實施例類似于在圖1中示出的第一實施例。所以在這一點上主要討論關于第一實施例的變化。
[0040]在圖5中示出的電池模塊10同樣包括多個電池單池20，所述電池單池分別置于框架式結構40的保持元件42上。所述框架式結構40本身置于在框架板55上。在所述電池單池20和所述框架板55之間，分別在凹部50內設置冷卻墊30。
[0041]在所述電池單池20和布置在其下的冷卻墊30之間設置絕緣膜60。在此，所述絕緣膜60平行于電池單池20的底面而延伸并且處于所述電池單池20和所述框架式結構40的保持元件42之間。所述絕緣膜60由不能導電的、即絕緣的材料制成，特別是由塑料制成。在所述電池單池20的支承區域中，所述絕緣膜60分別具有一支承元件62。在此，所述支承元件62通過下述方式來布置:所述電池單池20放置在所述支承元件62上，并且所述支承元件62放置在所述保持元件42上。
[0042]圖5中的電池單池20的這種支承區域在圖6中被放大地示出。所述支承元件62由柔性材料、優選橡膠制成，并且包圍絕緣膜60的邊緣區域。在端部區域處，所述支承元件62緊貼到所述電池單池20上并且由此密封所述電池單池20。所述支承元件62因此與絕緣膜60—起形成了環繞所述電池單池20的密封部。
[0043 ]在圖7中示出了根據圖5中的第二實施例的變型方案的電池單池20、絕緣膜60以及框架式結構40的俯視圖。電池單池20、絕緣膜60和框架式結構40在此類似于在分解圖中的情況而并排地布置。所述框架式結構40在圖7中示出的變型方案中僅用于接納一個唯一的電池模塊20。
[0044]所述電池單池20包括負極接線柱11和正極接線柱12。所述絕緣膜60在其邊緣區域處包括支承元件62。
[0045]所述框架式結構40包括四個分隔板條44，這四個分隔板條以矩形形狀彼此連接。所述保持元件42分別朝向矩形的中心從所述分隔板條44突出。在電池模塊10完成組裝后，所述電池單池20置于所述保持元件42上。
[0046]為了安裝電池模塊10，優選首先將所述絕緣膜60與支承元件62倒扣到所述電池單池20上，或者說將所述電池單池20放入到由支承元件62和絕緣膜60形成的槽狀的接納部中。在下一個步驟中，所述電池單池20與絕緣膜60—起放入到框架式結構40中。在此，所述電池單池20側向地被框架式結構40的分隔板條44包圍。所述支承元件62置于保持元件42上。所述電池單池20的重量由保持元件42來承受。
[0047]在此未示出的冷卻墊30于是在所述電池單池20之下在框架式結構40的內部就位于所述凹部50中。當未示出的冷卻墊30被液體流過時，則所述冷卻墊膨脹，且隨后接觸所述絕緣膜60且將其壓靠到電池單池20的底面上。因此流過所述冷卻墊30的液體可以從所述電池單池20帶走熱量。
[0048]在圖8中示出了圖7中的絕緣膜60的變型方案的縱剖視圖。在此，所述絕緣膜60分別在頂面和底面上具有支承元件62。所述支承元件62在此分別構造為橡膠環并且圍繞絕緣膜60的邊緣而延伸。在安裝具有以這種方式構成的絕緣膜60的電池模塊10時，首先將所述絕緣膜60放入到框架式結構40中。然后，將所述電池單池20放置到所述絕緣膜60上或者說放置到絕緣膜60的支承元件62上。
[0049]在此，所述電池單池20置于支承元件62之一上，并且另一個支承元件62置于框架式結構40的保持元件42上。
[0050]本發明并不局限于所描述的實施例以及在其中所強調的方面。而是在通過權利要求所給出的范圍內可以有多種變型方案，這些變型方案處于本領域技術人員的行事范圍內。
【主權項】
1.電池模塊(10)，其包括:至少一個電池單池(20); 至少一個用于冷卻所述至少一個電池單池(20)的冷卻墊(30);和 框架式結構(40)，該框架式結構具有至少一個用于接納所述至少一個冷卻墊(30)的凹部(50)，其特征在于， 所述框架式結構(40)具有用于支撐所述至少一個電池單池(20)的保持元件(42)。2.根據權利要求1所述的電池模塊(10)，其特征在于，所述至少一個冷卻墊(30)能變形并且被冷卻液流過。3.根據前述權利要求中任一項所述的電池模塊(10)，其特征在于，所述框架式結構(40)具有至少兩個分隔板條(44)，所述分隔板條側向地包圍所述至少一個電池單池(20)以及所述至少一個冷卻墊(30)。4.根據權利要求3所述的電池模塊(10)，其特征在于，所述保持元件(42)垂直地遠離所述分隔板條(44)而突出。5.根據權利要求3至4中任一項所述的電池模塊(10)，其特征在于，所述電池模塊(10)包括多個電池單池(20)，其中至少一個分隔板條(44)分別布置在每兩個電池單池(20)之間。6.根據前述權利要求中任一項所述的電池模塊(10)，其特征在于，在所述至少一個電池單池(20)和所述至少一個冷卻墊(30)之間布置絕緣膜(60)。7.根據權利要求6所述的電池模塊(10)，其特征在于，所述絕緣膜(60)布置在所述至少一個電池單池(20)和所述框架式結構(40)之間。8.根據權利要求6至7中任一項所述的電池模塊(10)，其特征在于，在所述至少一個電池單池(20)和所述絕緣膜(60)之間布置支承元件(62)。9.根據權利要求6至8中任一項所述的電池模塊(10)，其特征在于，在所述絕緣膜(60)和所述框架式結構(40)之間布置支承元件(62)。10.根據前述權利要求中任一項所述的電池模塊(10)的用途，用作在電動車輛(EV)、混合動力車輛(HEV)、或插電式混合動力車輛(PHEV)中的牽引用電池。
【文檔編號】H01M10/6567GK105826493SQ201610047061
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年1月25日
【發明人】閆小峰, 陳晨
【申請人】羅伯特·博世有限公司