CN108370007A - 电池模块壳体、电池模块、电池组、电池、运输工具和制造电池模块、电池组及电池的方法 - Google Patents

电池模块壳体、电池模块、电池组、电池、运输工具和制造电池模块、电池组及电池的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于电池组（10）的电池模块壳体（2001、…2004），其特征在于：在所述电池模块壳体（2001、…2004）中能够布置多个电池单池（100111、…100432），所述电池单池分别包括大壁面（1201、1202）以及小壁面（1301、1302），所述小壁面的面积小于所述大壁面（1201、1202）的面积，其中能够与所述电池组（10）的外侧面相邻地布置的电池单池（100119、100129、100132、100142、100219、100229、100232、100242、100319、100329、100332、100342、100419、100432）能够如此定向，使得其大壁面（1201、1202）沿着所述外侧面伸展，以便作用于所述外侧面之一的力首先能够由所述大壁面（1201、1202）之一来承受。并且本发明涉及一种电池模块（201、204）、一种电池组（10）、一种电池、一种运输工具以及用于制造电池模块（201、…204）、电池组（10）和电池的方法。

Description

电池模块壳体、电池模块、电池组、电池、运输工具和制造电池 模块、电池组及电池的方法
技术领域
本发明涉及按照独立权利要求所述类型的一种电池模块壳体或者一种方法。一种电池模块、一种电池组、一种电池和一种运输工具以及用于制造电池模块、电池组和电池的方法也是本发明的主题。
背景技术
从JP 2014-232735 A中公开了一种用在二次电池中的具有得到改进的冷却效率的电池模块。由所述二次电池构成的电池单池包括具有构造的电池单池壳体，从而将其划分为扩展面和非伸展面。所述二次电池的电池模块通过电池单池的布置来构成，对于所述电池单池的布置来说相邻的电池单池的非伸展面朝向彼此并且所述扩展面包括所述电池模块的外侧面。如果所述电池单池的内压升高，那么所述电池单池之间的空间就未被闭合，使得空气围绕着所述电池单池流动，由此实现有效的冷却。
从US 2013/0065087 A1中公开了一种蓄能***，该蓄能***包括电池单池、用于接纳所述电池单池的外壳以及用于接纳所述外壳的支架。所述支架包括连接单元。所述连接单元被配置用于：与所述支架中的外壳相连接并且在所述外壳比如由于地震或者外部的对所述支架的撞击而振动时与所述外壳一起振动，用于防止所述外壳与所述连接单元之间的电连接的中断。
从CN 204029956 U中公开了电动机动车的一种功率电池，该功率电池包括箱式本体和盖子，其中用于将所述箱式本体的内部空间划分为多个电池安装室和主控制室的划分带布置在所述箱式本体的下面的边缘上，所述电池安装室在内部配备了电池组；电池管理***被安装在所述主控制室的内部；充电/放电-接口在壁体侧中构造在所述箱式本体的主控制室的一侧上，所述电池组串联地并且固定地并且与所述电池管理***相连接，所述电池管理***与所述充电/放电-接口相连接，所述电池组包括多个彼此串联连接的锂电池，并且相应地电压检测导线从每两个相邻的锂电池之间的串联的连接导线被引导到所述电池管理***上。所述功率电池拥有长的使用寿命、良好的散热性、更高的耐冲击强度效应并且安全且可靠。
所述功率电池可以容易地布线、容易地安装并且维护，并且在电池的性能在长时间使用后变得太差并且所述电池必须替换时可以容易并且舒适地拆解。
发明内容
具有独立权利要求的特征的装置和方法拥有以下优点：在多个分别包括大壁面和小壁面的电池单池中，所述小壁面的面积小于所述大壁面的面积，与电池组的外侧面相邻地布置或者被布置的电池单池如此定向或者被定向，使得其大壁面沿着所述外侧面伸展，以便作用于所述外侧面之一的力首先能够由所述大壁面之一来承受。由此，所述大壁面能够承受并且分摊作用于所述外侧面上的相应的位置的冲击，使得处于其后面的直角地布置的电池单池的小的侧壁面得到保护。由此能够改进所述电池组的可靠性。
通过在从属权利要求中所列举的措施，能够实现具有独立权利要求的特征的装置和方法的有利的拓展方案和改进方案。
如果所述电池模块壳体包括多个用于接纳所述多个电池单池的电池单池室，那么这就具有以下优点：能够将所述电池单池彼此隔开。由此能够改进对于所述电池单池的调温、也就是冷却或者加热。此外，所述电池单池能够在电方面、机械方面和/或热方面彼此分开、也就是隔离。此外，所述电池单池的装配能够得到简化。
如果所述电池模块壳体包括用于接纳用来对所述多个电池单池进行监控或者控制的机构的接纳机构、比如接纳室，那么这就具有以下优点：所述用于进行监控或者控制的机构能够在电方面、机械方面和/或热方面彼此分开、也就是隔离。此外，所述用于进行监控或者控制的机构的装配能够得到简化。
如果所述用于监控或者控制的机构构造为电池分开机构，那么这就具有以下优点：能够中断与所述电池单池的电连接。由此能够进一步地改进所述电池组的可靠性。
如果所述电池分开机构包括第一功率开关和第二功率开关，那么这就具有以下优点：能够双极地或者全极地中断与所述电池单池的连接。由此能够再次改进所述电池组的可靠性。
如果所述第一功率开关和所述第二功率开关相对于彼此直角地布置，那么这就具有以下优点：它们能够通过起作用的力不一样地受到影响。如果所述力比如在所述第一功率开关中引起其触点的无意的闭合，那么所述力就在所述具有相同的构造的第二功率开关中由于其不同的定向而可能不是同时无意地使这个触点闭合。由此能够再一次地改进所述电池组的可靠性。
所述运输工具比如能够构造为机动车、比如电动车、混合动力车、插电式混合动力车、电动摩托车（Elektro-Bike，E-Bike）或者电动自动车（Pedal Electric Cycle，Pedelec）、船只、比如电动船或者潜水艇（U-Boot）、飞行器或者宇宙飞船。
如果提供用于进行监控或者控制的机构并且将其布置在所述电池模块壳体中，那么这就具有以下优点：所述用于进行监控或者控制的机构处于所述电池模块中。由此，所述电池模块能够构造得更加紧凑。
如果所述用于监控或者控制的机构构造为电池分开机构，那么这又具有以下优点：能够中断与所述电池单池的电连接。由此能够进一步改进所述电池组的可靠性。
如果将所述第一功率开关和所述第二功率开关相对于彼此直角地布置，那么这又具有以下优点：它们能够通过起作用的力不一样地受到影响。如果所述力比如在所述第一功率开关中引起其触点的无意的闭合，那么所述力在所述具有相同的构造的第二功率开关中由于其不同的定向而可能没有同时无意地使这个触点闭合。由此能够再一次地改进所述电池组的可靠性。
如果提供防护框架（Sturzrahmen）并且将所述电池模块布置在所述防护框架中，那么这就具有以下优点：能够提高所述电池组的机械稳定性。由此，能够比如在出现事故时提高其抵抗力。由此，能够进一步改进所述电池组的可靠性。
如果提供电路板、将所述电路板布置在所述电池模块上并且将所述电路板的连接触点与所述电池单池的电接头电连接起来，那么这就具有以下优点：所述电池模块的电构造能够得到简化。由此能够提高所述电池模块的可靠性。此外，所述电池模块的装配能够得到简化。由此能够降低成本、比如制造成本。
如果提供电池壳体并且将所述电池组布置在所述电池壳体中，那么这就具有以下优点：所述电池模块能够得到保护，以防止环境影响、比如潮气或者空气湿度。由此能够提高所述电池的可靠性和/或可靠性。
附图说明
本发明的实施例在附图中示出并且在以下描述中进行详细解释。其中：
图1示出了按照本发明的一种实施方式的电池组10的简化的俯视图；
图2示出了按照本发明的这种实施方式的电池组10的电池模块壳体200的简化的俯视图；
图3示出了按照本发明的这种实施方式的电池组10的电池模块壳体200的简化的侧面剖视图；
图4示出了按照本发明的这种实施方式的电池组10的电池单池100的简化的透视图；并且
图5示出了按照本发明的这种实施方式的电池组10的电路板50的简化的俯视图。
具体实施方式
图1示出了按照本发明的一种实施方式的电池组10的简化的俯视图。
所述电池组10包括多个电池模块201、…204和防护框架（Crash Frame）400，所述防护框架包围着所述多个电池模块201、…204。所述多个电池模块201、…204能够如在图1中示范性地示出的那样如2×2矩阵状布置。
所述电池模块201、…204分别包括多个电池单池100111、…100432和电池模块壳体2001、…2004。如下面要参照图2和3详细说明的那样，所述电池模块壳体2001、…2004分别包括多个用于接纳所述多个电池单池100111、…100432的电池单池室25011、…25042。如下面要参照图4说明的那样，所述电池单池100111、…100432包括大壁面1201、1202以及小壁面1301、1302。在此，所述电池单池100111、…100432分别如此布置在所述电池模块201、…204中，使得所述电池单池100119、100129、100132、100142、100219、100229、100232、100242、100319、100329、100332、100342、100419、100432的与所述防护框架400相邻的大壁面沿着所述防护框架400伸展。与所述电池单池的小的侧壁面相比，所述大壁面能够更好地承受并且分摊从外面起作用的力，从而能够降低比如在出现事故的期间通过所述防护框架400作用于所述电池模块201、…204的力的对所述电池单池的影响。比如，所述电池单池100132或者电池单池100142的大壁面能够承受并且分摊对所述防护框架400的相应的位置的冲击，使得所述在电池单池100132或者100142的后面直角地布置的电池单池100121、…100124或者100125、…100128的小的侧壁面得到保护。由此，能够改进所述电池组10的可靠性。在此，所述电池单池100111、…100432的布置能够与所述电池组10的规格和/或所述电池单池100111、…100432的数目相匹配。
电池模块如在图2中为所述电池模块204示范性地示出的那样此外能够包括用于对这个电池模块204或者多个电池模块201…204、也就是所述电池组10进行监控和/或控制的机构（3104、3204、33041、33042、34041、34042）。所述用于进行监控和/或控制的机构比如能够包括电池控制机构（Battery Control Unit，BCU）3104、保险装置（fuse）3204、电池分开机构（Battery Disconnect Unit，BDU）、充电电阻（charge resistor）34041和/或预充电电阻（precharge resistor）34042。所述电池分开机构能够包括第一功率开关33041、比如第一继电器。所述电池分开机构此外能够包括第二功率开关33042、比如第二继电器。所述第一功率开关33041以及所述第二功率开关33042能够如在图1中示范性地示出的那样相对于彼此直角地布置，使得其能够通过从外面起作用的力不同地、也就是不一样地受到影响。所述电池模块204能够如在图2中示范性地示出的那样此外具有多个用于接纳所述用于进行监控和/或控制的机构（3104、3204、33041、33042、34041、34042）的接纳机构、比如腔室。
包括用于进行监控和/或控制的机构的电池模块204被称为“类型I的电池模块”。无用于进行监控和/或控制的机构的电池模块201、…203则被称为“类型II的电池模块”。
所述防护框架400能够包括多个框架元件4101、…4104。所述框架元件4101、…4104能够包括金属、比如钢。所述框架元件4101、…4104能够构造为实心结构或者构造为型材元件。
所述电池组10此外能够包括多个分开元件4201、4202。所述分开元件4201、4202能够布置在所述电池模块201、…204之间。作为替代方案，所述电池模块壳体2001、…2004此外能够相应地包括用于接纳所述分开元件4201、4202之一的腔室、比如缝隙。所述分开元件4201、4102能够包括金属、比如钢。所述分开元件4201、4202能够构造为实心结构或者构造为型材元件。
图2示出了按照本发明的这种实施方式的电池组10的电池模块壳体200的简化的俯视图。
所述电池模块壳体200如在图2中示出的那样构造为棱柱形的电池模块壳体。所述电池模块壳体200包括多面环绕的外壁2101、…2104。所述电池模块壳体200此外能够包括多块用于给所述多个电池单池100111、…100142编组的中间板2201、…2204。所述电池模块壳体200此外能够包括多块用于将在一个组中的彼此相邻的电池单池100111、…100142分开和/或隔开的隔板23011、…23041。在此，所述外壁2101、…2004、中间板2201、…2204和/或隔板23011、…23041能够包围所述电池单池室25011、…25042。
所述电池模块壳体200能够包括底板或者底部栅格。
所述电池模块壳体200能够包括塑料。所述电池模块壳体200比如能够借助于浇注法、比如注塑法来制造。
图3示出了按照本发明的这种实施方式的电池组10的电池模块壳体200的、按照图2中的剖切线AB的简化的侧面剖视图。
所述中间板2201、…2204和/或隔板23011、…23041能够如在图3中示范性地示出的那样具有比所述外壁2101、…2104小的高度。由此，比如能够接纳电路板50。所述隔板23011、…23041能够如在图3中示范性地示出的那样构造为肋状。
图4示出了按照本发明的这种实施方式的电池组10的电池单池100的简化的透视图。
所述电池单池100如在图4中示出的那样构造为棱柱形的电池单池。所述电池单池100包括电池单池壳体和电池单池盖140。所述电池单池壳体包括拥有两条彼此平行的长边和两条彼此平行的短边的矩形的底面110和两个彼此平行的大壁面、也就是前壁面1201和后壁面1202（所述大壁面的长度通过所述长边来确定）以及两个彼此平行的小壁面，也就是右边的侧壁面1301和左边的侧壁面1302（所述小壁面的宽度通过所述短边来确定）。
所述电池单池盖140形成矩形的表面，该矩形的表面的长边由所述电池单池壳体的大壁面1201、1202确定，并且该矩形的表面的短边由所述电池单池壳体的小的侧壁面1301、1302确定。
所述电池单池壳体和/或所述电池单池盖140能够包括金属、比如铝或者钢。
所述电池单池盖140包括能够构造为负极的第一电接头（单池端子）150和能够构造为正极的第二电接头155。所述第一电接头150和/或所述第二电接头155能够包括金属、比如铝、铜或者钢。所述电池单池盖140此外能够如在图4中示范性地示出的那样包括阀160、比如过压阀或者用于给所述电池单池100放气的破裂阀。
图5示出了按照本发明的这种实施方式的电池组10的电路板50的简化的俯视图。
所述电路板50用于电连接所述电池单池100111、…100432和/或所述用于进行监控和/或控制的机构3104、3204、33041、33042、34041、34042。所述电路板50比如能够构造为印刷电路板（printed circuit board，pcb）或者柔性电路板（flexible circuit board）。所述电路板50包括载体元件500以及拥有连接触点的导体电路（在图5中未示出）。所述载体元件500包括多个连接口510，所述连接口的位置和大小与所述电池单池100111、…100432的电接头150、155相协调。所述连接触点比如能够借助于螺栓、能够焊接的导线或者能够粘贴的有传导能力的薄膜通过所述连接口510与所述电接头150、155相连接。所述载体元件500此外能够包括多个放气口560，所述放气口的位置和大小与所述电池单池100111、…100432的阀160相协调。所述电路板50此外能够包括用于对所述电池单池100111、…100432进行监控的单池监控机构（cell supervisory circuit，CSC）5201、…5204。
用于制造用于电池组10的电池模块201、…204的方法比如能够包括以下步骤：提供电池模块壳体2001、…2004，提供多个电池单池100111、…100432，所述电池单池分别包括大壁面1201、1202和小壁面1301、1302，所述小壁面的面积小于所述大壁面1201、1202的面积，并且将所述电池单池100111、…100432布置在所述电池模块壳体2001、…2004中，其中与所述电池组10的外侧面相邻地布置的电池单池100119、100129、100132、100142、100219、100229、100232、100242、100319、100329、100332、100342、100419、100432如此定向，使得其大壁面1201、1202沿着所述外侧面伸展，以便作用于所述外侧面之一的力首先能够由所述大壁面1201、1202之一来承受。
这种方法此外能够包括以下步骤：提供用于对电池单池100111、…100432进行监控和/或控制的机构3104、3204、33041、33042、34041、34042并且将用于进行监控和/或控制的机构3104、3204、33041、33042、34041、34042布置在所述电池模块壳体2004中。所述用于进行监控和/或控制的机构3104、3204、33041、33042、34041、34042能够构造为包括第一功率开关33041和第二功率开关33042的电池分开机构。所述第一功率开关33041和所述第二功率开关33042能够相对于彼此直角地布置，使得其能够通过从外面起作用的力不同地、也就是不一样地受到影响。
用于制造电池组10的方法比如能够包括以下步骤：提供电池模块201、…204，提供防护框架400，并且将所述电池模块201、…204布置在所述防护框架400中。
这种方法此外能够包括以下步骤：提供电路板50，将所述电路板50布置在所述电池模块201、…204上，并且将所述电路板50的连接触点与所述电池单池100111、…100432的电接头150、155电连接起来。
用于制造电池的方法比如能够包括以下步骤：提供电池组10，提供电池壳体，并且将所述电池组10布置在所述电池壳体中。

Claims (15)

1.用于电池组（10）的电池模块壳体（2001、…2004），其特征在于：
-在所述电池模块壳体（2001、…2004）中能够布置多个电池单池（100111、…100432），所述电池单池分别包括大壁面（1201、1202）以及小壁面（1301、1302），所述小壁面的面积小于所述大壁面（1201、1202）的面积，其中能够与所述电池组（10）的外侧面相邻地布置的电池单池（100119、100129、100132、100142、100219、100229、100232、100242、100319、100329、100332、100342、100419、100432）能够如此定向，使得其大壁面（1201、1202）沿着所述外侧面伸展，以便作用于所述外侧面之一的力首先能够由所述大壁面（1201、1202）之一来承受。
2. 按权利要求1所述的电池模块壳体（2001、…2004），包括：
-多个用于接纳所述多个电池单池（100111、…100432）的电池单池室（25011、…25042），或者
-用于接纳用于对所述多个电池单池（100111、…100432）进行监控或者控制的机构（3104、3204、33041、33042、34041、34042）的接纳机构或者接纳室。
3.按权利要求2所述的电池模块壳体（2001、…2004），其中：
-所述用于进行监控或者控制的机构（3104、3204、33041、33042、34041、34042）构造为电池分开机构，
-所述电池分开机构包括第一功率开关（33041）和第二功率开关（33042），或者
-所述第一功率开关（33041）和所述第二功率开关（33042）能够相对于彼此直角地布置，使得其能够通过起作用的力来不一样地受到影响。
4.用于电池组（10）的电池模块（201、…204），其特征在于：
-多个电池单池（100111、…100432），所述多个电池单池分别包括大壁面（1201、1202）以及小壁面（1301、1302），所述小壁面的面积小于所述大壁面（1201、1202）的面积，其中能够与所述电池组（10）的外侧面相邻地布置的电池单池（100119、100129、100132、100142、100219、100229、100232、100242、100319、100329、100332、100342、100419、100432）如此定向，使得其大壁面（1201、1202）沿着所述外侧面伸展，以便作用于所述外侧面之一的力首先能够由所述大壁面（1201、1202）之一来承受。
5.按权利要求4所述的电池模块（201、…204），包括：
-用于对所述多个电池单池（100111、…100432）进行监控或者控制的机构（3104、3204、33041、33042、34041、34042）。
6.按权利要求5所述的电池模块（201、…204），其中：
-所述用于进行监控或者控制的机构（3104、3204、33041、33042、34041、34042）构造为电池分开机构，
-所述电池分开机构包括第一功率开关（33041）和第二功率开关（33042），或者
-所述第一功率开关（33041）和所述第二功率开关（33042）相对于彼此直角地布置，使得其能够通过起作用的力不一样地受到影响。
7. 电池组（10），包括：
-按权利要求1到3中任一项所述的电池模块壳体（2001、…2004），或者
-按权利要求4到6中任一项所述的电池模块（201、…204）。
8. 电池，包括：
-按权利要求1到3中任一项所述的电池模块壳体（2001、…2004），或者
-按权利要求4到6中任一项所述的电池模块（201、…204），或者
-按权利要求7所述的电池组（10）。
9.运输工具，包括：
-按权利要求1到3中任一项所述的电池模块壳体（2001、…2004），
-按权利要求4到6中任一项所述的电池模块（201、…204），
-按权利要求7所述的电池组（10），或者
-按权利要求8所述的电池。
10.用于制造用于电池组（10）的电池模块（201、…204）的方法，其特征在于：
-提供电池模块壳体（2001、…2004），
-提供多个电池单池（100111、…100432），所述电池单池分别包括大壁面（1201、1202）和小壁面（1301、1302），所述小壁面的面积小于所述大壁面（1201、1202）的面积，并且
-将所述电池单池（100111、…100432）布置在所述电池模块壳体（2001、…2004）中，其中与所述电池组（10）的外侧面相邻地布置的电池单池（100119、100129、100132、100142、100219、100229、100232、100242、100319、100329、100332、100342、100419、100432）如此定向，使得其大壁面（1201、1202）沿着所述外侧面伸展，以便作用于所述外侧面之一的力首先能够由所述大壁面（1201、1202）之一来承受。
11. 按权利要求10所述的方法，此外包括以下步骤：
-提供用于对电池单池（100111、…100432）进行监控或者控制的机构（3104、3204、33041、33042、34041、34042），并且
-将所述进行监控或者控制的机构（3104、3204、33041、33042、34041、34042）布置在所述电池模块壳体（2004）中。
12.按权利要求11所述的方法，其中：
-所述用于进行监控或者控制的机构（3104、3204、33041、33042、34041、34042）构造为电池分开机构，
-所述电池分开机构包括第一功率开关（33041）和第二功率开关（33042），或者
-所述第一功率开关（33041）和所述第二功率开关（33042）相对于彼此直角地布置，使得其能够通过起作用的力不一样地受到影响。
13.用于制造电池组（10）的方法，其特征在于：
-提供按权利要求4到6中任一项所述的电池模块（201、…204），
-提供防护框架（400），并且
-将所述电池模块（201、…204）布置在所述防护框架（400）中。
14.用于制造按权利要求13所述的电池组（10）的方法，此外包括以下步骤：
-提供电路板（50），
-将所述电路板（50）布置在所述电池模块（201、…204）上，并且
-将所述电路板（50）的连接触点与所述电池单池（100111、…100432）的电接头（150、155）电连接起来。
15.用于制造电池的方法，其特征在于，
-提供按权利要求7所述的电池组（10），
-提供电池壳体，并且
-将所述电池组（10）布置在所述电池壳体中。
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