CN108574065A - 用于高压能量存储器的电池模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池模块(2)，其至少包括电池模块壳体(6)以及由电池模块壳体(6)所容纳的多个电池单元(7)。电池模块壳体(6)具有用于容纳电池单元的主体部件(8)并且具有至少一个附加部件(9)。主体部件(8)具有一体式设计且从四面围绕电池单元。附加部件(9)具有凹部(10)，接收用于温度控制的介质。通过将附加部件(9)连接至主体部件(8)来封闭凹部以形成介质运载管道(11)。主体部件(8)在背向的端侧上具有开放式设计，且电池单元(7)至少基本上被布置在由主体部件所围绕的空间内。这通过在电池模块壳体结构方面的特别简单的构型以及简单的生产，确保由电池模块壳体容纳的电池单元的有效冷却。

Description

用于高压能量存储器的电池模块
技术领域
本发明涉及一种用于可电力驱动的车辆的高压能量存储器的电池模块。
背景技术
用于可电力驱动的车辆的高压能量存储器需要有效的冷却装置。
已知的是，为了冷却大型的底板电池使用呈薄壁的挤出型材形式的冷却管道。所述冷却管道生产复杂且昂贵。此外，这些冷却管道必须被压制和/或粘附地连结到隔板或电池模块上。这导致非最佳的冷却效果，因为冷却介质仅经由冷却管道的壁和粘附膜到达隔板或电池模块。
EP 2 908 377A1披露了一种具有专利权利要求1的前序部分的特征的电池模块。所述电池模块具有用于容纳多个电池单元的下部电池模块壳体。该电池模块壳体在底座的区域中在其底侧具有平坦的设计。在顶侧设置了额外设置的板，该板具有凹部，这些凹部接收用于温度控制的介质。电池模块壳体被放置在所述电池模块壳体的底座区域中的板上。当板连接至电池模块壳体时，板中的凹部被封闭以形成介质运载管道。
DE 10 2009 040 814 A1描述了一种用于车辆的能量储存器的固持器。在此，具有暴露的冷却管道的冷却板被连接至固持单元，其结果是冷却管道封闭。
发明内容
本发明的目的是开发从EP 2 908 377 A1已知的电池模块，使得通过该电池模块壳体的结构上的特别简单的构型以及简单的生产来实现由该电池模块壳体容纳的这些电池单元的有效冷却。
该目的是通过具有下述1的特征的电池模块和下述26的特征的高压能量存储器来实现的。下述2-25为本发明的优选技术方案：
1.一种电池模块，该电池模块至少包括电池模块壳体以及由该电池模块壳体所容纳的多个电池单元，其中该电池模块壳体具有用于容纳这些电池单元的主体部件、并且具有至少一个附加部件，其中该主体部件具有一体式设计、并且从四面围绕这些电池单元，并且该附加部件具有多个凹部，这些凹部接收用于温度控制的介质，其中通过将该附加部件连接至该主体部件来封闭这些凹部，以形成多个介质运载管道，其特征在于，该主体部件在背向的端侧上具有开放式设计，并且这些电池单元至少基本上被布置在由该主体部件围绕的空间内。
2.如上述1所述的电池模块，其特征在于，该主体部件具有多个负载路径。
3.如上述1和2所述的电池模块，其特征在于，该主体部件的负载路径形成壁相比于该主体部件的非负载路径形成壁具有增加的壁厚度。
4.如上述1、2、或3所述的电池模块，其特征在于，该附加部件相比于该主体部件具有更低的热导率、尤其是相比于该主体部件具有显著更低的热导率。
5.如上述1至4之一所述的电池模块，其特征在于，该附加部件被整合到该主体部件中，其方式为：该主体部件的壁厚度在该附加部件的区域中减小，并且在该附加部件的无管道区域中，所述附加部件的壁厚度与该主体部件的厚度的减小相对应。
6.如上述1至5之一所述的电池模块，其特征在于，该主体部件不具有用于接收该介质的任何凹部。
7.如上述1至6之一所述的电池模块，其特征在于，该主体部件由轻金属构成、优选地由铝、或铝合金构成。
8.如上述1至7之一所述的电池模块，其特征在于，该主体部件是挤出型部件。
9.如上述1至8之一所述的电池模块，其特征在于，该电池模块壳体具有侧向壁部分、上壁部分、下壁部分，其中该主体部件形成这些壁部分。
10.如上述1至9之一所述的电池模块，其特征在于，该主体部件将该电池模块的内部空间与用于温度控制的介质分离，这些电池单元被布置在该内部空间中，其中该主体部件是热导体。
11.如上述1至10之一所述的电池模块，其特征在于，该附加部件由轻金属构成、优选地由铝或镁、或者铝合金或镁合金构成。
12.如上述11所述的电池模块，其特征为，借助于冲压、冷挤压、锻造、深拉、铣削、或铸造来生产该主体部件和/或附加部件。
13.如上述1至10之一所述的电池模块，其特征在于，该附加部件由塑料、或纤维增强塑料构成。
14.如上述13所述的电池模块，其特征为，借助于压制、注塑成型、或再成形来生产该附加部件。
15.如上述1至14中的一项或多项所述的电池模块，其特征在于，该附加部件具有在流动和温度控制方面优化的管道几何形状、并且具有偏转部。
16.如上述1至15之一所述的电池模块，其特征在于，温度控制介质的流入和流出被布置在该电池模块的相同侧或相反侧。
17.如上述1至16中的一项或多项所述的电池模块，其特征在于，该主体部件和该附加部件以材料配合的方式和/或以微型的形配合的方式连接。
18.如上述1至17中的一项或多项所述的电池模块，其特征在于，该主体部件和该附加部件彼此焊接和/或彼此粘附地连结。
19.如上述18所述的电池模块，其特征在于，该主体部件和该额外部件借助于膜式粘合剂或糊状粘合剂或可喷射的粘合剂来彼此粘附地连结。
20.如上述18或19所述的电池模块，其特征在于，该粘合剂是弹性体、或具体是环氧树脂的热固体、或热塑性塑料。
21.如上述1至20中的一项或多项所述的电池模块，其特征在于，该电池模块壳体在该电池模块的一个或两个侧向壁部分的区域具有管道。
22.如上述1至21中的一项或多项所述的电池模块，其特征在于，该电池模块壳体在上壁部分和/或下壁部分的区域具有这些管道。
23.如上述1至22中的一项或多项所述的电池模块，其特征在于，该电池模块壳体借助于分离的端板来封闭、具体借助于被布置在该电池模块壳体的背向的端侧的区域中的端板来封闭，以便形成整个长方形本体。
24.如上述23所述的电池模块，其特征在于，用于这些管道的连接部和/或偏转部被整合到这些端板中。
25.如上述1至24之一所述的电池模块，其特征在于，该电池模块壳体具有作为用于温度控制的介质的水、水/乙二醇混合物、蒸发冷却剂、或油。
26.一种用于能电力驱动的车辆的高压能量存储器，该高压能量存储器包括用于容纳多个电池模块的电池箱，其中这些电池模块如上述1至25中的一项或多项所述进行设计。
因此，在电池模块的情况下，电池模块壳体包括用于容纳多个电池单元的主体部件以及具有凹部的附加部件，这些凹部接收用于温度控制的介质。在此，通过将附加部件连接至主体部件来封闭这些凹部，以形成介质运载管道。主体部件具有一体式设计并且从四面围绕电池单元。该主体部件在背向的(abgewandten)侧面上具有开放式设计，并且这些电池单元至少基本上被布置在由主体部件围绕的空间内。因此，由于附加部件被布置在主体部件的周围侧上，因此通过电池模块壳体的简单构型确保了特别良好的温度控制。
本发明的改进是上述2-25的主题。
因此，被认为特别有利的是，附加部件具有低热导率、尤其是相比于主体部件具有显著更低的热导率。因此，电池单元产生的热量借助于主体部件以特别有效的方式被耗散。
被认为特别有利的是，附加部件被整合到主体部件中。具体地，这种情况执行的方式为：主体部件的壁厚度在附加部件区域中被减小，并且附加部件的壁厚度在所述附加部件的无管道区域中与该主体部件的厚度的减小相对应。
主体部件优选地不具有用于接收介质的任何凹部。这允许以特别简单的方式来生产主体部件。
主体部件具体由轻金属构成。所述轻金属优选地是铝或铝合金。
具体地，提供的是主体部件为挤出型材。相应地，能以简单的且有成本效益的方式来生产该主体部件。
在优选实施例中提供的是，电池模块具有侧向壁部分、上壁部分、和下壁部分，其中主体部件形成这些壁部分。
具体地，提供的是主体部件将电池模块的内部空间与用于温度控制的介质分离，电池单元被布置在该内部空间中。在此，该主体部件是热导体。
该附加部件优选由轻金属构成。所述轻金属具体是铝或镁、或铝合金或镁合金。
如果主体部件和/或附加部件由金属构成，则具体地借助于冲压、冷挤压、锻造、深拉、铣削、或铸造来生产相应的部件。
作为替代方案，附加部件例如由塑料或纤维增强塑料构成。在这种材料选择的情况下，具体地借助于压制、注塑成型、或再成形来生产附加部件。
附加部件优选地被配置的方式为，该附加部件具有在流动和温度控制方面是优化的管道几何形状、并且具有偏转部。原则上，管道可以被设置成不发生偏转，并且因此温度控制介质的流入和流出被布置在电池模块的相对侧。作为替代性方案，提供的是温度控制介质的流入和流出被布置在电池模块的相同侧。具体地，附加部件中的偏转部允许温度控制介质偏转180°，使得可以以简单的方式在电池模块的相同侧实现所述流入和流出的布置。
可以以不同方式将主体部件与附加部件连接：通过举例，主体部件和附加部件可以以材料配合的方式和/或以微型的形配合的方式连接。主体部件和附加部件可以彼此焊接和/或彼此粘附地连结。具体地，可以借助于膜式粘合剂、具体是糊状粘合剂或可喷射的粘合剂来将主体部件和附加部件彼此粘附地连结。粘合剂优选地是弹性体、或具体是环氧树脂的热固体、或热塑性塑料。
根据本发明的一个优选实施例，电池模块壳体在电池模块壳体的一个壁部分或两个侧向壁部分中具有管道。在替代地优选实施例中，电池模块壳体在电池模块壳体的上壁部分和/或下壁部分中具有管道。
被认为特别有利的是，借助于分离的端板来封闭电池模块壳体。这个构型允许电池模块壳体的特别简单的构型和生产，而无需端侧封闭部件来生产该电池模块壳体，其中在这种情况下，主体部件的背向的端侧的区域的封闭是由分离的端板来执行。具体提供的是，电池模块壳体借助于被布置在该电池模块壳体的背向的端侧的区域中的端板而被封闭，以便形成整个长方形本体。
被认为特别有利的是，用于管道的连接部和/或偏转部被整合到端板中。
电池模块壳体具有作为用于温度控制的介质，例如水、水/乙二醇混合物、蒸发冷却剂、油、或另一种液体。
具体地在高压能量存储器中使用了电池模块、具体是关于上述发展而限定的这种电池模块。可电力驱动的车辆的所述高压能量存储器具体包括电池箱以及被电池箱容纳的多个电池模块。
根据本发明的电池模块的构型以及相应的高压能量存储器的具体优点是：冷却效率提高、功能整合性、重量和成本降低、以及小的空间需求。
附图说明
上述2-25、附图以及在附图中示出的优选示例性实施例的描述显现了本发明的进一步的特征，而不限于所述示例性实施例。
在附图中：
图1示出了具有电池箱和各种不同电池模块的高压能量存储器的分解图示，这些电池模块被所述电池箱围绕和容纳，
图2示出了根据图3的线II-II的电池模块的第一示例性实施例的截面图示，其中温度控制被侧向整合在电池模块壳体中，
图3示出了根据图2的线III-III的所述电池模块的截面图示，
图4示出了根据图5的线IV-IV的电池模块的第二示例性实施例的截面图示，其中温度控制被侧向整合在电池模块壳体中，
图5示出了根据图4的线V-V的所述电池模块的截面图示，
图6示出了根据图7的线VI-VI的电池模块的第三示例性实施例的截面图示，其中温度控制被侧向整合在电池模块壳体中，
图7示出了根据图6的线VII-VII的所述电池模块的截面图示，
图8示出了根据图8的线IX-IX的电池模块的第四示例性实施例的截面图示，其中温度控制被侧向整合在电池模块壳体中，
图9示出了根据图8的线IX-IX的所述电池模块的截面图示。
具体实施方式
图1示出了用于能电力驱动的车辆的高压能量存储器1。高压能量存储器1具有电池箱以及被所述电池箱容纳的多个电池模块2。电池箱具有中央电池框架结构3、并且还具有电池壳体盖4、和电池壳体底座5。当电池壳体底座5连接至电池框架结构3时，这一布置容纳电池模块2。该布置然后借助于电池壳体盖4被封闭。所述附图示出了被电池箱所容纳的八个电池模块2。所述电池模块2具有相同的设计。每个电池模块2至少包括电池模块壳体6以及被电池模块壳体6所围绕/容纳的多个电池单元7(在所述图1中未展示)。
图2至图9展示了电池模块壳体6的四个不同的优选示例性实施例的电池模块2。在所述电池模块中，相应的电池模块壳体6具有用于容纳多个电池单元7(尤其是在所述附图中展示的七个电池单元7)的主体部件8、以及至少一个附加部件9。所述附加部件9具有多个凹部10，这些凹部接收用于温度控制的介质。通过将附加部件9连接至主体部件8来封闭这些凹部10，以形成介质运载管道11。主体部件8具有一体式设计并且从四面围绕电池单元7。主体部件8至少在围绕电池单元7的四面中的一个面的区域中具有附加部件9。
附加部件9相比于主体部件8具有显著更低的热导率。附加部件9被整合到主体部件8中，其方式为：主体部件8的壁厚度在附加部件9的区域中被减小，并且附加部件9的壁厚度在所述附加部件的无管道区域中与主体部件8的厚度的减小相对应。
主体部件8不具有用于接收介质的任何凹部。
主体部件8由轻金属(具体是铝)构成、并且被设计为挤出型部件。
因此，电池模块壳体6具有两个侧向壁部分12、13、上壁部分14、和下壁部分15，其中主体部件8形成这些壁部分。
附加部件9由轻金属构成、优选地由铝构成。就像主体部件8一样，优选地借助于冲压、冷挤压、锻造、深拉、铣削、或铸造来生产所述附加部件。
替代性生产方法同样是有利的，尤其对于附加部件9。如果附加部件9由塑料或纤维增强塑料构成，则认为借助于压制、注塑成型、或成形来生产附加部件9是有利的。
表示为分立的部分的主体部件8和附加部件9优选以材料配合的方式和/或以微型的形配合的方式连接。可以通过彼此焊接和/或彼此粘附地连结来产生这种连接。具体地，主体部件8和附加部件9借助于膜式粘合剂而彼此粘附地连结。所述膜式粘合剂具体是糊状粘合剂或可喷射的粘合剂。粘合剂例如是弹性体、或热固物(具体是环氧树脂)、或热塑性塑料。
在下文中将对四个优选的示例性实施例进行更加详细的说明：
在根据图2和图3的第一示例性实施例中展示了电池模块2，其中电池模块壳体6被设计成在两侧具有整合的温度控制。所述附图示出了矩形的轮廓截面，该轮廓截面具有两个侧向壁部分12、13、上壁部分14、和下壁部分15。这些壁部分被设计成具有大致相同的壁厚度。但是，在壁部分12和13的区域中分别提供了凹部16，该凹部用于***与所述凹部相关联的附加部件9，如从电池模块壳体6的外部可见。相应的附加部件9在主侧上具有多个凹部10(具体是八个凹部10)，这些凹部被布置成相对于彼此平行、并且在附加部件9的整个长度上水平地延伸、并且总而言之在主体部件8的整个长度上延伸。如果相应的附加部件9(其凹部10面对相关联的壁部分12或13)被***主体部件8的相关联的凹部16中，通过连接主体部件8和附加部件9来封闭附加部件9的凹部10，以便形成介质运载管道11。
八个管道11分别被布置在侧向壁部分12或13的区域中。由于这些管道11被设置在侧向壁部分12、13的区域中，因此这些侧向壁部分相比于沿相应的壁部分12、13的宽度方向而言各自在竖直方向具有显著更大的范围。
侧向壁部分12、13沿竖直方向的范围小于壁部分14、15沿宽度方向的范围。所述沿竖直方向的范围大致为沿宽度方向的范围一半。
如在图3的图示中可以看到，电池模块壳体6或主体部件8借助于在背向的端侧的区域中的分离的端板17、18来封闭，并且这些部分因此形成长方形装置。
两个连接部19被整合到端板17中，其中一个连接部用于供应相对较冷的介质，并且这种随后被加热的介质穿过另一个连接部19被排出。另一个端板18具有用于使介质偏转180°的偏转部20。
所提供的介质例如是水、水/乙二醇混合物、蒸发冷却剂、油、或另一种液体。
在根据图4和图5的第二示例性实施例的情况下，两个附加部件9同样被设置在电池模块壳体6的侧向壁部分12、13或主体部件8的区域中。然而，相应的壁部分12或13在其外侧不具有用于容纳附加部件9的凹部16、但是在其内侧具有用于容纳附加部件9的凹部16。所述端板17和18同样被提供在这个示例性实施例中、并且还被提供在下文中所讨论的另外的示例性实施例中。
在根据图6和图7的第三示例性实施例的情况下，附加部件9仅在所述电池模块壳体的下壁部分15的区域与电池模块壳体6相关联。电池模块壳体6在壁部分15的区域外侧具有凹部16，使得根据第一示例性实施例从外侧装配附加部件9。附加部件9具有十个凹部10。
根据图8和图9的第四示例性实施例与根据第三示例性实施例的区别在于，根据与下壁部分相关联的附加部件9的布置，在上壁部分14的区域中设置了与电池模块壳体6相连接的另一个附加部件9。就像下部的附加部件9，这个附加部件9从外侧被***电池模块壳体6的相关联的凹部16中、并且与电池模块壳体6固定地连接。
因此，所有实施例允许单个热优化的管道几何形状。介质的偏转是可能的。端板的简单变型可以导致介质不发生偏转。
参考符号列表
1 高压能量存储器
2 电池模块
3 电池框架结构
4 电池壳体盖
5 电池壳体底座
6 电池模块壳体
7 电池单元
8 主体部件
9 附加部件
10 凹部
11 管道
12 侧向壁部分
13 侧向壁部分
14 上壁部分
15 下壁部分
16 凹部
17 端板
18 端板
19 连接部
20 偏转部

Claims (26)

1.一种电池模块(2)，该电池模块至少包括电池模块壳体(6)以及由该电池模块壳体(6)所容纳的多个电池单元(7)，其中该电池模块壳体(6)具有用于容纳这些电池单元(7)的主体部件(8)、并且具有至少一个附加部件(9)，其中该主体部件(8)具有一体式设计、并且从四面围绕这些电池单元(7)，并且该附加部件(9)具有多个凹部(10)，这些凹部接收用于温度控制的介质，其中通过将该附加部件(9)连接至该主体部件(8)来封闭这些凹部(10)，以形成多个介质运载管道(11)，其特征在于，该主体部件(8)在背向的端侧上具有开放式设计，并且这些电池单元(7)至少基本上被布置在由该主体部件(8)围绕的空间内。
2.如权利要求1所述的电池模块，其特征在于，该主体部件(8)具有多个负载路径。
3.如权利要求2所述的电池模块，其特征在于，该主体部件(8)的负载路径形成壁相比于该主体部件(8)的非负载路径形成壁具有增加的壁厚度。
4.如权利要求1、2、或3所述的电池模块，其特征在于，该附加部件(9)相比于该主体部件(8)具有更低的热导率、尤其是相比于该主体部件(8)具有显著更低的热导率。
5.如权利要求1至3之一所述的电池模块，其特征在于，该附加部件(9)被整合到该主体部件(8)中，其方式为：该主体部件(8)的壁厚度在该附加部件(9)的区域中减小，并且在该附加部件(9)的无管道区域中，所述附加部件的壁厚度与该主体部件(8)的厚度的减小相对应。
6.如权利要求1至3之一所述的电池模块，其特征在于，该主体部件(8)不具有用于接收该介质的任何凹部。
7.如权利要求1至3之一所述的电池模块，其特征在于，该主体部件(8)由轻金属构成、优选地由铝、或铝合金构成。
8.如权利要求1至3之一所述的电池模块，其特征在于，该主体部件(8)是挤出型部件。
9.如权利要求1至3之一所述的电池模块，其特征在于，该电池模块壳体(6)具有侧向壁部分(12、13)、上壁部分(14)、下壁部分(15)，其中该主体部件(8)形成这些壁部分。
10.如权利要求1至3之一所述的电池模块，其特征在于，该主体部件(8)将该电池模块(2)的内部空间与用于温度控制的介质分离，这些电池单元(7)被布置在该内部空间中，其中该主体部件(8)是热导体。
11.如权利要求1至3之一所述的电池模块，其特征在于，该附加部件(9)由轻金属构成、优选地由铝或镁、或者铝合金或镁合金构成。
12.如权利要求11所述的电池模块，其特征为，借助于冲压、冷挤压、锻造、深拉、铣削、或铸造来生产该主体部件(8)和/或附加部件(9)。
13.如权利要求1至3之一所述的电池模块，其特征在于，该附加部件(9)由塑料、或纤维增强塑料构成。
14.如权利要求13所述的电池模块，其特征为，借助于压制、注塑成型、或再成形来生产该附加部件(9)。
15.如权利要求1至3中的一项所述的电池模块，其特征在于，该附加部件(9)具有在流动和温度控制方面优化的管道几何形状、并且具有偏转部。
16.如权利要求1至3之一所述的电池模块，其特征在于，温度控制介质的流入和流出被布置在该电池模块(2)的相同侧或相反侧。
17.如权利要求1至3中的一项所述的电池模块，其特征在于，该主体部件(8)和该附加部件(9)以材料配合的方式和/或以微型的形配合的方式连接。
18.如权利要求1至3中的一项所述的电池模块，其特征在于，该主体部件(8)和该附加部件(9)彼此焊接和/或彼此粘附地连结。
19.如权利要求18所述的电池模块，其特征在于，该主体部件(8)和该额外部件(9)借助于膜式粘合剂或糊状粘合剂或可喷射的粘合剂来彼此粘附地连结。
20.如权利要求19所述的电池模块，其特征在于，该粘合剂是弹性体、或具体是环氧树脂的热固体、或热塑性塑料。
21.如权利要求9所述的电池模块，其特征在于，该电池模块壳体(6)在该电池模块(2)的一个或两个侧向壁部分(12，13)的区域具有管道(11)。
22.如权利要求9所述的电池模块，其特征在于，该电池模块壳体(6)在上壁部分(14)和/或下壁部分(15)的区域具有这些管道(11)。
23.如权利要求1至3中的一项所述的电池模块，其特征在于，该电池模块壳体(6)借助于分离的端板(17，18)来封闭、具体借助于被布置在该电池模块壳体(6)的背向的端侧的区域中的端板(17，18)来封闭，以便形成整个长方形本体。
24.如权利要求23所述的电池模块，其特征在于，用于这些管道(11)的连接部(19)和/或偏转部(20)被整合到这些端板(17，18)中。
25.如权利要求1至3之一所述的电池模块，其特征在于，该电池模块壳体(6)具有作为用于温度控制的介质的水、水/乙二醇混合物、蒸发冷却剂、或油。
26.一种用于能电力驱动的车辆的高压能量存储器(1)，该高压能量存储器包括用于容纳多个电池模块(2)的电池箱(3，4，5)，其中这些电池模块如权利要求1至25中的任一项所述进行设计。
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