CN111048711B - 电池模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池模块(100)，其具有：多个单电池(101)和用于支撑和连接单电池(101)的承载板(10)，其中，承载板(10)具有多个杯形的单电池壳体(11)，单电池(101)容纳在单电池壳体中，并且其中，单电池壳体(11)与承载板(10)一体式地构造。为此，根据本发明设置了用于调温单电池(101)的通道结构(12)，其中，通道结构(12)具有至少一个与多个单电池壳体(11)共用的壁(W)。

Description

电池模块
技术领域
本发明涉及一种根据本发明的电池模块。此外，本发明涉及一种根据本发明的相应的模块化构建的电池。
背景技术
如下电池模块是已知的，该电池模块具有多个布置在承载板上的单电池。单电池在此可以通过承载板冷却。然而不能够实现对单电池的满意的冷却。此外，单电池可以通过可以布置在承载板的底部中的冷却蛇管冷却，如文献DE 10 2008 059 967A1示出的那样。在冷却单电池时，电池的壳体必须与冷却蛇管热接触地定位。在此，空气可以进入单电池的壳体与冷却蛇管之间，由此破坏热耦合。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，至少部分克服在电池模块中的由现有技术已知的缺点。本发明所要解决的技术问题尤其是在于，提供简单构建并且装备有更好的冷却机构的电池模块。此外，本发明所要解决的技术问题在于，提供更好的模块化构建的可以简单地组装并且具有更好的冷却机构的电池。
根据本发明的技术问题通过根据本发明的电池模块以及通过根据本发明的相应的模块化构建的电池解决。针对各个发明方面公开的特征可以以如下方式相互组合，即关于针对本发明的发明方面的公开内容总是相互参考或可以相互参考。
本发明提供一种电池模块，其具有：多个单电池(或称为蓄电池单池)和用于支撑和连接(或者说电连接)单电池的承载板，其中，承载板具有多个杯形的单电池壳体(所谓的单电池套筒)，单电池(或换言之，单电池卷轴)容纳在单电池壳体中，并且其中，单电池壳体与承载板一体式地(和/或整体地和/或材料统一地)构造。为此，根据本发明设置了用于调温(加热或冷却)单电池的通道结构，其中，通道结构具有至少一个与多个、尤其所有单池壳体共用的壁。
在本发明的范围内，单电池可以构造为圆形单电池，棱柱形单电池或袋形单电池。在本发明的范围内的单电池壳体可以具有圆形的或多边形的、尤其是长方形的或正方形的横截面。在承载板上例如可以设置1-20、1-40、1-80、20-40或40-200个单电池套筒。此外，可以根据应用情况调整单电池的数量。
发明构思在此是，通过单电池的自身的壳体壁实现针对单电池的结构附近(或者说接近结构)的冷却，因为单电池的单电池壳体分别与通道结构的壳体共享一个壁。在此取消从单电池的壳体到通道结构的另一壳体的过渡，该过渡通常仅可以通过缝隙，例如气隙实现。因此可以明显减小在调温单电池时的热量损失。因此，用于(引导通过通道结构的)冷却剂的更小的泵也可以是足够的。
承载板、单电池壳体和通道结构可以有利地实施为单个一体式的以及材料统一的构件，其可以借助增材制造方法、例如3D打印工艺制造。
通道结构可以以回环的形式、构造成用于冷却剂的连续的、自身封闭的延伸形状，从而可以实现单电池的均匀的冷却。通过这种延伸形状平衡冷却剂的加热，从而单电池可以从该效应均匀地获益。此外，通道结构可以附加地划分为两个或更多个用于冷却剂的路径，这也可以用于均匀冷却单电池。此外，也可以适配通道结构的走向(或延伸形状)和结构。因此，例如还可想到通道的双重的回环或者具有更大的通道高度的通道。此外，通道可以在其他单电池布局和单电池数量中也不同地延伸。通道结构可以具有进入开口和排出开口。
单电池通过单电池壳体和承载板电气并联连接。为了向外的或与其他构件的电接触可以设置电极接头。因为承载板是导电的，所以可以借助电极接头建立与另外的电池模块的机械和电连接，以便以简单的方式和方法提供模块化构建的电池。
因此，可以借助本发明提供具有从冷却结构到单电池的更好的热量转移的通道结构，因为它们共享一个壁。可以借助本发明简化电池模块的结构，因为取消了若干单独的冷却设备。因此，此外可以减小已制成的电池模块的结构空间和重量。
此外，本发明可以在电池模块中设置的是，通道结构与单电池壳体一体式地(和/或整体地和/或材料统一地)构造。因此可以实现单个可操作的构件。因此可以简化电池模块的组装，以及减小已制成的电池模块的结构空间和重量。
此外，本发明可以在电池模块中设置的是，通道结构借助增材制造方法与单电池壳体和承载板一起制造。因此可以简单和廉价地、甚至以大批量零件数量实施电池模块的制造。
此外，本发明可以在电池模块中设置的是，通道结构与承载板相间隔地布置。因此可以实现通道结构在单电池上的居中的布置，以便在单电池的高度上使单电池的调温均匀化。
此外，本发明可以在电池模块中设置的是，通道结构在承载板的俯视图中看、波浪形地构造。因此，多个单电池、优选所有单电池可以在热力学上结构接近地连接至通道结构。
此外，在本发明的范围内可想到的是，通道结构在(多个)单电池之间蜿蜒延伸(或者说曲折延伸)。因此可以实现单电池之间的均匀的调温。
此外，本发明可以规定的是，通道结构以垂直于承载板的视线来看构造成带形的。因此，通道结构可以具有一定的通道高度，以便提供针对冷却剂的足够的流动横截面。
此外，本发明可以规定的是，通道结构至少部分在周边侧包围单电池。因此可以提供更大的面积，热量可以在该面积上在冷却剂与单电池之间交换。此外，因此可以在单电池的周边上使单电池的调温均匀化。
此外，本发明可以规定的是，通道结构具有针对冷却剂的连续的自身闭合的延伸形状。换言之，通道结构可以具有单一的或多重的回环，其具有针对冷却剂的连续的自身闭合的延伸形状。因此，可以通过通道结构实现均匀的热量分布。
此外可想到的是，通道结构可以具有两个或更多个用于冷却剂的路径。因此可以通过通道结构进一步均匀化热量分布。
此外，本发明可以在电池模块中设置的是，通道结构具有针对冷却剂的进入开口和排出开口。通过进入开口可以将相应调温单电池的需求的冷却剂导入通道结构中。通过排出开口可以传输出与单电池交换热量的冷却剂。
在本发明的范围内可想到的是，通道结构的进入开口和排出开口朝垂直于承载板的方向来看基本上可以位于一条线上。因此，相应的连接线路可以方便地连接至排出开口和进入开口。
此外，在本发明的范围内可想到的是，通道结构的进入开口和排出开口和承载板的电极接头朝垂直于承载板的方向来看基本上位于一条线上。因此可以方便地达到(或者说触及)电池模块的所有接头。
此外，本发明可以在电池模块中设置的是，承载板和单电池壳体导电地构造。以该方式，单电池可以通过单电池壳体和承载板并联连接。
此外可想到的是，承载板和单电池壳体可以具有电极接头。电极接头可以有利地具有电池模块的极性。可以通过盖元件的相应的电极接头提供电池模块的另一极性，该电极接头可以单独设置用于每个单电池，或者共同设置用于所有单电池。盖元件可以有利地电绝缘地布置在单电池壳体上。
此外，本发明可以在电池模块中设置的是，以孔的形式实施电极接头。因此可以提供简单构造的电极接头。
此外，在本发明的范围内可想到的是，电极接头可以设计用于与另一电池模块的互补的电极接头机械的、尤其是形状配合和/或摩擦配合地连接。以该方式，该电池模块可以以简单的方式和方法与其他的电池模块连接为模块化构建的电池，该电池具有可简单地接通和/或关断的电池模块。
此外，在本发明的范围内可想到的是，承载板具有至少一个导轨，以便将电池模块组装为模块化构建的电池。该导轨可以置入互补的引导件中。因此，可以提供可简单组装的模块化构建的电池，其具有可简单更换的电池模块。
此外，在本发明的范围内可想到的是，承载板的导轨垂直于一条线地延伸，通道结构的进入开口和排出开口和承载板的电极接头位于所述一条线上。因此，即使在使用多个电池模块的情况下，电池模块也可以具有可很好地达到的接头。
此外，本发明可以设置的是，承载板构造用于将电池模块作为插接模块组装为模块化构建的电池。因此，可以提高在将多个电池模块组装为模块化构建的电池时的自由度，电池又可以简单地并且没有大的安装费用地被组装。
此外，在本发明的范围内可想到的是，承载板具有多个用于单电池的容纳部，容纳部嵌入承载板中。因此可以节约承载板的材料，并且单电池可以稳定地容纳在电池模块内。
此外可想到的是，承载板在不承载单电池的部位处具有至少一个留空部。因此也可以节约承载板的材料。
此外，根据本发明的技术问题通过模块化构建的电池解决，电池实施有至少一个电池模块，电池模块可以如上面描述的那样构造。借助根据本发明的电池同样实现在上面结合根据本发明的电池模块描述的相同的优点。在此全面引用这些优点。
模块化构建的电池可以有利地使用在移动应用中，例如交通工具中或使用在静止应用中，例如发电机中。
附图说明
随后利用对本发明的优选实施例的描述根据附图详细示出另外的改进本发明的措施。在此，在权利要求和说明书中提到的特征分别可以单独或以任意的组合对于本发明来说是重要的。在此要注意的是，附图仅具有描述性的特性，并且并不对本发明造成任何形式的局限。其中：
图1示出根据本发明的可能的实施方式的电池模块的示意性的立体图；
图2以俯视图示出根据本发明的可能的实施方式的电池模块的示意图；和
图3示出根据本发明的另外的可能的实施方式的电池模块的示意性的立体图。
在随后的附图中，针对不同的实施方式的相同的技术特征还使用相同的附图标记。
具体实施方式
图1和3示出了根据本发明的电池模块100，其具有多个单电池101和用于支撑和连接(或者说电接线)单电池101的承载板10。承载板10在此具有多个杯形的单电池壳体11(所谓的单电池套筒)，单电池101(例如以单电池卷轴的形式)容纳在单电池壳体中。单电池壳体11在本发明的范围内与承载板10一体式地(和/或整体地和/或材料统一地)构造。在图1中示出根据本发明的用于给单电池101调温的通道结构12，通道结构具有至少一个与多个、优选所有单电池壳体11共用的壁W。该壁W在图3的视图中可很好地看到。
根据本发明，通过通道结构12实现针对单电池101的经由单电池的自身的壳体壁W的结构附近的冷却，单电池壳体11与通道结构12的壳体共享壳体壁W。因此能够实现通道结构12内的冷却剂与单电池101之间的更好的热量转移，并且因此能够实现单电池101的有效的调温。
承载板10、单电池壳体11以及通道结构12有利地可以实施为单个一体式的以及材料统一的构件，其可以借助附加的制造方法、例如3D打印法制造。
通道结构12可以以单一的或多重的回环的形式、构造成用于冷却剂的连续的、自身封闭的延伸形状，从而可以实现单电池101的均匀的冷却。
如图1和3此外示出的那样，通道结构12可以附加地划分为针对冷却剂的两个路径P1、P2。这同样可以用于均匀冷却单电池101。此外，也可以调整通道结构12的走向以及结构和通道高度。如在图1和3中可看到的那样，通道结构12可以具有针对冷却剂的进入开口1和排出开口2。
单电池101通过单电池壳体11和承载板10电气并联连接。为了向外的和/或与其他构件的和/或与其他的电池模块100的电接触，电极接头3(例如形式为孔)可以设置在承载板10上。因为承载板10是导电的，所以可以借助电极接头3建立与另外的电池模块100的电连接，以便以简单的方式和方法提供模块化构建的电池。
如此外从图1和3可看到的那样，通道结构12可以可选地与承载板10相间隔地布置。因此可以实现通道结构12在单电池101的高度上的居中的布置。
此外，图2以承载板10的俯视图示出的是，通道结构12在承载板10的俯视图中看波浪形地构造。因此，多个单电池101、优选所有单电池101可以在热力学上、结构靠近地与通道结构12相连。
此外，图2以承载板10的俯视图示出的是，通道结构12在单电池101之间盘旋，以便能够实现多个、优选所有单电池10的均匀的调温。
此外，从图1和3的立体图可看到的是，通道结构12带形地构造有一定的通道高度，以便提供针对冷却剂的足够的流动横截面。
此外，图2以承载板10的俯视图示出的是，通道结构12至少部分在周边侧包围单电池101，以便提供针对热量传输的增大的面积。
从图1和3的视图此外可看到的是，通道结构12的进入开口1和排出开口2以及必要时承载板10的电极接头3朝垂直于承载板10的方向看基本上位于一条线上。因此可以方便地达到电池模块100的所有接头。
在图1的实施例中，承载板10可以具有至少一个、优选两个导轨5，以便将电池模块100简单和方便地组装为模块化构建的电池。
此外从图1可看到的是，导轨5可以垂直于该线地延伸，通道结构12的进入开口1、排出开口2和必要时承载板10的电极接头3位于该线上。因此，即使在使用多个电池模块100的情况下，电池模块100也可以具有可很好地达到的接头。
因此，电池模块100可以提供为插接模块，其可以简单地并且没有大的安装费用地组装为模块化构建的电池。
此外，在根据图1的实施例中可看到的是，承载板10可以在不承载单电池101的部位处具有至少一个留空部4，以便节约承载板10的材料。
此外从图1和3可看到的是，承载板10可以具有针对单电池101的多个容纳部13，容纳部嵌入承载板10中，并且在承载板10的外部过渡为单电池壳体11，以便节约承载板10的材料，并且将单电池101稳定地容纳在电池模块100内。
实施方式的之前的阐述仅在示例的范围内描述了本发明。显然地，如果在技术上是合理的，本发明的各个特征可以自由相互组合，而不会偏离本发明/权利要求的保护范围。
附图标记清单
100电池模块
101单电池
10承载板
11单电池壳体
12通道结构
13容纳部
1进入开口
2排出开口
3电极接头
4留空部
5导轨
P1路径
P2路径
W共用的壁

Claims (23)

1.一种电池模块(100)，所述电池模块具有：
多个单电池(101)，和
用于支撑和连接单电池(101)的承载板(10)，其中，承载板(10)具有多个杯形的单电池壳体(11)，单电池(101)容纳在所述单电池壳体中，
其中，设置了用于给单电池(101)调温的通道结构(12)，其中，通道结构(12)具有至少一个与多个单电池壳体(11)共用的壁(W)，
其特征在于，
单电池壳体(11)与承载板(10)一体式地构造，
承载板(10)构造用于将电池模块(100)作为插接模块组装为模块化构建的电池，
其中，承载板(10)和单电池壳体(11)构造成导电的，和/或
其中，承载板(10)和单电池壳体(11)具有电极接头(3)，其中，通道结构(12)与承载板(10)相间隔地布置，以及其中，通道结构(12)在承载板(10)的俯视图中看、波浪形地构造，以及其中，通道结构(12)在单电池(101)之间蜿蜒延伸。
2.根据权利要求1所述的电池模块(100)，其特征在于，通道结构(12)与单电池壳体(11)一体式地构造。
3.根据权利要求1所述的电池模块(100)，其特征在于，通道结构(12)借助增材制造方法与单电池壳体(11)和承载板(10)一起制造。
4.根据权利要求2所述的电池模块(100)，其特征在于，通道结构(12)借助增材制造方法与单电池壳体(11)和承载板(10)一起制造。
5.根据权利要求1所述的电池模块(100)，其特征在于，通道结构(12)以垂直于承载板(10)的视角看、带形地构造。
6.根据权利要求1所述的电池模块(100)，其特征在于，通道结构(12)至少部分地在周边侧包围单电池(101)。
7.根据权利要求5所述的电池模块(100)，其特征在于，通道结构(12)至少部分地在周边侧包围单电池(101)。
8.根据权利要求1所述的电池模块(100)，其特征在于，通道结构(12)具有用于冷却剂的连续的自身闭合的延伸形状。
9.根据权利要求1所述的电池模块(100)，其特征在于，通道结构(12)具有用于冷却剂的两个路径(P1、P2)。
10.根据权利要求8所述的电池模块(100)，其特征在于，通道结构(12)具有用于冷却剂的两个路径(P1、P2)。
11.根据权利要求1所述的电池模块(100)，其特征在于，通道结构(12)具有用于冷却剂的进入开口(1)和排出开口(2)。
12.根据权利要求1所述的电池模块(100)，其特征在于，通道结构(12)的进入开口(1)和排出开口(2)朝垂直于承载板(10)的方向看、基本上位于一条线上。
13.根据权利要求11所述的电池模块(100)，其特征在于，通道结构(12)的进入开口(1)和排出开口(2)朝垂直于承载板(10)的方向看、基本上位于一条线上。
14.根据权利要求1所述的电池模块(100)，其特征在于，通道结构(12)的进入开口(1)和排出开口(2)和承载板(10)的电极接头(3)朝垂直于承载板(10)的方向来看基本上位于一条线上。
15.根据权利要求1所述的电池模块(100)，其特征在于，以孔的形式实施电极接头(3)。
16.根据权利要求1所述的电池模块(100)，其特征在于，电极接头(3)设计用于与另一电池模块(100)的互补的电极接头机械连接。
17.根据权利要求15所述的电池模块(100)，其特征在于，电极接头(3)设计用于与另一电池模块(100)的互补的电极接头机械连接。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的电池模块(100)，其特征在于，承载板(10)具有至少一个导轨(5)，用于将电池模块(100)组装为模块化构建的电池。
19.根据权利要求1至17中任一项所述的电池模块(100)，其特征在于，承载板(10)的导轨(5)垂直于一条线地延伸，通道结构(12)的进入开口(1)和排出开口(2)和承载板(10)的电极接头(3)位于所述线上。
20.根据权利要求18所述的电池模块(100)，其特征在于，承载板(10)的导轨(5)垂直于一条线地延伸，通道结构(12)的进入开口(1)和排出开口(2)和承载板(10)的电极接头(3)位于所述线上。
21.根据权利要求1至17中任一项所述的电池模块(100)，其特征在于，承载板(10)具有多个用于单电池(101)的容纳部(13)，所述容纳部嵌入承载板(10)中。
22.根据权利要求1至17中任一项所述的电池模块(100)，其特征在于，承载板(10)在不承载单电池(101)的部位处具有至少一个留空部(4)。
23.一种模块化构建的电池，所述电池具有至少一个根据权利要求1至22中任一项所述的电池模块(100)。
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