CN115939615A - 隔开每两个相邻电芯的电芯隔离装置、电池模块和机动车 - Google Patents

隔开每两个相邻电芯的电芯隔离装置、电池模块和机动车 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于隔开电池模块(10)中的每两个相邻的电芯(20)的电芯隔离装置(30)。电芯隔离装置(30)包括不可压缩的框架单元(37)和由框架单元(37)包围的、可变形的压缩元件(33)。为了包围压缩元件(33)，框架单元(37)包括第一框架元件(31)和第二框架元件(32)，在第一框架元件与第二框架元件之间布置有具有预定的边缘区域(34)的压缩元件(33)。

Description

隔开每两个相邻电芯的电芯隔离装置、电池模块和机动车
技术领域
本发明涉及一种用于隔开电池模块中的每两个相邻的电芯的电芯隔离 装置。电芯隔离装置包括不可压缩的框架单元，该框架单元设计用于，在 电芯隔离装置布置在电池模块中的两个相邻的电芯之间的状态中时承受在 预定的使用条件下存在的机械负载力。此外，电芯隔离装置包括由框架单 元包围的、可变形的压缩元件，该压缩元件设计用于，在布置好的状态下， 一方面吸收相邻的电芯中的至少一个电芯的机械负载力，并且另一方面使 两个相邻的电芯热绝缘。本发明还涉及一种电池模块，该电池模块具有多 个电芯和多个相应的电芯隔离装置，电芯与电芯隔离装置沿预定的堆叠方 向分别相互交替地并排布置在电池模块的模块壳体中。最后，本发明还涉 及一种具有至少一个相应的电池模块的机动车。
背景技术
电池模块可以安装在电动运行的机动车中，用以将电能供应给诸如电 机之类的电驱动器和/或车载网络。例如在此，电池模块本身可以形成驱动 电池或高压电池。替代地，电池模块可以适当地与一个或多个其他的电池 模块连接成驱动电池。电池模块包括多个电芯。例如，这些电芯例如设计 为伽伐尼电芯或电化学电芯。蓄电池电芯或二次电池可以作为电芯安装在 机动车中。取决于电化学或电池技术，电芯中的每个可以通过活性材料的 化学反应以电压或电流的形式提供电能。
电芯可以以合适的方式相互电连接以形成电池模块。此外，电芯可以 使用或布置在电池模块的模块壳体中。为此，可以将电芯中的每两个彼此 相邻或并排地堆叠。在布置在模块壳体中时，相应可以在两个相邻的电芯 之间布置电芯隔离装置或电芯间隙分离元件。这意味着，多个电芯和多个 电芯隔离装置可以相应交替地沿预定的堆叠方向并排或相邻地布置或堆叠 在壳体中。在此，电芯和电芯隔离装置形成所谓的堆叠复合件。
一方面，电芯隔离装置可以用于相邻的电芯的热绝缘。这意味着，可 以防止相邻的电芯之间进行传热。由此可以避免，如果其中一个电芯过热， 并且例如具有热失控(thermal runaway)，那么其余的电芯也在连锁反应 中过热或热失控。另一方面，电芯隔离装置可以吸收或补偿电芯的膨胀力、 即所谓的膨胀(Swelling)。膨胀是指在常规的运行中电芯沿堆叠方向的体 积增加和/或体积减少。通常区分由于老化过程导致的长期膨胀与在电芯的 充电或放电时的短期膨胀。为了形成由电芯隔离装置和电芯构成的堆叠复 合件，可以在生产或制造时沿堆叠方向挤压堆叠复合件并且将其压入到期 望的壳体中。在挤压中，堆叠复合件的构件被压紧，并且电芯隔离装置因 此可以用于对电芯进行预紧，由此，预紧力可以抵消膨胀。
对于电芯隔离装置，已知不同的设计可能性。根据一个设计可能性， 电芯隔离装置可以由弹性的或可变形的材料形成。
为此，例如由DE 10 2011 116 777 A1已知一种具有弹性的或可变形的 间隔保持件的电池组，该间隔保持件布置在电池组的两个电芯之间。间隔 保持件在电池组的运行期间反作用于电芯的不期望的运动。
在这种弹性的间隔保持件中产生以下缺点，即在生产中的挤压期间可 以任意形成电芯之间的距离。挤压要么力受控地、要么路径受控地进行。 因此，电芯相互之间的间距可以变化并且具有公差。因此，对于单个电芯 来说，在沿堆叠方向组装在壳体中时，不存在明确的定位。
根据另一设计可能性，电芯隔离装置可以由刚性的或不可压缩的材料 形成。
为此，例如由DE 10 2011 109 247 A1公开了一种子模块作为电芯块的 一部分。子模块包括棱柱形的电芯和用作隔板或间隔保持件的框架。多个 这样的子模块组合在电芯块中。
电芯在壳体中的明确的或固定的位置可以通过隔板来确定。然而，隔 板不适于吸收或补偿膨胀时的膨胀力。由此，堆叠复合件中的电芯可能更 快地老化，并且电池模块的使用寿命降低。
另一个设计可能性在于，由弹性的和刚性的材料组合地形成电芯隔离 装置。
为此，DE 10 2019 211 253 A1公开了一种具有多个相邻的电芯的电池 模块。间隔保持元件分别安装在两个相邻的电芯之间的间隙中。间隔保持 元件可以由刚性的材料形成，该材料在电芯膨胀时不变形。可变形的补偿 元件可以布置在由框架元件形成的内部空间中。该补偿元件是可压缩的， 并且因此可以吸收膨胀力。
发明内容
本发明的目的是，提供一种改进的在用于电芯隔离装置的框架单元中 包围补偿元件的可能性。
该目的通过独立权利要求的主题来实现。本发明的有利的扩展方案由 从属权利要求、说明书和附图公开。
本发明涉及一种用于隔开电池模块中的每两个相邻的电芯的电芯隔离 装置。本发明还涉及一种具有大量电芯和大量相应的电芯隔离装置的电池 模块。电芯和电芯隔离装置在此分别交替地沿预定的堆叠方向并排地布置、 即相邻地布置在电池模块的模块壳体中。电芯隔离装置和电芯因此可以形 成堆叠复合件。
此外，本发明还涉及一种具有至少一个相应的电池模块的机动车。电 池模块例如可以用于运行机动车的电驱动器和/或车载网络。为此例如，多 个这样的电池模块可以组合在驱动电池中。机动车例如设计为汽车，尤其 是乘用车或货车，或者设计为轿车或摩托车。
根据本发明的电芯隔离装置包括不可压缩的框架单元，该框架单元设 计用于，在电芯隔离装置布置在电池模块中的两个相邻的电芯之间的状态 中时承受在预定的使用条件下存在的机械负载力。这意味着电芯隔离装置 可以承受预定的机械负载。
例如在电池模块的常规使用情况下存在使用条件。例如，常规使用可 以是电池模块在充电或放电运行下的运行。这意味着，常规的使用可以是 预定的电池运行或电池模块的运行模式。机械负载相应地例如可以是电芯 的在上述的膨胀时出现的膨胀力。常规的使用例如也可以存在于电池模块 的制造过程或生产过程中。这意味着，例如，电芯和电芯隔离装置被挤压 成堆叠复合件，并且被装入模块壳体中。相应地，机械负载例如可以是在 开头所描述的挤压成堆叠复合件中或由于挤压成堆叠复合件而存在的压紧 力或挤压力。如果带有电池模块的机动车发生事故或碰撞，那么例如可能 不存在预定的使用条件。在该情况下可能的是，作用到电池模块上的机械 负载力过高，使得电芯隔离装置无法承受该机械负载力。
此外，电芯隔离装置包括由框架单元包围的、可变形的压缩元件。压 缩元件设计用于，在布置好的状态下一方面吸收相邻的电芯中的至少一个 的机械负载力。这意味着，在存在机械负载时，压缩元件可以变形。因此， 当框架单元是不可变形的时，压缩元件是可变形的。另一方面，压缩元件 设计用于，使两个相邻的电芯热绝缘。这意味着，压缩元件可以抑制或防 止相邻的电芯之间的传热或热能传递。
为了包围压缩元件，框架单元包括第一框架元件和第二框架元件。第 一框架元件可以被称为保持框架，并且第二框架元件可以被称为封闭框架。 压缩元件利用预定的边缘区域布置在第一框架元件和第二框架元件之间。 换言之，框架元件分别在前侧和后侧、在压缩元件的预定的环绕的边缘区 域中完全或至少部分地围夹压缩元件。压缩元件因此夹持或夹紧在框架元 件之间。
总的来说，电芯隔离装置因此由稳定的或不可压缩的框架和中间区域、 即由框架围夹的内部空间或内部区域中的较软的、可压缩的材料形成。由 此产生的优点是，例如在制造或生产期间，电芯可以以明确定位的方式布 置在模块壳体中。这意味着，相邻的电芯可以在预定的间距中被接合和/ 或挤压。预定的间距由不可压缩的第一框架元件的尺寸预定。此外，还可 以借助框架单元以及通过引入压缩元件同时防止开头所述的膨胀和开头所述的热传播。通过使压缩元件夹紧在框架元件之间，也可以实现压缩元件 在电芯隔离装置中的特别稳定的固定。由此可以避免压缩元件例如在吸收 机械负载力时从框架单元脱离。
为了实现压缩元件的期望的可变形性，压缩元件可以具有带有预定的 弹性值的材料，该弹性值对应于高的机械弹性。例如，变形可以塑性或弹 性地进行。由此例如可以补偿各个相邻的电芯的膨胀力，并且因此可以实 现电芯的膨胀。同时，由此也可以实现堆叠复合件中的电芯在交付状态下、 即例如在制造过程中的预紧。例如，预紧力可以反作用于膨胀。为了能够 特别好地吸收机械负载力，压缩元件可以例如沿所述堆叠方向是可压缩的。 这意味着，压缩元件可以平行于堆叠方向具有最好的压缩特性或具有最高 的可变形性。
附加地，压缩元件还可以具有带有预定的热导率值的材料以提供热绝 缘。该热导率值在此涉及低的导热性，从而可能的是，相邻的电芯之间没 有或最多几乎没有热传输或热流。由此，在过热的情况下，例如在电芯的 热失控(Thermal Runaway)的情况下可以避免热传播、即传热。
为了提供对抗机械负载力的期望阻力，框架单元可以具有带有预定的 强度和/或刚度值的材料。强度和/或刚度值对应于高的机械强度和/或刚度。 因此，在电池模块中的预定的机械负载的情况下，基本上不能够发生框架 单元的机械变形。框架单元因此具有比压缩元件更高的强度或刚度。相反， 压缩元件具有比周围的框架单元更高的弹性。
附加地，框架单元还可以设计用于，使相邻的电芯电绝缘。这意味着， 框架单元可以具有带有预定的电阻值的材料，该电阻值对应于如此高的电 阻，使得在电芯之间基本上不存在电流，或最多存在可忽略的小电流。
本发明还包括产生附加优点的实施方式。
在一个实施方式中，更详细地描述了电芯隔离装置在电池模块中的安 装位置或取向。在此，在布置好的状态下，具有被包围的压缩元件的框架 单元的前侧和后侧是用于相邻电芯的电芯隔离装置的相应贴靠面或安置 面。框架单元的至少一个框架外侧形成电芯隔离装置的侧面。这意味着， 电芯隔离装置可以包括两个对置的贴靠面和至少一个侧面。相邻的电芯中 的一个相应可以以其相应的贴靠面至少部分或完全贴靠在贴靠面的每个 上。这意味着，电芯隔离装置的贴靠面完全覆盖或遮盖相应的电芯的贴靠 面。对置的贴靠面通过至少一个侧面相互连接。这意味着，相应的侧面可 以使贴靠面相互支撑。
在布置好的状态下，相应的侧面可以用于将电芯隔离装置支撑或保持 在模块壳体中。这意味着，相应的侧面可以例如贴靠在模块壳体的壳体壁 上。在布置好的状态下，电芯隔离装置的相应侧面可以与电芯的相应的侧 面平行，即在一个平面中。这意味着，电芯隔离装置的侧面和电芯的侧面 可以至少局部彼此齐平。侧面因此形成用于堆叠复合件的外表面。
根据几何形状，电芯隔离装置和相应还有电芯可以具有一个或多个侧 面。例如，电芯可以设计为所谓的棱柱形的电芯。这意味着，电芯具有大 致矩形的横截面。相应地，电芯隔离装置也可以设计为棱柱形的。电芯隔 离装置例如包括四个侧面，其中，所述侧面中的两个总是形成对置的侧面。
电芯隔离装置的尺寸、尤其是框架单元的尺寸可以适配于电芯的尺寸。 例如，框架单元的型材宽度/轮廓宽度和型材深度/轮廓深度可以适配于所使 用的电芯的尺寸和膨胀特性。在此，型材深度确定了电芯隔离装置(即其 侧面)的深度或宽度。这意味着，型材深度预定了在布置好的状态下的电 芯之间的间距。例如，在棱柱形的电芯中的型材深度可以是两毫米到四毫 米。型材深度可以根据电芯的宽度或深度而变化。
相比之下，型材宽度确定了观察窗、即框架元件所限定的内部空间的 大小。内部空间的尺寸被称为框架单元的围合尺寸(Falzmaβ)。因此， 型材宽度确定了由框架单元所遮盖的贴靠面的比例是多大。例如，型材宽 度可以遮盖贴靠面的2％到20％。因此可以确保，电芯的膨胀主要由压缩 元件吸收。因为电芯在几毫米的范围内的最大变形通常发生在贴靠面区域 的中间。在贴靠面的外边缘或外部区域上，电芯最多在微米范围内变形。 对于典型的棱柱形的电芯，型材宽度例如可以在5毫米到10毫米之间。
在以下实施方式中涉及的是，可以如何设计框架单元以保持压缩元件。
在一个实施方式中，第一框架元件具有容纳空间，该容纳空间设计用 于容纳压缩元件的预定的边缘区域和第二框架元件。第二框架元件在被容 纳在容纳空间中的状态下至少被第一框架元件中的两个侧面包围。换言之， 第一框架元件形成用于第二框架元件的框架或边框。因此，第一框架元件 可以例如完全或部分围夹第二框架元件。容纳空间的表面因此可以利用两 个侧面完全遮盖或覆盖第二框架元件。第二框架元件可以部分由容纳空间 界定。在将压缩元件布置在边缘区域中并且将第二框架元件布置在容纳空 间中时，第一框架元件和第二框架元件例如可以齐平。在交付状态下，压 缩元件例如也可以与框架单元齐平。这意味着，贴靠面分别形成二维平面。
由此产生的优点是，第一框架元件例如可以用于为电池模块中的部件 配备固定装置或间隔保持元件。
为了形成容纳空间，第一框架元件可以在前侧或后侧，即从两个贴靠 面之一的方向，在内部区域中环绕地朝贴靠面的中心点的方向具有凹陷部。 凹陷部可以形成容纳空间。这意味着，第一个框架元件可以具有两个不同 的型材深度区域。第一区域、即外部区域对应于框架单元的型材深度。第 二区域、即内部区域的型材深度比框架单元的型材深度小。在将第二框架 元件和压缩元件布置或容纳在内部区域中时，它们可以填满较小的型材深 度，从而总体上产生框架单元的型材深度。
第一框架元件还可以通过容纳空间确定用于框架单元的型材宽度。相 反，第二框架元件具有较小的型材宽度。第二框架元件在此适配于第一框 架元件的内部区域的尺寸。压缩元件的边缘区域也可以适配于第一框架元 件的内部区域的尺寸。然而，在第一框架元件和第二框架元件的组装好或 布置好的状态下，总体上又产生用于框架单元的型材宽度。
在另一实施方式中，第一框架元件具有至少一个销元件以用于将压缩 元件固定在框架元件之间，并且第二框架元件具有分配给相应的销元件的 至少一个销容纳元件。销元件和销容纳元件可以在常规的固定位置中相互 连接。在预定的边缘区域中，压缩元件还具有至少一个为相应的销元件而 配设的通孔。通孔例如可以是孔洞，该孔洞被加工或引入到边缘区域中。 相应的销元件可以例如完全穿过该通孔。这意味着，压缩元件可以通过通孔串接或插装到销元件上。在此，销元件在穿过状态中可以垂直于贴靠面 地从压缩元件凸出。当然，压缩元件可以在边缘区域中环绕地例如具有多 个这样的通孔。相应地，第一框架元件和第二框架元件也可以具有多个销 元件和销容纳元件。由此产生以下优点，即压缩元件可以特别稳定地固定 在框架元件之间。因此可以防止压缩元件在机械负载下滑动。
例如，销元件可以是凸鼻或具有任意的几何横截面形状的销。例如， 销容纳元件可以实现为穿通开口或容纳凹部或不规则开口。为了将销元件 与相应的销容纳元件相连接，销元件与销容纳元件可以在常规的固定位置 中相互连接或固定。在固定位置中，销元件例如可以***或穿插到销容纳 元件中。该连接例如可以通过插接或卡接来实现。替代地，销元件和销容 纳元件可以被粘贴或焊接或热填缝。例如，销元件可以布置在上述的容纳 空间中。销元件可以垂直于贴靠面地从第一框架元件凸出。相应地，所配 设的销容纳元件可以垂直于贴靠面地加工到第一框架元件中。替代于所描 述的实施方式，第二框架元件例如可以具有前述的销元件，并且第一框架 元件可以具有前述的销容纳元件。
在下面的实施方式中现在涉及，可以如何设计电芯隔离装置以优化在 电池壳体中的定位或固定。
在一个实施方式中，电芯隔离装置的至少一个相应的侧面具有带有至 少一个间隔保持装置的间隔保持结构。因此，间隔保持结构可以包括一个 或多个间隔保持装置。相应的间隔保持装置在此从侧面垂直地凸出。因此， 在电芯隔离装置布置在模块壳体内的状态中，通过间隔保持结构可以保持 与驱动电池的模块壳体或电池壳体的壳体壁的预定的间距。此外，由此也 可以在制造过程中使电芯隔离装置在壳体上的定位变得容易。间隔保持结 构因此可以用作定位辅助。在与电芯形成堆叠复合件时，相应的间隔保持 装置可以例如凸出或超过堆叠复合件的上述的外表面。因此，间隔保持结 构也可以例如在运输中或在生产中用于保护堆叠复合件中的电芯的侧面。
这意味着，电芯隔离装置只能利用间隔保持结构直接贴靠在电池模块 或电池壳体的相应壳体壁上。
例如，间隔保持结构可以被包括在或加工到框架单元中、尤其是第一 框架元件中。侧面可以是电芯隔离装置的底侧，该底侧在布置好的状态下 可以平行于电池模块或电池壳体的壳体底部(作为壳体壁)地取向。附加 地或替代地，侧面可以是电芯隔离装置的壁侧，其在布置好的状态下可以 平行于电池模块或电池壳体的侧壁(作为壳体壁)地取向。
例如，间隔保持装置可以是***部或突出部。这意味着，间隔保持装 置例如可以被称为间隔块。间隔保持装置例如可以具有矩形的横截面。间 隔保持装置可以沿延伸方向、即平行于侧面、例如局部或完全在侧面的范 围上延伸。这意味着，间隔保持结构例如可以具有多个间隔保持装置，间 隔保持装置以预定的间距并排布置在相应的侧面上。由此，例如可以通过 间隔保持装置补偿壳体或电池壳体的壳体壁中的不平整或公差。
在另一实施方式中，电芯隔离装置侧面中的至少一个相应的侧面具有 带有至少一个凹口的凹口结构。凹口结构设计用于容纳导热介质，该导热 介质被施加用于在布置好的状态下将电芯与分配给电池模块的壳体壁热耦 合。例如，导热介质可以是导热膏。导热介质例如可以用于将电芯热连接 到冷却装置的散热器。在电池模块的常规的运行中，电芯可以通过冷却装 置冷却。凹口结构具有以下优点，即例如在制造时在将电芯隔离装置***到模块壳体中时，可以在凹口结构处容纳过量的导热介质。
凹口结构例如可以被框架单元、尤其是第一框架元件包括在内。当前， 侧面例如可以是电芯隔离装置的底侧，在布置好的状态下，该底侧可以平 行于电池模块或电池壳体的上述壳体底部地取向。凹口结构的凹口例如可 以作为缝隙或凹陷部加工到电芯隔离装置的侧面中。例如，凹口可以具有 基本上三角形的横截面。凹口可以沿着预定的延伸方向、即在侧面中完全 或局部地在相应的侧面的范围上延伸。延伸方向例如可以垂直于贴靠面地、 即沿堆叠方向延伸。替代地，延伸方向可以沿侧面、即平行于贴靠面地延 伸。
在下面的实施方式中，电芯隔离装置可以具有不同的固定装置，以便 将不同的部件固定在电芯隔离装置上。通过下面描述的固定装置产生以下 优点，即不需要在电池模块中设置用于紧固或固定部件的附加构件。因此， 可以在电池模块中节省结构空间以及例如节省重量。
在一个实施方式中，电芯隔离装置的至少一个相应的侧面具有至少一 个卡锁元件。卡锁元件设计用于通过卡接固定用于电芯的气体排出通道。 气体排出通道可以用作排出有害气体的管道***，该有害气体例如可能在 电芯故障时产生。有害气体例如可以从相应的电芯的设定断裂点或破裂开 口流入到气体排出通道中，并且在气体排出通道通过合适的通风或合适的 抽吸***从电池模块排走。例如，卡锁元件可以是卡锁凸鼻。为了固定气 体排出通道，卡锁元件可以与布置在气体排出通道上的配对件夹紧。因此， 可以通过形锁合的或力锁合的连接进行固定。卡锁元件例如可以被框架单 元、尤其是第一框架元件包括在内。用于安置卡锁元件的侧面例如可以是 电芯隔离装置的顶侧。顶侧是在布置好的状态下例如可以平行于模块壳体 或电池壳体的壳体盖(作为壳体壁)取向的侧面。
在另一实施方式中，电芯隔离装置侧面的至少一个相应的侧面具有至 少一个***元件，以用于***和保持至少一个扁平带状导体元件。扁平带 状导体元件设计用于在电池模块的相邻的电芯中的至少一个与监控装置之 间进行数据交换。***元件例如可以通过侧面中的凹陷部或凹口来实现， 凹陷部或凹口局部被沿侧面延伸的L形的或钩形的凸出部覆盖。因此，扁 平带状导体元件例如可以平行于侧面地、即沿安置面被穿过到***元件中。 在***状态下，扁平带状导体元件因此垂直于安置面地被穿过***元件。 扁平带状导体元件可以通过***元件松散地保持。替代地，可以提供力锁 合的或形锁合的连接。用于安装***元件的侧面例如可以是电芯隔离装置 的上述的顶侧。***元件例如可以被框架单元、尤其是被第一框架元件包 括在内。
扁平带状导体元件例如可以是扁平带状电缆或柔性的印刷电路 (FlexiblePrinted Circuit、软性印刷电路)。例如，用于监控电芯的一个 或多个传感器可以被加工到扁平带状导体元件中。替代地，扁平带状导体 元件可以与相应的用于监控相应电芯的传感器单元连接。例如，监控装置 可以具有用于评估或监控电芯的控制装置。
例如，传感器或传感器单元可以将检测到的传感器值作为数据提供给 监控装置以进行评估。附加地或替代地，监控装置可以为传感器或所配设 的传感器单元提供控制信号形式的数据。
在另一实施方式中，电芯隔离装置侧面中的至少一个相应的侧面具有 至少一个电缆夹紧元件，用于通过夹紧连接来固定导体电缆。导体电缆设 计用于在电池模块的相邻的电芯中的至少一个电芯与监控装置之间进行数 据交换。附加地或替代地，导体电缆例如也可以设计用于在监控装置与机 动车的车载控制装置或电池管理***之间进行数据交换。这种导体电缆在 此主要具有圆形的横截面。因此，电缆夹紧元件例如可以具有圆形的通孔。 电缆夹紧元件例如可以设计为电缆夹或电缆端子。例如，电缆夹紧元件可 以由欧米茄夹实现。在导体电缆被夹在电缆夹紧元件中的状态下，可以实 现力锁合的或形锁合的连接。电缆夹紧元件例如可以布置在侧面上，使得 电缆夹紧元件的通孔垂直于对置的贴靠面。因此，在电芯隔离装置的布置 好的状态下，导体电缆可以沿堆叠复合件、即沿堆叠方向在电芯和电芯隔 离元件上被引导。用于安装电缆夹紧元件的侧面例如可以是电芯隔离装置 的上述顶侧。电缆夹紧元件在此例如可以被框架单元、尤其是第一框架元 件包括在内。
在另一实施方式中，电芯隔离装置侧面中的至少一个相应的侧面具有 保持接片结构，该保持接片结构具有至少一个保持接片。这意味着，保持 接片结构可以包括一个或多个保持接片。例如，多个保持接片可以以预定 的间距沿侧面并排布置。相应的保持接片沿垂直于两个对置的贴靠面的侧 面凸出地构造。在布置好的状态下，保持接片相应地搭接各个相邻的电芯 的与该侧面相邻的侧面。因此，保持接片可以防止电芯平行于贴靠面地滑移。这意味着，通过保持接片，可以垂直于相应的侧面地对电芯施加保持 力。保持接片在此设计为电芯隔离装置的侧面的延长部。用于布置保持接 片结构的侧面例如可以是电芯隔离装置的上述顶侧。因此，电芯可以通过 电芯隔离装置向下朝壳体底部的方向保持在电池模块中。保持接片结构例 如可以被框架单元、尤其是第一框架元件包括在内。
在下面的实施方式中涉及，可以如何设计压缩元件。在此规定，压缩 元件具有包套材料和压缩材料。压缩材料在此被包套材料完全包覆，并且 压缩元件的预定的边缘区域仅由包套材料形成。因此，包套材料具有比压 缩材料更大的面积。在此，包套材料与压缩材料的侧面或棱边搭接。因此， 压缩元件可以在边缘区域中具有较小的厚度。因此，可以简化框架元件之 间的压缩元件的固定。例如，包套材料可以形成用于压缩材料的保护层。 例如，包套材料可以保护压缩材料免受湿气或其他的环境影响。相反，压 缩材料可以是压缩元件的功能层。这意味着，通过压缩材料实现负载力吸 收和热绝缘。
本发明还包括所描述的实施方式的特征的组合。本发明还包括分别具 有多个所描述的实施方式的特征的组合的实现方案，除非这些实施方式被 描述为相互排斥的。
附图说明
下面描述本发明的实施例。为此：
图1示出了具有多个电芯和多个电芯隔离装置的堆叠复合件的示意 图；
图2示出了根据图1的电芯隔离装置之一的示意图；
图3以侧视剖面图示出了根据图2的电芯隔离装置的示意图；并且
图4示出了根据图1的电芯隔离装置之一在安装在电池模块中的状态 下的示意图。
具体实施方式
下面阐述的实施例是本发明的优选的实施方式。在实施例中，实施方 式的所描述的各个部分分别表示本发明的单独的、被视为彼此独立的特征， 这些特征也分别彼此独立地发展本发明。因此，本公开应该还包括与实施 方式的特征的所示的组合不同的组合。此外，所描述的实施方式还可以通 过本发明的已经描述的其他的特征来补充。
在附图中，相同的附图标记分别表示相同功能的元件。
图1示出了多个电芯20和多个电芯隔离装置30的堆叠复合件V。为 了更好地理解，图1示出了分别堆叠复合件V的分解图和组合或组装状态。 在图1中示例性示出了三个电芯20和两个电芯隔离装置30。
电芯20在图1中示例性地设计为棱柱形的电芯。这意味着，电芯20 具有基本上矩形的横截面。相应的电芯20因此具有六个侧面或表面。两个 最大的表面形成电芯20的前侧和后侧。前侧在堆叠复合件中形成贴靠面 20a。对置的后侧在堆叠复合件中形成贴靠面20b。剩余的四个侧面形成电 芯的外侧，并且在下文中被称为侧面20c、20d、20e、20f。例如，在图1 中从上方示出的侧面20c可以是电芯20的顶侧。例如，在图1中在下方示 出的侧面20d可以是电芯20的底侧。例如，在图1中在右侧示出的侧面 20e可以是电芯20的壁侧。例如，在图1中在左侧示出的侧面20f也可以 是电芯20的壁侧。侧面20c和20d以及侧面20e和20f分别形成电芯20 的对置的侧面。
相应的电芯20可以是电化学或伽伐尼电芯。例如，电芯20可以设计 为锂离子电芯或磷酸铁锂电芯。为了提供电能，电芯20分别具有两个连接 触点或连接极。连接触点中的第一连接触点是正极21，连接触点中的第二 连接触点是负极22。在相应的电芯20的常规运行中，连接触点21、22可 以被施加电压，用以提供电能。根据图1，连接触点21、22布置或实施在 侧面20c上。所谓的破裂开口23或设定断裂点也布置在侧面20c，即顶侧 上。在电芯20故障时可能产生的有害气体可以通过***开口23从相应的 电芯20排出。
类似于电芯20的设计方案，电芯隔离装置30也根据在图1中的实施 例以棱柱形的基本形状示出。这意味着，相应的电芯隔离装置30具有基本 上矩形的横截面。因此，相应的电芯隔离装置30也包括六个表面或侧面。 两个最大的表面形成相应的电芯隔离装置30的前侧和后侧。前侧在堆叠复 合件中形成贴靠面30a。对置的后侧在堆叠复合件V中形成贴靠面30b。 剩余的四个侧面形成电芯隔离装置30的外侧并且在下文中被称为侧面 30c、30d、30e、30f。例如，在图1中从上方示出的侧面30c可以是电芯 隔离装置30的顶侧。例如，在图1中在下方示出的侧面30d可以是电芯隔 离装置30的底侧。例如，在图1中在右侧示出的侧面30e可以是电芯隔离 装置30的壁侧。例如，在图1中在左侧示出的侧面30f也可以是电芯隔离 装置30的壁侧。侧面30c和30d以及侧面30e和30f分别形成电芯隔离装 置30的对置的侧面。
为了形成堆叠复合件V，电芯20和电芯隔离装置30沿预定的堆叠方 向R并排或彼此相邻地布置。在此，在两个相邻的电芯20之间分别布置 有电芯隔离装置30。相对地，在两个相邻的电芯隔离装置30之间分别布 置有电芯20。为了相邻的布置，电芯隔离装置30分别以其相应的贴靠面 30a、30b布置在电芯20的相应贴靠面20a、20b上。在此，相应的贴靠面20a、20b、30a、30b例如可以直接或完全相互贴靠。如图1所示，电芯隔 离装置30能够使电芯20以其各自的侧面20c至20f与30c至30f彼此齐平。 在堆叠复合件V中，相应的侧面30c至30f和20c至20f因此形成用于堆 叠复合件的相应的外表面V1。
图1所示的堆叠复合件V例如可以用于形成用于机动车的驱动电池的 电池模块10。在电芯20的运行中，电芯20因此可以提供用于运行机动车、 即例如机动车的车载网络的电驱动器的电能。为此，电芯20例如可以以合 适的方式彼此电连接，从而产生用于运行机动车的期望的电功率或能量。 在制造或生产过程中，堆叠复合件V此外可以***或接合到电池模块的模 块壳体11中。例如，模块壳体11可以由所谓的侧面连接器(Sidebinder)提供。在图4中示例性示出了作为模块壳体11的这种侧面连接器。作为模 块壳体11的侧面连接器包括两个壳体壁或壳体外壳，该壳体壁或壳体外壳 从两个对置的侧面、当前例如分别从侧面30e、20e和30f、20f的方向围夹 或包围堆叠复合件V。侧面20c、20d和30c、30d至少局部从模块壳体11 暴露，用以能够实现电芯20的电接触和热耦合。堆叠复合件V中的两个最外部的电芯20的安置面20a和20b可以被模块壳体11的附加的壳体壁 完全或局部包围。堆叠复合件V因此可以通过模块壳体11紧凑地组合或 保持。
为了引入模块壳体11中，可以在制造或生产过程中挤压堆叠复合件V。 在挤压期间，电芯20和电芯隔离装置30沿堆叠方向R被挤压在一起。在 此，电芯隔离装置30与电芯20压紧。
在堆叠复合件V中，一方面电芯隔离装置30具有保持两个相邻的电 芯20之间的预定的间距d的功能。另一方面，电芯隔离装置30具有拦截 或吸收在堆叠复合件V的预定的使用运行中出现的机械负载的功能。这种 机械负载例如可以是相应电芯20在体积增大或减小时施加的膨胀力。体积 变化不可避免地基于电芯20的充电或放电运行中的老化过程而产生。体积 变化也被称为膨胀。机械负载例如也可以是在挤压堆叠复合件V时形成的 压紧力。最后，电芯隔离装置30还应确保堆叠复合件V中的电芯20彼此 之间的热绝缘。这意味着，应该防止当电芯20中的一个发热时，该电芯也 能将其热能输出给剩余的电芯20。
为了提供这些功能，相应的电芯隔离装置30包括稳定的或不可压缩的 框架和位于中间区域中的较软的、可压缩的材料。电芯隔离装置30的相应 的设计方案可以借助图2更详细地阐述。图2示出了根据图1的电芯隔离 装置30之一的示意图。为了更好地概览，分别示出电芯隔离装置30额分 解图示和接合或组装状态。电芯隔离装置30包括不可压缩的框架单元37 作为框架。这意味着，框架单元37具有高的机械刚度并且因此在电池模块 10的常规使用或运行中，在机械负载下基本上不会发生机械变形。例如， 框架单元可以具有硬的、非柔性的或刚性的塑料作为材料。适用于实现框 架单元37的相应的材料通常是已知的。根据图2，框架单元37形成具有 四个框架型材或框架接片的环绕的框架，通过这些框架型材或框架接片实 现电芯隔离装置30的棱柱形状。框架单元37提供内部空间I，其形成框架单元37的所谓的围合尺寸。可变形的压缩元件33被接合或引入该内部 空间I中。压缩元件33在此被框架单元37包围或夹紧。压缩元件33可以 在机械负载下变形。这意味着，压缩元件可以吸收或补偿机械负载力、例 如膨胀力和/或压紧力。为此，可以为压缩元件选择具有高的机械弹性的材 料。材料仍然被选择为，使得压缩元件适用于对电芯进行预紧。这意味着， 压缩元件33旨在提供可以反作用于膨胀、即膨胀力的预紧力。此外，压缩 元件还可以实现两个相邻电芯20之间的热绝缘。为此，压缩元件33可以 具有低导热率的材料。适用于实现压缩元件33的相应材料通常是已知的。
如图2所示，为了包围或保持压缩元件33，框架单元37包括作为保 持框架31的第一框架元件和作为封闭框架32的第二框架元件。压缩元件 33以预定的边缘区域布置在保持框架31与封闭框架32之间。这意味着， 框架元件31、32在环绕的边缘区域34中分别在前侧和后侧、即安置面30a 和30b上完全围夹压缩元件33。压缩元件33因此被夹紧在保持框架31与 封闭框架32之间。
为了进一步改进压缩元件33在框架元件31、32之间的固定和定位， 保持框架包括至少一个销元件31a。封闭框架32包括至少一个配设的销容 纳元件32a。在边缘区域34中，压缩元件33包括用于相应的销元件31a 的至少一个配设的通孔。在根据图2的当前的实施例中，示例性示出了十 个这样的销元件31a和所配设的销容纳元件32a以及通孔33a。销元件和 销容纳元件以及通孔规则地环绕地布置在相应的框架元件31、32和边缘区 域34上。当前，相应的销元件31a设计为柱形的凸起部，其从保持框架 31垂直于安置面30b地凸出。为了将压缩元件33固定在框架元件31、32 之间，现在可以将压缩元件33利用具有通孔33a套穿到销元件31a上。在 此，相应的销元件31a可以完全穿过或***相关联的通孔33a。随后，具 有相应的销容纳元件32a的封闭框架32也可以插装到配设的销元件31a 上。根据图2，销容纳元件32a例如也可以设计为与相应的通孔33a一样 的穿通开口或通孔。这意味着，相应的销元件31a也可以完全穿过或*** 相应的销容纳元件32a。为了固定保持框架和封闭框架31、32，然后例如 可以将销元件31a和销容纳元件32a相互粘贴、焊接或热填缝。替代地， 例如，插接或卡接也是可想到的。
如图2所示，封闭框架32具有比保持框架31小的外部尺寸。这意味 着，保持框架31例如也可以包围封闭框架32。因此，保持框架31例如可 以特别简单地用于在电芯隔离装置30上布置附加的构件或部件或固定装 置。为了仍然能够通过电芯隔离装置30为电芯20提供平坦的安置面30a、 30b，封闭框架32沉入在保持框架31中。可以借助图3更详细地阐述具有 沉入的封闭框架32的第一保持框架31的该实现方案。
图3以沿切割线F-F的剖面图示出了根据图2的电芯隔离装置的局部 的示意图。第一框架元件具有容纳空间A，用于容纳或沉入边缘区域34和 封闭框架32。在容纳空间A中，型材深度31b被减小，通过该型材深度 31b预定了堆叠复合件V中的电芯20之间的预定间距d，并因此预定了电 芯隔离装置30的深度或宽度。现在可以首先将具有边缘区域34的压缩元 件33置入容纳空间A中。然后，可以将封闭框架32贴靠到压缩元件33 上。在容纳在容纳空间A中的状态下，封闭框架32在此从两侧被保持框 架31包围。在此，封闭框架32利用侧面中的一个直接贴靠在保持框架31 上，并且封闭框架32利用两个侧面中的另一个直接贴靠在边缘区域34上。
如图3所示，压缩元件33的边缘区域34具有比压缩元件33的其余主 体部窄得多或更加浅的横截面。由此可以实现电芯隔离装置30的统一的型 材深度31b、即统一的深度或宽度。为了能够改变横截面，压缩元件33由 包套材料35和压缩材料36形成。包套材料35完全包覆或包围压缩材料 36。包套材料35在边缘区域34处搭接压缩材料36。由此，边缘区域34 仅由包套材料35形成。例如，包套材料用于压缩材料的稳定和防湿保护。 压缩材料36形成压缩元件33的功能层。这意味着，压缩材料可以实现热 绝缘和吸收力的功能。
因此，在压缩元件33和封闭框架32容纳在容纳空间A中的状态下， 总体上产生用于框架单元37或电芯隔离装置30的期望的型材深度31b。 型材深度31b总体上例如可以适配于电芯20的宽度或深度T。例如，型材 深度可以是在两毫米与四毫米之间。
框架单元37的型材宽度31c也在图3中示出。型材宽度31c确定了由 框架单元37预定的内部空间I的尺寸。型材宽度31c还预定了框架单元37 和压缩元件33形成的安置面30a和30b的相应比例。由于具有容纳空间A 的设计方案，保持框架31当前确定型材宽度31c。相对地，封闭框架32 具有更小的型材宽度。用于框架单元37的型材宽度31c可以适配于堆叠复 合件V中的电芯的长度L和高度H。例如，常见的电芯20可以具有150 毫米至270毫米的长度。例如，高度可以是100毫米。例如，型材宽度31c 相应可以为五毫米至十毫米。这意味着，相对于电芯的高度H和长度L而 言，型材宽度31c例如可以在相应的安置面30a、30b的百分之二到百分之 二十之间。
具有不可压缩的框架单元37(具有相应的型材宽度31)的电芯隔离装 置30的设计方案可以实施为，使得电芯20在安置面20a、20b的外部区域 中通常在膨胀期间仅在微米范围内发生膨胀。在压缩元件的区域中发生主 要膨胀或主要体积增大。用于将堆叠复合件V保持在模块壳体11中的所 谓的夹紧元件或拉紧元件通常也紧贴在电芯外部区域中。
图3还示出了，保持框架31在侧面30c的区域中具有带有保持接片 41的保持接片结构40。保持接片41例如可以沿整个侧面30c延伸。保持 接片41在此垂直于两个对置的贴靠面30a和30b从侧面30c凸出。电芯隔 离装置30因此具有T形的横截面。在堆叠复合件V中布置电芯隔离装置 30时，现在可以将保持接片41放置或安置在相邻电芯20的相应侧面20a上。这意味着，保持接片41与相邻的电芯20侧面20a搭接。由此，可以 由保持接片41对电芯20施加保持力，并且例如在形成电池模块10时使堆 叠复合件V中的电芯向下、即朝侧面20b和30d的方向保持。
电芯隔离装置30在电池模块10中使用时，在堆叠复合件V中除了上 述的功能之外还可以实现其他的功能。例如，电芯隔离装置30可以用作电 池模块10中的定位辅助或用作对电池模块10的附加构件的固定辅助。图 4为此以根据图1的电芯隔离装置30之一的示意性剖面图示出了贴靠面 30a、30b之一的平面视图。在此，电芯隔离装置30布置在模块壳体11中。 模块壳体10在此例如可以在预定的安装位置L中布置或固定在电池壳体12中，以用于驱动电池中。根据图4，在安装位置L中，电芯隔离装置30 的设计为底侧的侧面30d面对电池壳体12的壳体底部12a，或者安置或布 置在电池壳体12的壳体底部12a上。如图4所示，因此处于布置在模块壳 体中的状态下的电芯20和电芯隔离装置30不直接位于壳体底部12a上。 因此，侧面20d、30d与电池壳体底部12a具有很小的间距。该间距可以通 过模块壳体11的强度或厚度来预定。
为了冷却电芯20，冷却装置的散热器、例如电池冷却回路例如可以以 贴靠方式布置在电池壳体底部12a处。为了与电芯进行热接触，电池壳体 底部12a涂有或覆盖有导热介质16、例如导热膏。该导热介质16被称为 填缝剂，并且能够填充电池壳体底部12a与底部侧面30d、20d之间的间隙。 为了能够接纳多余的导热介质16并且因此能够提供与导热介质16更好的 形锁合，将凹口结构47被加工到电芯隔离装置30的侧面30d上。凹口结 构47包括沿侧面30d彼此隔开地布置的多个凹口48。当前，凹口48具有 基本上三角形的横截面。
此外，在电芯隔离装置30的侧面30d、即底侧以及侧面30e、30f、即 壁侧面上布置有间隔保持结构45。间隔保持结构45包括多个间隔保持装 置46，其当前设计为间隔块46。例如，当前在侧面30d上示出了四个间隔 块。当前，针对侧面30e和30f分别画出两个间隔块46。这些间隔块46 可以用作在制造电池模块10时、即在将堆叠复合件V引入模块壳体11中时的定位辅助。此外，如图4所示，间隔块46从保持框架31凸出并超出 于相应的侧面30d、30e、30f。由此，间隔块46例如也适用于例如在运输 期间并且在生产或制造期间保护电芯20。
在顶侧，即侧面30c上，在保持框架31上还存在多个用于不同的部件 的固定装置，电池模块10例如在***驱动电池中时可以使用这些固定装 置。一个部件例如可以是气体排出通道13，其可以与相应电芯的破裂开口 23流体连接。在相应电芯20的故障情况下，有害气体可以通过相应的通 风***，经由气体排出通道13排出，即从电池模块10排出。在侧面30c 上可以布置两个形式为卡锁凸鼻的卡锁元件42作为用于固定气体排出通 道13的固定装置。气体排出通道可以通过卡锁元件，借助卡接与相应的配 对件固定或连接。
例如，另外的部件可以是扁平带状导体元件14。扁平带状导体元件例 如可以设计为柔性的印刷电路，并且可以具有一个或多个用于监控电芯20 的传感器。对于电池模块10，用于接触电芯20的扁平带状电缆元件可以 布置在侧面20c上，并且可以沿堆叠方向R在整个堆叠复合件V上引导到 监控装置(在图4中未示出)。因此，可以利用扁平带状导体元件检测例 如用于堆叠复合件V中的各个电芯的传感器数据，并且为了评估将该传感 器数据转发到监控装置。传感器数据例如可以是电芯的温度值或电阻。， 作为用于沿堆叠复合件V固定扁平带状导体元件14的固定装置，可以在 保持框架31上、侧面30c上布置例如***元件43。当前，例如示出了两 个这样的***元件43。***元件43通过侧面30c中的凹陷部形成，该凹 陷部至少局部被L形的凸出部覆盖。凸出部在此沿平行于相应的贴靠面30a 和30b的侧面30d延伸。为了保持相应的扁平带状导体元件14，因此可以 将该扁平带状导体元件平行于侧面30c地***到***元件43的凸出部下方 并且嵌入到凹陷部中。凸出部防止扁平带状导体元件向上滑移，而凹陷部 防止侧向的滑移。
另外的部件可以是具有基本上柱形的横截面的典型的导体电缆。例如， 这些导体电缆可以用于在相邻的电芯与监控装置之间进行数据交换。替代 地，这些导体电缆15例如也可以用于在监控装置与机动车的车载控制装置 或电池管理***进行通信。在根据图4的保持框架31上，在侧面30c上提 供欧米茄夹(Omega-Clip)形式的电缆夹紧元件作为用于固定这种导体电 缆15的固定装置。在此，导体电缆可以从上方夹紧到欧米茄夹的通孔中， 并且因此通过夹紧连接固定在电芯隔离装置30上。在此，电缆夹紧元件 44的通孔垂直于安置面30a和30b构造。因此，导体电缆15在夹紧到欧 米茄夹中时可以在堆叠复合件中沿堆叠方向R被引导。
例如，固定装置和间隔块46可以与保持框架31一体式地形成。因此， 保持框架31例如可以被提供或制造为铸件或成形件。
总体而言，当前的实施例示出了，如何可以实现电芯间隙隔离元件或 电芯间隔材料，其既可用于电芯20彼此的电绝缘又可用于热绝缘和吸收膨 胀力。此外，在那里可以成形出保持器和夹子，其为了固定例如模块内部 的布线电缆是必需的。此外，另外的元件可以在那里被夹紧以用于防火或 引导有害气体。通过隔开或定位元件可以改进生产流程，并且在模块制造 期间也可以保护电芯。此外，电芯间隙隔离元件可以实施为，使得在生产 过程中接纳过多的填缝剂量，并且可以在电池模块10、填缝剂和电池壳体 12之间产生附加的形锁合或力锁合。

Claims (13)

1.一种用于隔开电池模块(10)中的每两个相邻的电芯(20)的电芯隔离装置(30)，其包括：
不可压缩的框架单元(37)，该框架单元设计用于，在电芯隔离装置(30)布置在电池模块(10)中的两个相邻的电芯(20)之间的状态中承受在预定的使用条件下存在的机械负载力，和
由框架单元(37)包围的、可变形的压缩元件(33)，该压缩元件设计用于，在布置好的状态下，一方面吸收相邻的电芯(20)中的至少一个电芯的机械负载力，另一方面使两个相邻的电芯(20)热绝缘，
其特征在于，用于包围压缩元件(33)的框架单元(37)具有第一框架元件(31)和第二框架元件(32)，在第一框架元件与第二框架元件之间布置有具有预定的边缘区域(34)的压缩元件(33)。
2.根据权利要求1所述的电芯隔离装置(30)，其特征在于，在布置好的状态下，具有被包围的压缩元件(33)的框架单元(37)的前侧和后侧形成用于相邻的电芯(20)的电芯隔离装置(30)的贴靠面(30a、30b)，框架单元(37)的至少一个框架外侧形成电芯隔离装置(30)的侧面(30c、30d、30e、30f)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的电芯隔离装置(30)，其特征在于，所述第一框架元件(31)具有容纳空间(A)，所述容纳空间设计用于容纳压缩元件(33)的预定的边缘区域(34)和第二框架元件(32)，其中，第二框架元件(32)在被容纳在容纳空间(A)中的状态下至少被第一框架元件(31)的两个侧面包围。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电芯隔离装置(30)，其特征在于，为了将压缩元件(33)固定在框架元件(31、32)之间，第一框架元件(31)具有至少一个销元件(31a)并且第二框架元件(32)具有分配给相应的销元件(31a)的至少一个销容纳元件(32a)，销元件和销容纳元件能够在常规的固定位置中相互连接，压缩元件(33)在预定的边缘区域(34)中具有用于相应的销元件(31a)的至少一个配设的通孔(33a)，相应的销元件(31a)能够穿过该通孔。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的电芯隔离装置(30)，其特征在于，电芯隔离装置(30)的侧面(30c、30d、30e、30f)中的至少一个相应侧面具有带有至少一个间隔保持装置(46)的间隔保持结构(45)，所述间隔保持装置从侧面(30c、30d、30e、30f)垂直地凸出。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的电芯隔离装置(30)，其特征在于，电芯隔离装置(30)的侧面(30c、30d、30e、30f)中的至少一个相应侧面具有带有至少一个凹口(48)的凹口结构(47)，其中，所述凹口结构(47)设计用于容纳导热介质(16)，该导热介质被施加用于在布置好的状态下将电芯(20)与分配给电池模块(10)的壳体壁(12a)热耦合。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的电芯隔离装置(30)，其特征在于，电芯隔离装置(30)的侧面(30c、30d、30e、30f)中的至少一个相应侧面具有至少一个卡锁元件(42)，所述卡锁元件设计用于通过卡接固定用于电芯(20)的气体排出通道(13)。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的电芯隔离装置(30)，其特征在于，电芯隔离装置(30)的侧面(30c、30d、30e、30f)中的至少一个相应侧面具有至少一个***元件(43)，以用于***和保持至少一个扁平带状导体元件(14)，所述扁平带状导体元件设计用于在电池模块(10)的相邻的电芯(20)中的至少一个电芯与监控装置之间进行数据交换。
9.根据权利要求2至8中任一项所述的电芯隔离装置(30)，其特征在于，电芯隔离装置(30)的侧面(30c、30d、30e、30f)中的至少一个相应侧面具有至少一个电缆夹紧元件(44)，用于通过夹紧连接来固定导体电缆(15)，其中，所述导体电缆(15)设计用于在电池模块(10)的相邻的电芯(20)中的至少一个电芯与监控装置之间进行数据交换。
10.根据权利要求2至9中任一项所述的电芯隔离装置(30)，其特征在于，电芯隔离装置(30)的侧面(30c、30d、30e、30f)中的至少一个相应侧面具有保持接片结构(40)，该保持接片结构具有至少一个保持接片(41)，所述保持接片沿垂直于两个对置的贴靠面(30a、30b)的侧面(30c、30d、30e、30f)凸出，并且所述保持接片(31)在布置好的状态下相应与分别相邻的电芯(20)的与该侧面(30c、30d、30e、30f)相邻的侧面(20c、20d、20e、20f)搭接。
11.根据前述权利要求中任一项所述的电芯隔离装置(30)，其特征在于，所述压缩元件(33)具有包套材料(35)和压缩材料(36)，其中，所述压缩材料(36)被包套材料(35)完全包覆，所述压缩元件(33)的预定的边缘区域(34)仅由包套材料(35)形成。
12.一种电池模块(12)，该电池模块具有多个电芯(20)和多个根据前述权利要求中任一项所述的电芯隔离装置(30)，其中，所述电芯(20)和所述电芯隔离装置(30)沿预定的堆叠方向(R)分别相互交替地并排布置在电池模块(10)的模块壳体(11)中。
13.一种机动车，其具有至少一个根据前述权利要求中任一项所述的电池模块(10)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022127422A1 (de) 2022-10-19 2024-04-25 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Traktionsbatterie und Verfahren zur Herstellung einer Traktionsbatterie
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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DE102011109247A1 (de) 2011-08-02 2013-02-07 Daimler Ag Hochvolt-Batterien für Fahrzeuganwendungen
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JP6413822B2 (ja) 2015-02-16 2018-10-31 株式会社豊田自動織機 電池モジュール及び電池モジュールの製造方法
DE102019211253A1 (de) 2019-07-29 2021-02-04 Elringklinger Ag Galvanische Zellen und Batteriemodule
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