CN116964830A - 直接冷却的电池模块和具有直接冷却的电池模块的电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种直接冷却的电池模块(100)，该电池模块具有至少一个模块护套(40)和布置在模块护套(40)内部的多个电池电芯(10)，其中，模块护套(40)至少局部包围多个电池电芯(10)，其中，电池电芯(10)具有高度轴线(20)和沿高度轴线(20)的方向彼此间隔开的第一端侧和第二端侧(16、18)，并且沿横向于高度轴线(20)的堆叠方向(26)作为电芯包(38)连续布置，该电池模块具有带有至少一个进入开口(54)的流体输入装置(50)，其在常规的运行中将冷却液(60)引导至电池电芯(10)上，并且该电池模块还具有至少一个逸出开口(56)，用于使冷却液(60)从模块护套(40)和/或电芯包(38)自由逸出到模块护套(40)的环境中，尤其是在常规地布置在电池壳体(210)中的情况下逸出到电池壳体(210)中。本发明还涉及一种具有至少一个直接冷却的电池模块(100)的电池(200)。

Description

直接冷却的电池模块和具有直接冷却的电池模块的电池
背景技术
本发明涉及一种直接冷却的电池模块和尤其是用于电驱动车辆的具有至少一个直接冷却的电池模块的电池。
用于电驱动车辆、例如混动车辆、插电式车辆或电动车辆或用于固定应用、例如供电器或蓄电器的高压电池由多个电串联和/或并联的单电芯构成。
在电池内部，单电芯通常在所谓的电池模块中组合，电池模块分别包含特定数量的电池电芯作为电芯包，包括用于其机械固定、用于电接触并且用于调温(冷却、加热)的装置。电池模块，通常在每个电池中的8到36个电池模块进而安置在稳定的电池壳体中，该电池壳体附加地包含所需的用于电池的电气控制和保护的装置、例如电池管理***(BMS)、保险丝、用于接通和关断电流的接触器、电芯电压监控电子器件(cell supervisionelectronics CSE)、电流计以及对外接口(电流输入线路和电流输出线路、冷却剂输入线路和冷却剂导出线路)、电池控制接口等。
在对冷却的要求特别高的情况下，例如充放电电流很大，电池内部电阻很高时，冷却剂直接绕流电芯、即所谓的直接冷却是有意义的。因为电芯壳体的表面或电芯壳体的一些部分通常是引导电压或电势的，所以在此使用不导电的冷却剂。例如已知的是，使用特殊的油、例如变压器油、硅油等或者特殊的碳氟化合物(FKW)。碳氟化合物可以具有不同的沸点，从而因此不仅可以表示简单的浸浴冷却，而且还可以表示沸腾浴冷却。
为了确保直接冷却，每个电池模块通常构造有全面密封地实施的模块壳体作为模块护套，并且设有冷却剂输入线路和冷却剂输出线路，并且设有密封的穿过模块护套的贯穿件，其尤其是用于电流输入线路和电流输出线路，用于电芯电压的信号线路，并且用于例如用于电池模块内的温度监控的传感器线路，信号线路被引导到CSE或用于测量电芯电压并且用于充电状态补偿、即所谓的平衡的装置。
发明内容
本发明的任务是，提供一种直接冷却的电池模块的改进的结构。
本发明的另一任务是，提供一种具有至少一个直接冷却的电池模块的电池，该电池模块具有电池模块的改进的结构。
该任务通过独立权利要求的特征解决。本发明的有利的设计方案和优点由另外的权利要求、说明书和附图得到。
根据本发明的一个方面，提出一种直接冷却的电池模块，其具有至少一个模块护套和多个布置在模块护套内的电池电芯，其中，模块护套至少局部包围多个电池电芯，其中，电池电芯具有高度轴线和沿高度轴线彼此间隔开的第一和第二端侧，并且沿横向于高度轴线的堆叠方向作为电芯包连续布置。电池模块具有带有至少一个进入开口的流体输入装置，其在常规的运行中将冷却液引导至电池电芯上。电池模块还具有至少一个逸出开口，用于使冷却液从模块护套和/或电芯包自由逸出到模块护套的环境中，尤其是在常规地布置在电池壳体中的情况下逸出到电池壳体中。
根据本发明的电池模块具有以下优点，即可以省去密封的模块护套。这便于电池模块安装。此外，通过这种设计方案，可以简化电池模块的安全装置，并且必要时也可以简化电池。
因此可以省去电池模块的密封性，该密封性仅可以意味着高的技术耗费，并且在以碳氟化合物直接冷却时是特别耗费的，因为碳氟化合物可以扩散通过每个类型的塑料护套或塑料密封件，并且因此必须持续被补充。
因为在电池模块内部，与环境相比仅存在小的过压或不再存在过压，所以模块护套可以更简单且不太稳定地实施。过压通过为了维持冷却剂流动所需的泵功率实现。在从上方流过第一和/或第二端侧、尤其是连接元件时的压力损耗是很小的。因此，在冷却液自由流出到构造为罐的壳体下部分中的情况下，可以假设最高100mbar的必要的低的过压。如果在另一实施例中，冷却液必须在电池模块的底部上的电芯包下方回流，并且通过通道结构流到补偿容器中，那么可以假设最高500mbar的必要的低的过压。
冷却剂也不必再通过复杂的分配装置、收集装置和引导装置在输入和输出接头之间引导，以便实现电池模块的所有各个电芯的均匀的冷却。
此外，在电池电芯的过充电或短路的情况下，在电芯内部可以形成压力，其必须从特定的值开始限定地减小，以便防止电芯化学的放热反应与电池模块中和此外电池中的相应的热传播。在此此外由于电解质的蒸发产生的气体被称为排气。
在该情况下，根据本发明的电池模块的模块护套不必再设有所谓的排气装置的过压装置、例如阀、膜或盖板，以便防止在电芯排气时损坏密封的模块壳体。由此，此外可以节省电池模块的成本和结构空间需求。
因此，为了减少成本、重量、结构空间需求并且为了在相对于热传播更高的安全中的更好的散热，不导电的冷却液可以通过线路输送至电池模块，在电池模块内被分配，并且随后通过模块护套中的至少一个逸出开口自由向外逸出，用以定义地逸出冷却液。
在正常运行中从电池模块逸出到电池壳体中的冷却剂随后在那里被收集或抽吸，并且可以重新被输送到冷却剂回路。
根据本发明的电池模块，只有电池壳体本身需要密封，通常已经采用这种方式使电池模块免受环境影响，而不需要密封电池壳体中排列的电池模块的众多模块壳体，从而降低了成本、重量和安装空间要求。尤其地，用于电流输入和电流输出的线路以及信号和测量线路可以引导通过模块护套中的简单的开口或缺口，其中，省去耗费的密封。因为模块的内部实际上是无压力的，所以护套可以明显更容易地构建。
模块壳体中的附加的排气装置(其仅在内部过压的情况下才打开)、例如过压阀、过压膜或过压盖板是不需要的。
此外，在该解决方案中，在电池中可以省去通常常见的冷却剂输出线路，其收集来自电池模块的冷却剂，并且将其输送至电池的冷却回路。此外，省去针对冷却剂的单独的液位或储备容器。电池壳体下部分可以承担该功能。
有利地，横向轴线可以尤其是横向于高度轴线并且横向于堆叠方向地构造在电池电芯的连接元件之间。在此，连接元件在电池电芯的纵向延伸中位于电池电芯的第一端侧。这对应于所谓的棱柱形的电池电芯。然而，也可想到的是圆柱形的电池电芯(Rundzelle)或所谓的软包电芯(Beutelzelle)。
根据电池模块的有利的设计方案，在模块护套内，至少一个流体通道可以布置在电池电芯的第一端侧和第二端侧之间的端部板中。有利地，已经存在的结构空间可以用于引导冷却液，从而电池模块可以相对小地构建。可以省去附加的用于引导冷却液的配管。
根据电池模块的有利的设计方案，至少一个进入开口可以布置在端部板之一中，尤其是在模块护套的下侧附近。有利地，电池模块布置在两个端部板之间，并且在它们之间夹紧。
有利地，冷却液可以在端部板中上升到具有电接头的端侧，在那里通过接头流动，并且在对置的端部板中流到对置的端侧。有利地，在电连接元件和电芯连接器处的电池电芯可以被从上方流过并且特别有效地冷却，在那里，大部分热量在电池电芯中形成。
可以省去附加的用于引导冷却液的配管。备选地也可能的是，进入开口从端部板的下侧和/或从模块护套的下侧布置在端部板中。
根据电池模块的有利的设计方案，至少一个逸出开口可以布置在模块护套的下侧。在那里，冷却液可以自由逸出到模块护套的环境中。有利地，至少一个逸出开口可以靠近具有至少一个进入开口的端部板地布置，从而冷却液可以在模块护套与电池电芯之间流动，并且可以进一步散热。可以省去附加的用于引导冷却液的配管。在该情况下，电池电芯在第一端侧，在电连接元件的区域中被冷却液从上方流过，并且在第二端侧，在电池电芯的底部上被冷却液从下方流过。因此，可以实现损耗热量从电池电芯的有利的导出，因为损耗热量大部分在连接元件的区域中形成。
根据电池模块的有利的设计方案，流体输入装置可以具有分配线路和多个进入开口。
尤其地，流体输入装置在此可以在每个电池电芯中、尤其是电池电芯的每个电连接元件中具有至少一个进入开口。冷却液因此可以有利地在电池模块内平面地分布，以便实现电池电芯的特别有效的冷却。有利地，至少一个进入开口可以在电池电芯的每个电连接元件中设置用于从分配线路到电池模块的内部空间中的冷却液。在此适宜地，进入开口可以设置在连接元件的紧邻处，例如直接相对于连接元件地设置。备选地或附加地，可以存在多个逸出开口。
在此足够的是，存在至少一个用于定义地逸出冷却液的逸出开口，并且另外的逸出开口以例如用于电缆和传感器线路等的未密封的缺口、开口、间隙的形式位于护套中，另外的小部分的冷却液可以未定义地通过护套逸出。
根据电池模块的有利的设计方案，流体输入装置可以构造用于冷却液在电芯包中的电池电芯的两个端侧中的至少一个端侧上的针对性的分布。在此尤其地，流体输入装置可以构造用于冷却液在电芯包中的电池电芯的电连接元件上的针对性的分布。因此，冷却液可以有利地在电池模块内，在电池电芯的端侧上、优选在具有电连接元件的端侧上平面地分布，以便实现连接元件的特别有效的冷却。有利地，可以实现有效的散热，因为电池电芯中的热量通常在连接元件的区域中形成。
根据电池模块的有利的设计方案，流体输入装置可以具有喷嘴装置，其将冷却液喷射到电芯包上。以该方式，冷却液可以平面地例如被分布到电池电芯的端侧上，尤其是具有连接元件的端侧上，以便因此在形成热的地方，即连接元件处实现对电池电芯的尽可能有效的冷却。
根据电池模块的有利的设计方案，在模块护套内部，至少一个流体通道可以布置在电芯包中的电池电芯的第一端侧与第二端侧之间。在至少一个流体通道中流动的或静止的冷却液可以用于电池电芯的纵向侧或周边侧上的平面的冷却。此外，另外的有利的散热可以通过在没有明确构造的流体通道的第一端侧上，平面地从上方流过电连接元件来实现。有利地，例如形式为鼓泡的填充体可以沿电芯包布置在电连接元件之间的区域中，从而冷却液在填充体的两侧基本上流过电连接元件。如果电芯壳体中的排气开口布置在连接元件之间，那么填充体还是可以布置在其上方。为此，填充体可以适宜地在排气开口的位置处具有适当的留空部，逸出的气体可以通过留空部流出。填充体促进冷却液通过电连接元件的适当的流动，用以在形成的地方实现尽可能大的散热，因为损耗热量大部分在连接元件的区域中形成。此外，填充体减少了电池模块中的自由的体积，从而需要较小体积的冷却液。
此外特别地，冷却液可以在电池电芯中的更高的热形成的情况下，例如在过度充电或内部短路的情况下防止或至少减少热量的热传播，因为热量因此可以特别有效地通过流动或对流导出。
根据电池模块的有利的设计方案，可透过液体的层、尤其是多孔的粘合垫可以至少部分沿高度轴线的方向布置在电池电芯之间。备选地，可以布置有通道结构，其具有从电芯包中的电池电芯的一个端侧延伸到另一端侧的通道，通道可以平行于或倾斜于高度轴线地延伸，其中，通道至少局部连续地构造，或至少局部构造为袋形通道。冷却液可以在电池电芯之间的可透过液体的层或通道结构中存在，或甚至流过通道。冷却液因此可以用于电池电芯的纵向侧或周边侧的平面冷却。此外特别地，冷却液可以在电池电芯中的更高的热形成的情况下，例如在过度充电或内部短路的情况下防止或至少减少热量的热传播，因为热量因此可以特别有效地通过流动或对流导出。
有利地，多孔的泡沫垫或具有通道的橡胶状的压垫作为可透过液体的层可以布置在电池电芯之间，该层在电池运行时填充以冷却液。在电池的热传播的情况下，这具有附加的优点。
在利用在第一端侧上形成的气体直接排气(Abblasen)到冷却液中，电池模块中的电池电芯中的放热反应后，产生所谓的电容式的冷却，其中，热能没有被导出，而是被周围材料吸收和储存，并且在极端情况下，有缺陷的电池单元和两个相邻的电池单元之间，以及受冷却液影响的第一端面或第二端面，或者(如果适用)受冷却液影响的有缺陷电池单元的纵向侧面之间，会发生蒸发冷却。
因此可以禁止有缺陷的电池电芯的两个相邻电芯中的不期望地强的温度升高。可以有利地防止电池模块和总电池中的热传播。此外，排气可以与蒸发的冷却液的一部分结合，并且通过电池中的电池模块外部的排气机构可靠地导出。
通过将电解质气体和冷却液结合而产生的气体混合物通常远不如纯电解质气体易燃。因此，通过冷却液也可以防止电池电芯上方的直接的点火。可以防止导致点燃电解质气体的火花形成。通过冷却液可以导致熄灭有缺陷的点火的电池电芯。有害的过程可能会停止。
根据电池模块的有利的设计方案，针对冷却液的进入开口可以指向第一端侧地布置，从而使得冷却液从进入开口逸出到第一端侧。在此，逸出开口可以布置在电芯包的关于高度轴线对置的侧面上。在直立的具有带有在上侧的连接元件的第一端侧的电池电芯中，冷却液可以在上侧进入，并且在电池电芯之间基于重力向下流出，并且因此在下侧从电池模块自由逸出。由此，电池电芯可以特别有效地被冷却。
根据电池模块的有利的设计方案，进入开口可以指向第二端侧地布置，从而使得冷却液从进入开口到达第二端侧。在此，逸出开口可以布置在电芯包的关于高度轴线对置的侧面上。在备选的实施方式中，冷却液也可以在电池模块的下侧被输入，沿电池电芯的纵向侧升高，并且在上侧从电池模块逸出。
根据电池模块的有利的设计方案，流体输入装置可以关于高度轴线布置在电芯包的具有第一端侧的侧面上，或电芯包的具有第二端侧的侧面上。适宜地，流体输入装置可以布置在电芯包的形成热量的侧面上，以便可以特别有效地散热。
根据电池模块的有利的设计方案，逸出开口可以在高度轴线的高度上，在电芯包中的电池电芯的第一端侧与第二端侧之间，在侧面布置在模块护套中。以该方式，电池模块的下部分可以被冷却液淹没，并且通过上方流动开口，在后面流动的冷却液中又从模块护套流出。由此，在电池模块内相应存在一定量的冷却液，其可以用作突然出现的冷却需求的存储器。用于电线的贯穿件也可以设置为逸出开口。
根据电池模块的有利的设计方案，模块护套可以构造为围绕电芯包的高度轴线环绕的壁，尤其是构造为带或框架。因此，模块护套可以例如用作模块框架，其可以基于通过循环充电和放电和/或通过电芯老化导致的电芯厚度增长而施加电池电芯的运行所需的压力。在根据本发明的电池模块中，这种模块框架不必密封地构造，这允许有利的和廉价的设计。
根据电池模块的有利的设计方案，模块护套可以具有环绕电芯包的高度轴线的壁和在电芯包的具有第一端侧的侧面的至少一个至少在很大程度上封闭的上侧。在此，流体输入装置可以布置在电芯包的具有第二端侧的侧面上，并且逸出开口布置在上侧中。
在该实施方式中，冷却液可以从下侧输入到电池模块中，并且在上侧通过逸出开口逸出。以该方式，在电池电芯的排气情况下逸出的排气也可以直接与冷却液结合，并且通过位于附近的逸出开口，在电池模块的上侧逸出，这确保在电池模块的运行中的更高的安全性。
根据电池模块的有利的设计方案，逸出开口可以具有横截面，使得在逸出开口处，冷却液的压力损耗比在进入开口处以及在冷却液在进入开口和逸出开口之间的流动的进一步的变化过程中的压力损耗更高。以特别有利的方式，例如可以在流体输入装置的短的接套的延长部中的电池模块中构造有在横截面中稍微大地测量的通道，冷却液可以通过通道在没有明显的节流的情况下全面地流入，其中，在电池模块中的均匀的分布于是在没有附加的引导装置的情况下，通过实施为具有小的横截面的节流阀的并且相应布置的逸出开口实现。
根据电池模块的有利的设计方案，填充体可以布置在模块护套的内部，尤其是流体输入装置和/或流体输出部的区域中。位于电池模块的内部中的一定量的冷却液因此可以通过引入空心空间中的填充体(例如作为闭孔的泡沫、塑料空心体等)而被减少。
根据电池模块的有利的设计方案，电芯连接单元和/或覆盖件可以布置在具有电池电芯的第一端侧的电芯包的侧面上，其中，流体输入装置可以集成到电芯连接单元和/或覆盖件中。以该方式，通常总归存在的电芯连接单元可以用于分布冷却液，该电芯连接单元概括构件中的金属电芯连接器。为此，电芯连接单元的上层和下层的塑料薄膜可以相互粘贴或焊接。从上方和下方包围电芯连接器的两个层可以在中间部分中设有构造为半圆形的压花的半壳，半壳形成分布线路，在下侧又可以设有进入开口，用于使冷却液进入电池模块中。
为了降低结构空间需求和成本也可能的是，通常总归存在的、以所谓的鼓泡技术由冲压的和变形的塑料薄膜制成的并且直接安置到电芯上的绝缘覆盖件用于分布冷却液，该绝缘覆盖件防止引导电压或电势的电芯壳体与电芯连接器之间的短路。为此，可以通过半圆形的并且在后侧封闭的鼓泡部分作为上部分(其通过热焊接施加到绝缘覆盖件的平坦的下部分上)形成分布线路，用于输入冷却液的接套可以引入分布线路的敞开的端部中。通过在分布线路的区域中引入绝缘覆盖件的下侧中的进入开口取出冷却液。
根据电池模块的有利的设计方案，在端侧之一上的流体输入装置可以布置在电池电芯的相互对置的电连接元件之间，尤其是居中地布置在它们之间。备选地或附加地，流体输入装置可以具有分布线路和进入开口，其中，进入开口沿堆叠方向分布在电池电芯上地布置。在这种实施方式中，沿电池电芯的纵向延伸相互对置的连接元件可以由位于它们之间的分布线路被供应以冷却液，从而确保特别有效的冷却。
根据电池模块的有利的设计方案，流体输入装置可以在模块护套上靠近端侧之一地布置。备选地或附加地，流体输入装置可以具有分布线路和进入开口，其中，进入开口沿堆叠方向分布在一定数量的电池电芯上地布置。也有利的是，电池电芯的在热方面高负载的连接元件通过集成到连接板材(作为模块护套的侧面部分)中的分布线路从该侧面被喷射以冷却液，该冷却液此外由于电芯包的上侧的适当的密封，在冷却电芯上侧之后，通过布置在电池模块的端部板中的通道向下流出。
根据电池模块的有利的设计方案，流体输入装置可以在电连接元件的高度上布置在第一端侧上的模块护套上。备选地或附加地，流体输入装置可以具有分布线路和进入开口，其中，进入开口沿电池电芯的堆叠方向分布地布置。
在此尤其地，连接元件可以用作在输入冷却液时的碰撞缓冲元件。冷却液尤其可以从侧面引导至连接元件上。以该方式，电池电芯的连接元件可以特别有效地被供应冷却液，并且被冷却。
根据本发明的另一方面，提出一种具有至少一个直接冷却的电池模块和电池壳体的电池，电池壳体具有流体密封的壳体下部分，其中，电池壳体具有用于冷却液的流体入口和至少一个流体出口。流体入口与至少一个电池模块的流体输入装置流体连接。在此，电池壳体具有至少一个收集空间，用于收集从至少一个电池模块自由逸出的冷却液。
虽然在根据已知的现有技术的具有直接冷却的电池中，冷却液通过相应的线路***引导到每个单独的电池模块，并且又从那里导出，但在根据本发明的实施方案中省略了导回线路，因为冷却液从电池模块逸出到电池壳体下部分中，并且在那里被获取或抽吸，并且又可以被输入到冷却回路中。
不导电的冷却液通过线路被输入至电池模块，分布在电池模块内，并且随后可以通过电池模块的模块护套或电芯包中的逸出开口自由向下逸出。从电池模块逸出到电池壳体中的冷却剂可以随后在那里被收集或抽吸，并且重新被输入到冷却剂回路中。
利用这种电池模块，电池壳体本身仅必须密封地实施，这通常已经被实现用于屏蔽电池模块以防环境影响。相反，多个电池模块不需要密封地实施，由此减少根据本发明的电池的成本、重量和结构需求。
根据电池的有利的设计方案，壳体下部分可以具有集成的流体通道、尤其是抽吸通道，以用于导出冷却液，其中，流体通道通过开口与收集空间流体连接。冷却液的特别有效的和节省结构空间的导回可以通过在例如由挤压成型部件实施的壳体下部分中集成的通道来表示，冷却液通过分布在壳体下部分的整个表面中的开口进入这些通道中。
根据电池的有利的设计方案，电池壳体可以具有布置在高度轴线中的流体引导元件。利用附加地安置在壳体底部上的流体引导元件，冷却液可以针对性地被输入到获取开口或抽吸开口，并且防止在车辆的加速或倾斜时的冷却液的飞溅。
根据电池的有利的设计方案，填充体可以在电池壳体的内部布置在相邻的电池模块之间。可以通过引入空心空间中的填充体(例如作为闭孔的泡沫、塑料空心体等)减少冷却液的位于电池壳体下部分的内部中的量。填充体可以由电池壳体或电池模块的一部分成形。
根据电池的有利的设计方案，流体入口和流体出口可以通过封闭的流体回路连接，流体回路具有冷却装置、热交换器、空气分离器中的至少一个。尤其是在从电池壳体下部分主动抽吸冷却液的情况下，因此减少位于循环中的冷却液量，空气分离器可以布置在泵之前的冷却液回路中，空气分离器例如根据离心原理、空气罐原理或迷宫原理工作。
根据电池的有利的设计方案，电池电子单元、尤其是至少一个电池管理***和/或开关部件尤其可以集成在电池壳体中。电池电子装置(BMS和CSE、接触器、电流计、保险丝等)的建造优选可以完全在构造为密封的罐的壳体下部分内实现，从而仅少量的控制线路、例如具有数据总线***的控制线路必须密封地引导通过电池壳体壁。
根据电池的有利的设计方案，电池壳体可以具有至少一个电池模块的模块护套。在此，壳体下部分可以以构造为用于从电池模块自由逸出的冷却液的收集空间，其中，壳体下部分的壳体底部具有用于使冷却液进入收集空间中的开口。
可选地，电池电芯可以根据所谓的“Cell-to-Batt”设计作为电芯包也直接安装到电池壳体中。电池壳体因此可以具有模块护套，或本身构造为模块护套。冷却液可以通过电芯包中的适当的装置，例如通过从分布线路喷射电池电芯的上侧来分布。冷却液在绕流电池电芯后从电芯包逸出到电池壳体下部分中，并且在那里如上面描述的那样被抽吸，并且导回到冷却回路中。
所提出的解决方案可以在具有已知的类型的电池电芯、例如袋状电芯、棱柱形的硬壳电芯或圆形电芯的电池中实现。
根据电池的有利的设计方案，壳体下部分可以具有用于导出冷却液的流体通道。冷却液可以在绕流电池电芯后从电芯包逸出到电池壳体下部分中，并且在那里通过流体通道抽吸，并且导回到冷却回路中。
附图
另外的优点由随后的附图描述得到。在附图中示出了本发明的实施例。附图、说明书和权利要求包含大量组合的特征。本领域技术人员适宜地还将单独考虑这些特征，并将它们概括为有意义的另外的组合。
示例性地示出了：
图1以分解图示出了根据本发明的实施例的具有分布线路的模块护套的侧面元件的等距图；
图2示出了电池模块的等距图，该电池模块具有根据图1的带有分布线路的模块护套的侧面元件和模块护套的布置在电池电芯两侧的端部板；
图3示出了穿过根据图2的电池模块的横截面图；
图4示出了穿过根据图2的电池模块的纵截面图；
图5示出了根据图4的纵截面图的片段放大图；
图6示出了穿过根据本发明的另外的实施例的电池模块的纵截面图，该电池模块具有在电池模块的电池电芯两侧的端部板中的流体通道和被冷却液从上方流过和从下方流过的电芯；
图7示出了根据图6的在其模块护套内的电池模块的等距的俯视图；
图8示出了根据图7的模块护套的等距的底视图；
图9示出了根据本发明的实施例的电池模块的示意图，该电池模块具有在电池电芯的第一端侧上的流体输入装置和在具有模块护套的移除的侧面元件的模块护套的下侧的用于冷却液的逸出开口；
图10示出了根据本发明的另外的实施例的电池模块的示意图，该电池模块具有在电池电芯的第二端侧上的流体输入装置和在具有模块护套的移除的侧面元件的模块护套的上侧的用于冷却液的逸出开口；
图11示出了根据本发明的另外的实施例的电池模块的示意图，该电池模块具有在电池电芯的第二端侧上的流体输入装置和在高度轴线的高度上在电芯包中的电池电芯的第一端侧和第二端侧之间的、在具有模块护套的移除的侧面元件的模块护套的侧面的逸出开口；
图12示出了根据图11的电池模块的侧视图；
图13示出了根据本发明的另外的实施例的电池模块的示意图，该电池模块具有在电池电芯的第一端侧上的流体输入装置和在高度轴线的高度上在电芯包中的电池电芯的第一端侧和第二端侧之间的、在具有模块护套的移除的侧面元件的模块护套的侧面的逸出开口；
图14示出了根据本发明的另外的实施例的电池模块的示意图，该电池模块具有在电池电芯的第二端侧上的流体输入装置和在用于使电线穿过的开口的区域中的、在具有模块护套的移除的侧面元件的模块护套的侧面的逸出开口；
图15示出了根据本发明的另外的实施例的电池模块的示意图，该电池模块具有在电池模块的下侧上的流体输入装置和在具有模块护套的移除的侧面元件的模块护套的上侧的用于冷却液的逸出开口；
图16示出了根据本发明的另外的实施例的电池模块的示意图，该电池模块具有在电池电芯的第二端侧上的流体输入装置和在具有模块护套的移除的侧面元件的模块护套的上侧的用于冷却液的逸出开口，其中，填充体布置在流体输出部的区域中；
图17示出了根据图10的电池模块，其具有排气的电池电芯的通过逸出开口逸出的排气的示意图；
图18示出了根据本发明的另外的实施例的电池的示意图，该电池具有四个电池模块和电池壳体的移除的侧壁，电池模块具有用于冷却液的逸出开口，冷却液在电池壳体下部分中被收集并且通过流体出口导出；
图19示出了根据图18的电池，其具有两个流体出口和电池壳体的移除的侧壁；
图20示出了根据本发明的另外的实施例的电池的示意图，该电池具有电池模块和电池壳体的移除的侧壁，电池模块具有用于冷却液的逸出开口，冷却液通过在壳体下部分的表面中分布的开口进入集成在壳体下部分中的流体通道中，并且通过流体通道导出；
图21示出了根据本发明的另外的实施例的电池的示意图，该电池具有电池壳体的移除的侧壁，其中，附加地引入的流体引导元件将冷却液引导至集成在壳体下部分中的流体通道的开口，并且防止冷却液的飞溅；
图22示出了根据本发明的另外的实施例的电池的示意图，该电池具有电池壳体的移除的侧壁，其中，附加地引入的填充体减少在壳体下部分中的冷却液量；
图23示出了根据本发明的另外的实施例的电池的示意图，该电池具有封闭的流体回路和电池壳体的移除的侧壁；
图24示出了根据本发明的另外的实施例的电池的示意图，该电池具有集成的电池电子单元和电池壳体的移除的侧壁；
图25示出了根据本发明的另外的实施例的电池的示意图，该电池具有电芯包的直接安装到电池壳体中的电池电芯和电池壳体的移除的侧壁；
图26示出了根据本发明的另外的实施例的电池模块的分解图，该电池模块具有布置在电池电芯之间的通道结构；
图27示出了根据本发明的另外的实施例的电池模块的分解图，该电池模块具有布置在电池电芯之间的粘合垫；
图28示出了根据本发明的另外的实施例的电池模块的分解图，该电池模块具有布置在电池电芯之间的具有袋状通道的通道结构；
图29示出了在放置冷却液分布线路的情况下的根据本发明的另外的实施例的电池模块的等距视图；
图30示出了根据图29的电池模块和放置的分布线路；
图31示出了穿过根据图30的电池模块的纵截面图；
图32示出了根据图31的纵截面图的片段放大图；
图33示出了在通道结构的区域中穿过根据图30的电池模块的横截面图；
图34以分解图示出了覆盖件和分布线路的等距图；
图35示出了在放置根据图34的覆盖件和分布线路的情况下的根据本发明的另外的实施例的电池模块的等距视图；
图36示出了根据图35的电池模块和放置的覆盖件以及分布线路；
图37示出了穿过根据图36的电池模块的纵截面图；
图38示出了在通道结构的区域中穿过根据图36的电池模块的横截面图；
图39以分解图示出了电芯连接单元和分布线路的等距图；
图40示出了在放置根据图39的电芯连接单元和分布线路的情况下的根据本发明的另外的实施例的电池模块的等距视图；
图41示出了根据图40的电池模块，其具有放置的电芯连接单元和分布线路；
图42示出了穿过根据图41的电池模块的纵截面图；以及
图43示出了在通道结构的区域中穿过根据图41的电池模块的横截面图。
具体实施方式
在附图中，类似的或相同作用的部件利用相同的附图标记表示。附图仅示出了示例，并且不理解为限制性的。
随后使用的方向术语，包括“左”、“右”、“上”、“下”、“在之前”、“在之后”、“在后面”等仅用于更好地理解附图，并且在任何情况下都不应表示对一般性的限制。所描述的部件和元件、其设计和使用可以在本领域技术人员的考虑的意义中变化，并适配于相应的应用。
这种元件的附图标记为了清楚起见在附图中分别仅安置在相应的元件上。
图1至图5示出了根据本发明的电池模块100的第一实施例。电池模块100以所谓的棱柱形的硬壳电芯10表示。
在此，图1示出了以分解图示出了根据本发明的实施例的具有构造为放置件98的分布线路28和接套84的模块护套40的侧面元件43的等距图，而图2示出了电池模块100的等距视图，该电池模块具有根据图1的带有分布线路28的模块护套40的侧面元件43和模块护套40的布置在电芯包38两侧的端部板39、41。图3示出了穿过根据图2的电池模块100的横截面图；而图4示出了穿过电池模块100的纵截面图。图5示出了根据图4的纵截面图的片段放大图。
电池模块100具有多个布置在模块护套40内的电池电芯10，其中，模块护套40至少局部包围多个电池电芯10。电池电芯10具有高度轴线20和沿高度轴线20的方向彼此间隔开的第一和第二端侧16、18。电池电芯10沿横向于高度轴线20的堆叠方向26作为电芯包38连续布置。
电池电芯10在第一端侧16分别具有两个电连接元件12、14，其分别形成正极或负极，并且通过电芯连接器30串联连接。为了清楚起见，在图2至图5的图示中没有示出电芯连接器30。
然而在另外的实施例中，电芯连接器30在图7中示出，并且以类似方式也在图1至图5中示出的实施例中建造。未示出的到边缘电芯的自由的连接元件12、14的电流输入在电芯包38的端部处被引出模块护套40。电芯电压分别通过单独的电线(未示出)在连接元件12、14上被分接，并且单独引出模块护套40。
直接冷却的电池模块100具有带有两个分布线路28和多个进入开口54的流体输入装置50，其在常规的运行中将冷却液60引导到电池电芯10中，尤其是喷射到电池电芯10的连接元件12、14上，并且因此有利地可以在电池电芯10中形成的位置处散热。此外，电池模块100具有一个或多个逸出开口56，其用于将冷却液60从模块护套40和电芯包38自由逸出到模块护套40的环境中。从电池模块100逸出到未示出的电池壳体的冷却液60随后可以在那里被收集或抽吸，并且重新被输送至冷却剂回路。
电线的贯穿件因此不必密封地实施。尤其不再需要模块护套40的全面的密封。仅电池壳体必须密封地构造，以用于收集冷却液60。可以省去用于冷却液60的液位或储备容器。电池壳体下部分承担该功能。
冷却液60通过电池模块100、也通过以其构建的电池200的流动在附图中分别以箭头示出。
模块护套40构造为围绕电芯包38的高度轴线20环绕的壁，并且尤其可以构造为带或框架。
模块护套40具有(未示出的)上侧42和下侧44。在实施例中，逸出开口56在图1至图5中布置在下侧44。因此，在该实施例中，流体输出部52布置在模块护套40的下侧44。
用于冷却液60的进入开口54指向第一端侧16地布置，从而冷却液60从进入开口54逸出到第一端侧16上，并且因此优选可以冷却第一端侧16和布置在那里的连接元件12、14。用于导出冷却液60的逸出开口56布置在电芯包38的关于高度轴线20对置的侧面上。
在该变型方案中，产生特别小的重量，因为从上方喷射到电池电芯10上的冷却液60在端部板39、41中向下流，并且在模块护套40的下侧44逸出，而不会收集在模块内部中。在电池模块100中，也不需要用于引导冷却液60的附加的配管。
流体输入装置50优选在电池电芯10的每个电连接元件12、14中具有至少一个进入开口54，并且以该方式有利地构造用于将冷却液60针对性地分布在电芯包38中的电池电芯10的第一端侧16上。流体输入装置50因此尤其可以将冷却液60针对性地分布在电芯包38中的电池电芯10的电连接元件12、14上。
分布线路28在侧面元件43中以如下方式形成，即侧面元件43沿电芯包38的堆叠方向26分布地具有进入开口54，并且半圆形的放置件98从模块护套40的外侧到侧面元件43布置在进入开口54上方，放置件形成分布线路28的通道。冷却液60通过接套84输送至分布线路。
冷却液60通过进入开口54的入口可以通过侧面元件43中的钻孔(在喷射中)和长孔(在流经中)实现。在流经的情况下，在连接元件12、14周围的入口中存在湍流，由此，在电池电芯10的第一端侧16上实现理想的热传递。在实施例中的流经从两个侧面实现，积聚点位于中间，并且通过两个端部板39、41中的一体的流出通道58回到液体罐中来实现流出。
由此，可以明显提高从电池电芯10通过连接元件12、14的散热。电池电芯10的高度上的温度差因此可以与现有技术相比明显更小，例如具有小于15K，而不是迄今大于20K的值。
流体输入装置50在电连接元件12、14的高度处，在第一端侧16上布置在模块护套40上。在输入冷却液60时，连接元件12、14可以被侧向喷射或流经，并且用作冷却液的碰撞缓冲元件，并且因此有助于冷却液60在连接元件12和14周围以及在电芯包38的第一端侧16上的均匀的分布。
在图3中的横截面中可特别好地看到，冷却液60如何喷射或流经电池电芯10的连接元件12、14。
在纵截面图中，尤其是在图5中的片段放大图中可看到，冷却液60能够如何分布在电芯包38的第一端侧16上并且分别可以通过通道58流出，通道在该实施例中构造在端部板39、41中。在流体通道58的下端部上，在模块护套40的下侧44，冷却液60可以通过逸出开口56自由逸出。
在该实施例中，在电池电芯10之间的可透过液体的层62的通道结构66构造有袋状通道70。冷却液60基本上位于袋状通道70中，并且最高通过对流分布。
图1至图5中的实施例可以以如下方式进一步简化，即仅存在侧面的流体输入装置50，并且冷却液60又集成地作为端部板39、41中的流体通道58，在电池电芯100的从上方流动结束时，从电池模块100流出到构造为底部罐的壳体下部分212中。
图6至图8示出了本发明的另外的实施例。电池模块100以所谓的棱柱形的硬壳电芯10表示。
在该实施例中，冷却液60在一个端部板39中，靠近模块护套40的下侧44地通过一个或多个进入开口54，在该示例中通过两个进入开口54进入其中，向上流到电芯包38的上方的第一端侧16。在第一端侧16处，冷却液60分布在具有电连接元件12和未示出的电芯连接器的第一端侧16上方。因此，特别有利的散热可以通过电连接元件12在第一端侧16处的平面的从上方流动，在没有明确为此构造的流体通道的情况下实现，因为损耗热量大部分在连接元件的区域中形成，并且通过热引导传递到电芯连接器上。
有利地，在另外的未示出的实施例中，例如形式为鼓泡的填充体可以沿电芯包布置在电连接元件之间的区域中，从而冷却液在填充体的两个侧面基本上在电连接元件上方流动。如果电芯壳体中的排气开口布置在连接元件之间，那么填充体还是可以布置在其上方。为此，填充体可以适宜地在排气开口的位置处具有适当的留空部，逸出的气体可以通过留空部流出。填充体有利于冷却液在电连接元件上方的适当的流动，以用于在形成位置处的尽可能大的散热。此外，填充体减小电池模块中的自由的体积，从而需要冷却液的小的体积。
冷却液60随后经由对置的端部板41中的流体通道58流出到模块护套40的下侧44。在下侧44，冷却液60通过一个或多个逸出开口56，在该示例中通过逸出开口56自由逸出到电池模块100的环境中。在此可能有利的是，逸出开口56靠近具有至少一个进入开口54的端部板41地布置。
在另外的未示出的实施例中，可选地，进入开口54可以从端部板39的下侧和/或模块护套40的下侧44布置在端部板39中。由此，冷却液60至电池模块100的输入和输出可以特别有利地设计。
关于在图1至图8中示出的实施例进一步改进的实施例可以在电池电芯10之间具有带有通道68的多孔的泡沫垫或橡胶状的挤压垫作为可透过液体的层62(如在图26和27中示出的实施例中那样)，其在电池运行中填充以冷却液60。
在电池200的热传播的情况下，这具有以下附加的优点：在利用在第一端侧16上形成的电解质气体直接排气(Abblasen)到冷却液60中，电池模块100中的电池电芯10中的放热反应后，产生在有缺陷的电池电芯10与两个相邻电芯10以及有缺陷的电池电芯的冷却剂加载的第一端侧16之间的蒸发冷却。
因此可以禁止有缺陷的电池电芯10的两个相邻电芯10中的不期望地强的温度升高。因此可以有利地防止电池模块100和总电池200中的热传播。电解质气体可以与蒸发的冷却液60的一部分结合，并且经由排气机构安全地导出到电池200内的电池模块100的外部。
通过将电解质气体和冷却液60结合而产生的气体混合物通常远不如纯电解质气体易燃。因此，通过冷却液60也可以防止电池电芯10上方的直接的点火。也可以防止可导致点燃电解质气体的火花形成。通过冷却液60可以导致熄灭有缺陷的点火的电池电芯10。有害的过程可能会停止。
图9至图17示出了模块护套40内的电池模块100的不同的实施方案。由于可见性，在图9至图11和图13至图17中分别去除模块护套40的面对观察者的侧面元件。
此外，图9至图17和图18至图24示出了模块护套40或具有模块护套40的电池模块100的实施方案，模块护套具有端部板39、41、侧面元件43和下侧44以及上侧42。然而，这应该仅示出了模块护套40的可能的实施方式。备选地，电池模块100也可以仅构造有包围电池电芯10的框架，其由端部板39、41和侧面元件43(作为没有下侧44和/或没有上侧42的模块护套40)构成。替代包围的框架地，可选地也可以使用张紧带。
在此，图9示出了根据本发明的实施例的电池模块100的示意图，该电池模块具有在电池电芯10的第一端侧16上的流体输入装置50和在模块护套40的下侧44上的用于冷却液60的逸出开口54。
电池模块100具有多个布置在模块护套40内的电池电芯10，其中，模块护套40至少局部包围多个电池电芯10。电池电芯10具有高度轴线20和沿高度轴线20的方向彼此间隔开的第一和第二端侧16、18。电池电芯10沿横向于高度轴线20的堆叠方向26作为电芯包38连续布置。
电池电芯10分别具有两个电连接元件12、14，其利用“+”和“-”表示，并且通过电芯连接器30串联连接。至边缘电芯的自由的连接元件12、14的两个电流输入32、34在电芯包38的端部处引出模块护套40。
电芯电压分别通过单独的电线36在连接元件12、14处被分接，并且单独引出模块护套40。
直接冷却的电池模块100具有流体输入装置50，流体输入装置具有分布线路28和多个进入开口54，进入开口在常规的运行中将冷却液60引导至电池电芯10上，尤其是喷射到电池电芯10的连接元件12、14上，并且因此可以在电池电芯10中的形成的位置处有利地散热。
此外，电池模块100具有多个逸出开口56，用于使冷却液60从模块护套40和电芯包38自由逸出。从电池模块100逸出到电池模块中的冷却液60可以随后在那里被收集或抽吸，并且重新被输送至冷却剂回路。
用于电线32、34、36的贯穿件45因此不必密封地实施。尤其不再需要模块护套40的全面的密封。仅电池壳体必须密封地构造，以用于收集冷却液60。可以省去用于冷却液60的液位或储备容器。电池壳体下部分承担该功能。
冷却液60通过电池模块100、例如也通过以其构建的电池200的流动在该附图和随后的附图中以箭头示出。
模块护套40构造为围绕电芯包38的高度轴线20环绕的壁，并且尤其可以构造为带或框架。
模块护套40具有上侧42和下侧44。逸出开口56在图9中的实施例中布置在下侧44上。流体输出部52因此在该实施例中布置在模块护套40的下侧44上。
用于冷却液60的进入开口54指向第一端侧16地布置，从而冷却液60从进入开口54逸出到第一端侧16上，并且因此优选可以冷却第一端侧16和布置在那里的连接元件12、14。用于导出冷却液60的逸出开口56布置在电芯包38的关于高度轴线20对置的侧面上。
在该变型方案中产生特别小的重量，因为从上方喷射到电池电芯10上的冷却液60在其上向下流，并且向下逸出，而不会收集在模块内部中。
流体输入装置50优选在电池电芯10的每个电连接元件12、14中具有至少一个进入开口54，并且以该方式有利地构造用于将冷却液60针对性地分布在电芯包38中的电池电芯10的第一端侧16上。流体输入装置50因此尤其可以将冷却液60针对性地分布在电芯包38中的电池电芯10的电连接元件12、14上。
在另外的实施方式中，流体输入装置50可以有利地具有喷嘴装置，其将冷却液60喷射到电芯包38上。
由此，冷却液60的更好的冷却作用可以在热形成的位置处，即电池电芯10的电连接元件12、14处实现。
在模块护套40内，在电池电芯10之间，沿电池电芯10的侧壁22、24，流体通道58分别布置在电芯包38中的电池电芯10的第一端侧16与第二端侧18之间，从而输入的冷却液60可以从进入开口54，通过电池电芯10的连接元件12、14，经由流体通道58到达模块护套40的逸出开口56。
图10示出了根据本发明的另外的实施例的电池模块100的示意图，该电池模块具有在电池电芯10的第二端侧18上的流体输入装置50和在模块护套40的上侧42的用于冷却液60的逸出开口54。
进入开口54针对性地指向第二端侧18地布置，从而冷却液60从进入开口54到达第二端侧18，而逸出开口56布置在电芯包38的关于高度轴线20对置的侧面上。进入的冷却液60因此在电池电芯10之间的流体通道58中向上升高，并且在模块护套40的上侧42从电池模块100逸出。
图11示出了根据本发明的另外的实施例的电池模块100的示意图，该电池模块具有流体输入装置50，其关于高度轴线20布置在具有第二端侧18的电芯包38的侧面上。
在此，逸出开口56在高度轴线20的高度上，在电芯包38中的电池电芯10的第一和第二端侧16、18之间，在侧面布置在模块护套40中。图12为此示出了电池模块100的侧视图，在其中可看到逸出开口56。
为了确保均匀的冷却液分布，逸出开口56优选分布在模块护套40的周边上。在图11中点状示出的冷却液60升高直到达到以下液位，该液位对应于逸出开口56的高度并且随后通过流体输出部52的逸出开口56流出到电池模块100的环境中。
在功率峰值中，例如在车辆加速中的电池电芯10的短期升高的热量形成的情况下，在电池模块100内部，在逸出开口56下方的冷却液60可以针对性地用作热缓冲器。
图13示出了根据本发明的另外的实施例的电池模块100的示意图，该电池模块具有流体输入装置50，流体输入装置关于高度轴线20布置在具有第一端侧16的电芯包38的侧面上。逸出开口56如在图11和图12的实施例中那样，在高度轴线20的高度上，在电芯包38中的电池电芯10的第一和第二端侧16、18之间，在侧面布置在模块护套40中。
因此，该实施例与图11和12中的实施例的不同之处在于，冷却液60从上方通过电池电芯10的连接元件12、14输入。电池模块100中的液位也在此持续达到逸出开口56的高度，因为仅如此才能够实现冷却液60的流出。
图14示出了根据本发明的另外的实施例的电池模块100的示意图，该电池模块具有在电池电芯10的第二端侧18上的流体输入装置50和在用于电线36的贯穿件45的开口的区域中的、在模块护套40的侧面的逸出开口56。输入的冷却液60在电池电芯10之间的流体通道58中升高，直到其达到电流输入32、34的贯穿件45的高度，并且通过贯穿件45定义地逸出到环境中。有利地，模块护套40由此不需要密封地构造。
图15示出了根据本发明的另外的实施例的电池模块100的示意图，该电池模块具有在电池模块100的下侧44上的流体输入装置50和在模块护套40的上侧42的用于冷却液60的逸出开口56。
模块护套40具有环绕电芯包38的高度轴线20的壁和在具有第一端侧16的电芯包38的侧面上的至少一个至少尽可能封闭的上侧42。流体输入装置50布置在具有第二端侧18的电芯包38的侧面上，该流体输入装置构造为没有分布线路，然而优选具有相对大的横截面的短的接套。逸出开口56布置在模块护套40的上侧42中。
备选地，逸出开口56如在图11至13中的实施例中那样布置在电芯包38的第一和第二端侧16、18之间的高度上。
有利地，逸出开口56具有横截面，从而与在优选具有相对大的横截面的进入开口54上相比，在逸出开口56上出现冷却液60的更高的压力损耗。逸出开口56因此可以构造为节流开口。以该方式，可以实现冷却液60的定义的逸出和冷却液60的均匀的分布。
在该实施例中，逸出开口56也可以布置在电池电芯10的第一和第二端侧16、18之间的一半的高度上。
图16示出了根据本发明的另外的实施例的电池模块100的示意图，该电池模块具有在电池电芯10的第二端侧18上的流体输入装置50和在模块护套40的上侧42的用于冷却液60的逸出开口56，其中，填充体46在模块护套40的内部布置在流体输出部52的区域中。例如可由空心材料构造的填充体46减少位于模块内部的冷却液量。
图17示出了如在图10中示出的电池模块100，该电池模块具有排气的电池电芯10的通过逸出开口56逸出的排气的示意图。
如果从电池电芯，例如由于过度充电或内部短路，出现电芯化学的放热反应，那么可以形成更大体积的气体，即所谓的排气，其可以通过所谓的爆裂膜，从电池电芯10逸出。该气体可以与冷却液60结合，并且通过针对冷却液60的布置在附近的逸出开口56从模块护套40逸出。以该方式可以有利地防止的是，在电池模块100中形成更高的气压。由此可以省去模块护套40中的附加的、仅在过压下打开的排气装置、例如过压阀、过压膜。安装有这种电池模块100的电池壳体通常具有专用排气开口，排气可以通过专用排气开口输出到环境中。
图18至25示出了具有电池壳体210的电池200的不同的实施方案。由于可见性，在附图中分别移除电池壳体210的面对观察者的侧壁。
图18示出了根据本发明的实施例的电池200的示意图，该电池具有四个电池模块100，电池模块具有用于冷却液60的逸出开口56，冷却液在电池壳体下部分212中被收集并且通过流体出口204导出。
电池200具有电池壳体210，电池壳体具有壳体上部分214和流体密封的壳体下部分212。
壳体下部分212可以例如构造为罐，其利用平坦的作为盖的壳体上部分214封闭。两个壳体部分212、214例如可以通过壳体法兰216密封地连接。
电池壳体210此外具有用于冷却液60的流体入口202、至少一个流体出口204，其中，流体入口202与电池模块100的流体输入装置50流体连接。电池壳体210具有至少一个收集空间206，用于收集从电池模块100自由逸出的冷却液60。冷却液60可以通过流体出口204抽吸，并且被输送至冷却回路，冷却回路优选封闭地构造。
虽然在根据已知的现有技术的具有直接冷却的电池中，冷却液由相应的线路***引导到每个单独的电池模块100，并从那里再次导出，但在根据本发明的实施方案中省略导回线路，因为冷却液60从电池模块100逸出到电池壳体下部分212中，并且在那里被获取或抽吸并且又输送到冷却回路中。
图19为此示出了这种电池200，其具有两个流体出口204，从而冷却液60即使在车辆的倾斜位置中或横向和/或纵向加速中也可以被导出和/或抽吸。
在图20中可看到根据本发明的另外的实施例的电池200的示意图，该电池具有电池模块100，电池模块具有用于冷却液60的逸出开口56，冷却液通过在壳体下部分212的壳体底部218的表面中分布的开口222进入集成在壳体下部分212中的流体通道220中，并且通过流体通道导出。例如由挤压成型部件构造的壳体底部218具有集成的流体通道220，尤其是用于导出冷却液60的抽吸通道。流体通道220通过开口222与收集空间206流体连接，并且可以分布在壳体底部218的整个表面上。冷却液60可以通过流体通道220例如被抽吸。
图21示出了根据本发明的另外的实施例的电池200的示意图，其中附加地在高度轴线230中布置的流体引导元件224将冷却液60引导至集成在壳体下部分212中的流体通道220的开口222，并且防止冷却液60的飞溅。冷却液60因此可以针对性地引导至开口222。可以通过流体引导元件224有效抑制逸出到壳体下部分212中的冷却液60由于车辆加速导致的飞溅。
图22示出了根据本发明的另外的实施例的电池200的示意图，其中附加地引入的填充体226减少在壳体下部分212中的冷却液量。例如可由空心材料构造的填充体226减少在电池壳体210中存在的自由的体积，并且由此减少存在的冷却液60的量。
填充体226可以由电池壳体210或电池模块100的一部分成形。
在图23中可看到根据本发明的另外的实施例的电池200的示意图，该电池具有封闭的流体回路232。流体入口202和流体出口204通过封闭的流体回路232连接，流体回路具有冷却装置234、热交换器、空气分离器236中的至少一个。
冷却液60通过集成在壳体下部分212中的流体通道220抽吸，并且通过流体出口204输送至封闭的流体回路232。在冷却液60又进入具有泵240和冷却装置234、例如具有风扇的环境空气冷却器或利用车辆空调设施的蒸发的制冷剂运行的热交换器的流体回路232中之前，在空气分离器236中的空气例如根据离心原理、空气罐原理或迷宫原理被移除。电池壳体210同时用于存储冷却液，从而不需要附加的液位或储备容器。
图24示出了根据本发明的另外的实施例的电池200的示意图，该电池具有集成的电池电子单元228。诸如电池管理***(BMS)、电芯电压监控(CSE)、接触器、电流计、保险丝之类的电池电子装置的环境可以布置在电池壳体210的内部，从而使得仅电流输入线路和输出线路以及少量的控制线路244(例如作为数据总线)必须密封地被引导通过电池壳体壁。
电池电子单元228、尤其是至少一个电池管理***和/或开关部件因此可以有利地集成在电池壳体210中。
在图25中可看到根据本发明的另外的实施例的电池200的示意图，该电池具有电芯包38的直接安装到电池壳体210中的电池电芯10。电池壳体210具有至少一个电池模块100的模块护套40。壳体下部分212构造为用于从电池模块100自由逸出的冷却液60的收集空间206，其中，壳体下部分212具有用于使冷却液60进入收集空间206中的开口222。壳体下部分212中的流体通道220用于导出冷却液60。
直接安装到壳体中的电芯从电池电芯10的第一端侧16，通过分布线路28被喷射冷却液60，冷却液在电池电芯10的侧壁22、24上并且在侧壁之间向下流，并且随后通过在壳体底部218的表面中分布的开口222进入集成在壳体下部分212中的流体通道220中，并且通过流体通道抽吸。
在图26至35中示出了不同的根据本发明的电池模块100的另外的构造性的实施例，电池模块具有所谓的棱柱形的硬壳电芯10。电池模块100具有基本相似的结构。
电池电芯10相互粘贴，并且与布置在电芯包38的两个端部上的作为端部板39、41的压板粘贴，其中，在电池电芯10之间的中间空间中布置有粘贴垫或粘贴板62，其通常同时用于长度公差补偿并且用于补偿关于充电或老化状态的电芯厚度变化。为了形成电池模块100，端部板39、41在电芯包38轴向挤压到额定长度之后通过例如侧面的焊接的连接板材(作为侧面元件43)彼此连接。电池电芯10的电连接和电流的输入和输出通过焊接的电芯连接器30实现。分别未示出用于测量电芯电压并且用于所谓的平衡、各个电池电芯10之间的充电补偿的装置，和电池模块100的布置在电芯连接器30上方的覆盖件。
冷却液60的输入例如可以通过分布线路28实现，分布线路设有进入开口54并且可以布置在电池电芯10上方。
图26示出了根据本发明的另外的实施例的电池模块100的分解图，该电池模块具有布置在电池电芯10之间的通道结构66。
电池模块100具有八个棱柱形的硬壳电芯10，其连接元件12、14布置在电池电芯10的第一端侧16上。在电池电芯10之间分别布置有构造为通道结构66的可透过液体的层62，其设有用于在电池电芯10之间引导冷却液60的通道66。
层62例如可以粘贴到电池电芯10的侧壁22、24上。
在该实施例中，模块护套40在电池模块100的两个端部侧包括两个稳定的端部板39、41，其可以将对于电池电芯10的运行所需的挤压力施加到电池电芯10上。两个端部板39、41通过两个对置的侧面元件43连接，并且尤其可以被旋接或焊接。
具有从电芯包38中的电池电芯10的一个端侧16延伸到另一端侧18的通道68的通道结构66平行于高度轴线20地布置，其中，通道68在电池电芯10的高度上连续构造。
在图27中可看到根据本发明的另外的实施例的电池模块100的分解图，该电池模块具有布置在电池电芯10之间的粘贴垫64。
在该实施例中，在电池电芯10之间，沿高度轴线20的方向至少局部布置有可透过液体的层62，尤其是多孔的粘贴垫64。粘贴垫64可以例如由多孔材料(开孔的泡沫垫、无纺布等)构造，多孔材料吸入冷却液，冷却电池电芯10的侧壁22、24，并且在下侧44处自由逸出。在此，冷却液60可以通过其热容量来缓冲热负载峰值，并且因此尤其是在电池电芯10的放热反应之后防止电芯包38中的热传播。
优选自粘贴地构造的粘贴垫64分别可以粘贴到电池电芯10的侧壁22、24上。
在此，粘贴垫64构造有适当的孔隙率，其允许冷却液60渗入电芯之间，从而使得粘贴垫64在常规的运行中被冷却液60浸泡。
图28示出了根据本发明的另外的实施例的电池模块100的分解图，该电池模块具有布置在电池电芯10之间的具有袋状通道70的通道结构66。在该实施例中，如在图26中的实施例中那样，可透过液体的层62以通道结构66的形式布置在电池电芯10之间，通道结构在该情况下设有袋状通道70。冷却液60通过袋状通道70被引导至电池电芯10之间，因为袋状通道70可以填充以静止的冷却液60，由此，又可以缓冲热负载峰值，并且可以防止电芯包38中的热传播。
图29示出了在放置冷却液分布线路28的情况下的根据本发明的另外的实施例的电池模块100的等距视图。图30示出了电池模块100和居中地放置的分布线路28。
分布线路28作为流体输入装置50在其中一个端侧16、18上尤其居中地布置在电池电芯10的相互对置的电连接元件12、14之间。分布线路28在其面对电池电芯10的第一端侧16的侧面上具有进入开口54，用于将冷却液60从分布线路28逸出到电池模块100的内部中。
进入开口54沿堆叠方向26在电池电芯10上分布地布置，从而可以确保电池电芯10的第一端侧16以冷却液60的均匀的润湿。进入开口54沿电池电芯10的堆叠方向26分布地布置。以该方式，连接元件12、14尤其可以用作在输入冷却液60时的碰撞缓冲元件。
图31示出了穿过根据图30的电池模块100的纵截面图，而图32示出了纵截面图的片段放大图，其说明了冷却液60的流动。冷却液60通过构造为分布线路28的流体输入装置50流入电池模块100中，并且穿过进入开口54到达电池电芯10的第一端侧16。冷却液60可以分布在第一端侧16上，并且通过流体通道58在电池电芯10之间流至电池模块100的下侧44的逸出开口56。流体通道58例如可以构造为在图26中示出的通道结构66中的通道68，通道结构作为可透过液体的层62布置在电池电芯10的侧壁22、24之间。
图33示出了在通道结构66的区域中穿过根据图30的电池模块100的横截面图。在横截面图中可看到，冷却液60如何从分布线路28，通过进入开口54流至电池电芯10的第一端侧16，并且可以在那里在端侧16上分布到连接元件12、14的两侧。以该方式，可以特别有效地冷却端侧16和连接元件12、14。
冷却液60可以通过通道结构66的通道68，朝电池模块100的逸出开口56向下流出，并且在电池模块100的下侧自由逸出。
图34以分解图示出了覆盖件78和分布线路28的等距图，而图35示出了在放置根据图34的覆盖件78和分布线路28的情况下的电池模块100的等距视图，并且图36示出了电池模块100和放置的覆盖件78以及分布线路28。
覆盖件78用于使电池模块100的上侧42绝缘，并且布置在电芯包38的具有电池电芯10的端侧16的侧面上。覆盖件78具有用于电池电芯10的连接元件12、14的缺口82。
在该实施例中，流体输入装置50集成到覆盖件78中。为此，用于形成通道的半圆形的上部分80放置到覆盖件78上，并且由此形成分布线路28，覆盖件具有一系列的在电池模块100的堆叠方向26上分布的进入开口54。冷却液60通过接套84被输送至分布线路28。
图37示出了穿过根据图36的电池模块100的纵截面图，而图38示出了在通道结构66的区域中穿过电池模块100的横截面图。在横截面图中可看到，冷却液60如何从分布线路28，通过进入开口54，在覆盖件78下方流到电池电芯10的第一端侧16，并且在那里在端侧16上分布到连接元件12、14的两侧。
以该方式，可以特别有效地冷却端侧16和连接元件12、14。冷却液60可以通过通道结构66的通道68，朝电池模块100的逸出开口56向下流出，并且在电池模块100的下侧自由逸出。
图39以分解图示出了电芯连接单元72和分布线路28的等距图，而图40示出了在放置电芯连接单元72和分布线路28的情况下的电池模块100的等距视图，并且图41示出了电池模块100，其具有放置的电芯连接单元72和分布线路28。
电芯连接单元72布置在具有电池电芯10的第一端侧16的电芯包38的侧面上，并且包括各个用于使连接元件12、14电连接的电芯连接器30，以便使电池电芯10串联和/或并联连接。电芯连接器30用于通向和来自电池电芯的电流传输。电芯连接单元72可以具有用于分接电芯电压以用于电芯电压监控或各个电池电芯10之间的充电补偿的另外的电线，并且例如具有温度传感器。
图39中的电芯连接单元72由底层74和上层构成，其具有用于容纳电芯连接器30的留空部94、96和用于固定电芯连接器30的接片90、92。
在该实施例中，流体输入装置50集成到电芯连接单元72中。为此，在底层74和上层76中分别沿电芯包38的堆叠方向26形成半圆形的区域作为半壳86、88，用以构造通道。底层74的半壳88沿堆叠方向26分布地具有用于冷却液60的逸出的进入开口54。在拼接底层74和上层76时形成分布线路28，冷却液60通过接套84输送至分布线路。
图42示出了穿过根据图41的电池模块100的纵截面图，而图43示出了在通道结构66的区域中穿过电池模块100的横截面图。在横截面中可看到，冷却液60如何从分布线路28通过进入开口54，在电芯连接单元72下方流到电池电芯10的第一端侧16上，并且在那里在端侧16上分布到连接元件12、14的两侧。以该方式，可以特别有效地冷却端侧16和连接元件12、14。冷却液60可以通过通道结构66的通道68，朝电池模块100的逸出开口56向下流出，并且在电池模块100的下侧自由逸出。
附图标记
10 电池电芯
11 有缺陷的电池电芯
12 连接元件
14 连接元件
16 端侧
18 端侧
20 高度轴线
22 侧壁
24 侧壁
26 堆叠方向
28 分布线路
30 电芯连接器
32 电流输入
34 电流输出
36 电线
38 电芯包
39 端部板
40 模块护套
41 端部板
42 上侧
43 侧面元件
44 下侧
45 线路贯穿件
46 填充体
50 流体输入装置
52 流体输出部
54 进入开口
56 逸出开口
58 流体通道
60 冷却液
62 层
64 粘贴垫
66 通道结构
68 通道
70 袋状通道
72 电芯连接单元
74 底层
76 上层
78 覆盖件
80 上部分
82 缺口
84 接套
86 半壳
88 半壳
90 接片
92 接片
94 留空部
96 留空部
98 放置件
100 电池模块
200 电池
202 流体入口
204 流体出口
206 收集空间
208 流体线路
210 电池壳体
212 壳体下部分
214 壳体上部分
216 壳体法兰
218 壳体底部
220 流体通道
222 开口
224 流体引导元件
226 填充体
228 电池电子单元
230 高度轴线
232 流体回路
234 冷却装置
236 空气分离器
240 泵
242 冷却液线路
244 控制线路

Claims (29)

1.一种直接冷却的电池模块(100)，其具有至少一个模块护套(40)和多个布置在模块护套(40)内的电池电芯(10)，其中，模块护套(40)至少局部包围多个电池电芯(10)，
其中，电池电芯(10)具有高度轴线(20)和沿高度轴线(20)的方向彼此间隔开的第一和第二端侧(16、18)，
并且沿横向于高度轴线(20)的堆叠方向(26)作为电芯包(38)连续布置，
具有流体输入装置(50)，所述流体输入装置具有至少一个进入开口(54)和至少一个逸出开口(56)，所述进入开口在常规的运行中将冷却液(60)引导至电池电芯(10)上，所述逸出开口用于冷却液(60)从模块护套(40)和/或电芯包(38)自由逸出到模块护套(40)的环境中，尤其是在常规布置在电池壳体(210)中的情况下自由逸出到电池壳体(210)中。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，在模块护套(40)内，至少一个流体通道(58)布置在电池电芯(10)的第一端侧(16)和第二端侧(18)之间的端部板(39、41)中。
3.根据权利要求1或2所述的电池模块，其中，至少一个进入开口(54)布置在端部板(39、41)之一中，尤其是在模块护套(40)的下侧(44)附近。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块，其中，至少一个逸出开口(56)布置在模块护套(40)的下侧(44)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块，其中，流体输入装置(50)具有分布线路(28)和多个进入开口(54)，尤其是其中，流体输入装置(50)在每个电池电芯(10)中，尤其是在电池电芯(10)的每个电连接元件(12、14)中具有至少一个进入开口(54)，和/或其中，设置有多个逸出开口(56)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块，其中，流体输入装置(50)构造用于冷却液(60)在电芯包(38)中的电池电芯(10)的两个端侧(16、18)中的至少一个端侧上的针对性的分布，尤其是其中，流体输入装置(50)构造用于冷却液(60)在电芯包(38)中的电池电芯(10)的电连接元件(12、14)上的针对性的分布。
7.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块，其中，流体输入装置(50)具有喷嘴装置，所述喷嘴装置将冷却液(60)喷射到电芯包(38)上。
8.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块，其中，在模块护套(40)内，至少一个流体通道(58)布置在电芯包(38)中的电池电芯(10)的第一端侧(16)与第二端侧(18)之间。
9.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块，其中，可透过液体的层(62)、尤其是多孔的粘合垫(64)至少部分沿高度轴线(20)的方向布置在电池电芯(10)之间，
或者其中，布置有通道结构(66)，所述通道结构具有从电芯包(38)中的电池电芯(10)的一个端侧(16)延伸到另一端侧(18)的通道(68)，其中，所述通道(68)至少局部连续地构造，或至少局部构造为袋形通道(70)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块，其中，用于冷却液(60)的进入开口(54)指向第一端侧(16)地布置，从而冷却液(60)从进入开口(54)逸出到第一端侧(16)上，并且逸出开口(56)布置在电芯包(38)的关于高度轴线(20)对置的侧面上。
11.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块，其中，所述进入开口(54)指向第二端侧(18)地布置，从而冷却液(60)从进入开口(54)到达第二端侧(18)，并且逸出开口(56)布置在电芯包(38)的关于高度轴线(20)对置的侧面上。
12.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块，其中，流体输入装置(50)关于高度轴线(20)布置在电芯包(38)的具有第一端侧(16)的侧面上或电芯包(38)的具有第二端侧(18)的侧面上。
13.根据权利要求12所述的电池模块，其中，逸出开口(56)在高度轴线(20)的高度上，在电芯包(38)中的电池电芯(10)的第一端侧(16)与第二端侧(18)之间，在侧面布置在模块护套(40)中。
14.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块，其中，模块护套(40)构造为围绕电芯包(38)的高度轴线(20)环绕的壁，尤其是构造为带或框架。
15.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块，其中，模块护套(40)具有环绕电芯包(38)的高度轴线(20)的壁和在电芯包(38)的具有第一端侧(16)的侧面的至少一个至少在很大程度上封闭的上侧(42)，并且流体输入装置(50)布置在电芯包(38)的具有第二端侧(18)的侧面，并且逸出开口(56)布置在上侧(42)中。
16.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块，其中，逸出开口(56)具有横截面，使得在逸出开口(56)处，冷却液(60)的压力损耗比在进入开口(54)处以及在冷却液(60)在进入开口(54)和逸出开口(56)之间的流动的进一步的变化过程中的压力损耗更高。
17.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块，其中，在模块护套(40)内部，尤其是在流体输入装置(50)和/或流体输出部(52)的区域中布置有填充体(46)。
18.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块，其中，电芯连接单元(72)和/或覆盖件(78)布置在电芯包(38)的具有电池电芯(10)的第一端侧(16)的侧面上，其中，流体输入装置(50)集成到电芯连接单元(72)和/或覆盖件(78)中。
19.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块，其中，在端侧(16、18)之一上的流体输入装置(50)布置在电池电芯(10)的相互对置的电连接元件(12、14)之间，尤其是居中地布置在它们之间，和/或具有分布线路(28)和进入开口(54)，其中，进入开口(54)沿堆叠方向(26)分布在电池电芯(10)上地布置。
20.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块，其中，流体输入装置(50)在模块护套(40)上靠近端侧(16、18)之一地布置，和/或具有分布线路(28)和进入开口(54)，其中，进入开口(54)沿堆叠方向(26)分布在一定数量的电池电芯(10)上地布置。
21.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块，其中，流体输入装置(50)在电连接元件(12、14)的高度上布置在第一端侧(16)上的模块护套(40)上，和/或具有分布线路(28)和进入开口(54)，其中，进入开口(54)沿电池电芯(10)的堆叠方向(26)分布地布置，尤其是其中，连接元件(12、14)用作在输入冷却液(60)时的碰撞缓冲元件。
22.一种电池(200)，所述电池具有根据前述权利要求中任一项所述的至少一个直接冷却的电池模块(100)、带有流体密封的壳体下部分(212)的电池壳体(210)，其中，电池壳体(210)具有用于冷却液(60)的流体入口(202)和至少一个流体出口(204)，其中，流体入口(202)与至少一个电池模块(100)的流体输入装置(50)流体连接，其中，电池壳体(210)具有至少一个收集空间(206)，用于收集从至少一个电池模块(100)自由逸出的冷却液(60)。
23.根据权利要求22所述的电池，其中，壳体下部分(212)具有集成的流体通道(220)，尤其是用于导出冷却液(60)的抽吸通道，其中，流体通道(220)通过开口(222)与收集空间(206)流体连接。
24.根据权利要求22或23所述的电池，其中，电池壳体(210)具有布置在高度轴线(230)中的流体引导元件(224)。
25.根据权利要求22至24中任一项所述的电池，其中，填充体(226)在电池壳体(210)的内部布置在相邻的电池模块(100)之间。
26.根据权利要求22至25中任一项所述的电池，其中，流体入口(202)和流体出口(204)通过封闭的流体回路(232)连接，所述流体回路具有冷却装置(234)、热交换器、空气分离器(236)中的至少一个。
27.根据权利要求22至26中任一项所述的电池，其中，电池电子单元(228)、尤其是至少一个电池管理***和/或开关部件集成在电池壳体(210)中。
28.根据权利要求22至27中任一项所述的电池，其中，电池壳体(210)具有至少一个电池模块(100)的模块护套(40)，并且其中，壳体下部分(212)构造为用于从电池模块(100)自由逸出的冷却液(60)的收集空间(206)，其中，壳体下部分(212)的壳体底部(218)具有用于使冷却液(60)进入收集空间(206)中的开口(222)。
29.根据权利要求28所述的电池，其中，壳体下部分(212)具有用于导出冷却液(60)的流体通道(220)。
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