CN109285978A - 电池模块、这种电池模块的应用和电池模块壳体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有多个电池元件（2）的电池模块，其中，所述电池元件容纳在所述电池模块（1）的电池模块壳体（3）中，其中，所述电池模块壳体（3）具有至少一个壳体壁（4），所述壳体壁包括构造用于调温流体穿流的冷却通道（5），并且所述壳体壁（4）另外还具有至少一个补偿结构（6），所述补偿结构构造用于补偿机械负载，其中，所述补偿结构（6）具有第一补偿元件（81）和第二补偿元件（82），其中，所述第一补偿元件（81）以能够相对于所述第二补偿元件（82）沿着补偿方向（83）运动的方式来布置，并且另外，所述补偿方向（83）还以与所述壳体壁（4）的纵向方向（41）成一角度（9）的方式来布置，其中，所述角度（9）具有10度至80度的值。

Description

电池模块、这种电池模块的应用和电池模块壳体

技术领域

本发明基于一种根据独立权利要求的类型的具有多个电池元件的电池模块。

本发明的保护对象还包括这种电池模块的使用。此外，本发明还涉及一种电池模块壳体。

背景技术

由现有技术已知，电池模块能够由多个单个的电池元件组成，所述电池元件能够相互串联和/或并联地导电连接。

尤其是在电驱动车辆（EV）、混合动力电车辆（HEV）或者插电式混合动力电车辆（PHEV）中，使用下述电池模块，其包括高能量和强功率的锂离子电池元件或者锂聚合物电池元件，所述电池模块优选具有大约100个电池元件，以便能够满足增长的对行驶功率的期望。此外，电池模块也能够附加地串联连接。

由于化学转变过程，所述锂离子电池元件或者锂聚合物电池元件尤其是在输出或者接收电能时发热，从而使得为了在优选的温度范围中运行这样高性能的电池元件，另外已知的是，电池模块能够包括调温系统，该调温系统应该尤其确保所述电池元件不超过预先给定的温度。

在此，例如需要注意，锂离子电池元件的优选的温度范围大约在5℃与35℃之间。另外，所述使用寿命自大约40℃的运行温度起稳定下降，由此，为了满足对足够的使用寿命的要求，应该借助于所述调温系统将所述电池元件保持在低于40℃的热非临界状态中。此外，不同的温度单元之间的温度梯度不应该超过5K，以便不加速老化过程。

未来的电池元件能够例如包括固态电解质，此外还能够具有更高的能量密度。

这样的、也被称为中温电池元件的电池元件应该在高于例如70℃的温度下运行，以便达到最佳效率。

尤其是在能够与此比较的较低的温度下，不仅在充电过程期间而且在放电过程期间提高所述电池元件的内电阻并且降低所述效率。

在高于例如90℃的情况下，同样降低所述电池元件的效率。

因此，包括这样的中温电池元件的电池模块也需要适合的调温系统，所述调温系统用于加热所述中温电池元件到至少例如70℃的最小温度，或者用于冷却所述中温电池元件，以便这些中温电池元件不超过例如90℃的最大温度。

文献DE 10 2012 001 596 A1公开了一种用于电池壳体的保护元件，其中，所述保护元件能够填充有至少一个介质或者永久地填充有至少一个介质。

文献DE 10 2013 110 468 A1公开了一种用于机动车的碰撞元件。

文献DE 10 2013 215 436 A1公开了一种用于容纳至少一个用于机动车的能量模块的设备。

发明内容

具有独立权利要求特征的、具有多个电池元件的电池模块提供下述优点：不仅能够提高该电池模块面对作用到所述电池模块上的机械作用（例如在发生事故时）的安全性，还能够提供对该电池模块的多个电池元件的可靠的调温。

尤其是，在此同时也能够通过结合或者集成用于补偿机械负载的补偿结构和用于调温所述电池元件的冷却通道而基本上保持该电池模块的总体积。

为此，提供具有多个电池元件的电池模块。

所述电池模块在此容纳在该电池模块的电池模块壳体中。

另外，所述电池模块壳体具有至少一个壳体壁，所述壳体壁包括构造用于调温流体穿流的冷却通道。

另外，所述壳体壁还具有至少一个补偿结构，所述补偿结构构造用于补偿机械负载。

所述补偿结构在此具有第一补偿元件和第二补偿元件。

所述第一补偿元件在此以能够相对于所述第二补偿元件沿着补偿方向运动的方式来布置。

另外，所述补偿方向还以与该壳体壁的纵向方向成一角度的方式来布置。

在此，所述角度具有10度至80度的值。

所述角度优选具有30度至60度的值。

所述角度尤其具有45度的值。

通过在从属权利要求中列出的措施，在独立权利要求中给出的设备的有利的改型方案和改进是可能的。

有利的是，所述补偿结构具有多个补偿元件。

在此，每两个直接相邻地布置的补偿元件以能够相对于彼此沿着所述补偿方向运动的方式来布置。

由此，能够进一步提高该电池模块的例如面对事故时的安全性，因为多个补偿元件例如以能够移入彼此的方式来构造。

适宜地，所述壳体壁具有第一补偿结构和第二补偿结构。

在此，该第一补偿结构的补偿方向以与该第二补偿结构的补偿方向成一角度的方式来布置。

所述角度在此具有25度至155度的值。

所述角度优选具有55度至125度的值。

所述角度尤其是具有90度的值。

由此，能够进一步提高该电池模块的例如面对事故时的安全性，因为能够从不同的方向可靠地补偿作用到所述电池模块上的机械负载。

在此，另外适宜的是，所述冷却通道布置在所述第一补偿结构与所述第二补偿结构之间。

尤其是，所述冷却通道在此布置在所述第一补偿结构、所述第二补偿结构与所述多个电池元件之间。

因此，能够以简单的方式将所述冷却通道和用于冷却或者用于加热所述多个电池元件的可能性集成到所述补偿结构中。

由此，构造用于调温所述多个电池元件的冷却通道能够以节省空间的方式容纳在所述补偿结构之间，所述补偿结构构造用于接收机械负载。

根据本发明的另一个适宜的方面，所述壳体壁具有多个第一补偿结构和多个第二补偿结构，所述第一补偿结构和所述第二补偿结构在所述电池模块的纵向方向上交替地布置。

因此，能够例如跨越整个壳体壁均匀地布置用于接收作用到所述电池模块上的机械负载的补偿结构，由此能够进一步提高所述安全性。

尤其是，在此也适宜的是，所述第一补偿结构和所述第二补偿结构相互连接。

由此，作用到所述电池模块上的机械负载能够可靠地传递到所述补偿元件上或者该第一补偿结构的和/或该第二补偿结构的补偿元件上，由此能够可靠地补偿所述机械负载。

有利地，所述第一补偿元件和所述第二补偿元件借助于机械阻力器相互连接，该机械阻力器构造用于缓冲该第一补偿元件相对于所述第二补偿元件沿着所述补偿方向的运动。

由此，能够借助于所述补偿元件可靠地接收作用到所述电池模块上的机械负载，由此能够可靠地补偿所述机械负载。

根据本发明的一个有利的方面，所述电池模块具有多个壳体壁，所述壳体壁分别包括至少一个冷却通道和至少一个补偿结构，所述冷却通道构造用于调温流体穿流，所述补偿结构构造用于补偿机械负载。

由此，尤其有利地可能的是，只有该电池模块的这样的壳体壁以下述方式来构造，使得这些壳体壁包括至少一个冷却通道和至少一个补偿结构，所述冷却通道构造用于调温流体穿流，所述补偿结构构造用于补偿机械负载，所述壳体壁也需要碰撞保护和/或调温。

例如，能够以所述方式来构造两个对置的侧面，由此能够总体上减小成本。

总体上可能的是，为具有根据本发明的电池模块的车辆的乘客提高安全性，并且另外在发生事故时或者在该电池模块的电池元件中的一个电池元件发生热失控时也提高环境的安全性。尤其是，由此总体上能够利用根据本发明的电池模块以节省空间的方式组合调温系统和安全系统，其中，与由现有技术已知的调温系统或者安全系统相比，该电池模块的总体积只轻微地增加。

此外，本发明还涉及根据本发明的电池模块的使用，其中，多个电池元件在温度高于50℃的情况下运行。

因此，能够以下述方式将所谓的中温电池元件连接成电池模块，使得不仅能够可靠地冷却和加热所述中温电池元件，也能够安全地运行具有中温电池元件的电池模块。

尤其是，这样的电池模块能够布置在蓄电池中。

本发明的保护对象还有一种电池模块壳体，该电池模块壳体构造用于容纳多个电池元件。在此，所述电池模块壳体具有至少一个壳体壁，所述壳体壁包括构造用于调温流体穿流的冷却通道。

另外，所述壳体壁还具有至少一个补偿结构，所述补偿结构构造用于补偿机械负载。所述补偿结构具有第一补偿元件和第二补偿元件。

所述第一补偿元件以能够相对于所述第二补偿元件沿着补偿方向运动的方式来布置。

另外，所述补偿方向还以与该壳体壁的纵向方向成一角度的方式来布置。

所述角度在此具有10度至80度的值。

所述角度优选具有30度至60度的值。

所述角度尤其具有45度的值。

这样的根据本发明的电池模块壳体尤其是根据本发明的电池模块的电池模块壳体，并且也能够与此对应地通过所说明的有利的和适宜的改型方案来改型，并且与此对应地也具有那里所提到的优点。

在这里要注意，所述补偿结构能够包括例如具有能够相互移动的元件的弹簧缓冲系统，或者也能够包括凝胶状的结构，所述凝胶状的结构具有主变形方向。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并且在下文的说明书中详细阐述。

附图示出

图1根据本发明的电池模块的实施方式的示意图，

图2在左图中，在机械负载作用之前或者之后根据本发明的电池模块的壳体壁的片段；在右图中，在机械负载作用期间或者之后根据本发明的电池模块的壳体壁的片段，和

图3机械阻力器的实施方式的示意图。

具体实施方式

图1示意性地示出根据本发明的电池模块1的实施方式。

所述电池模块1具有多个电池元件2，所述电池元件能够相互串联和/或并联地电连接。

尤其是，所述电池元件2在此构造为中温电池元件。

所述电池元件2在此容纳在该电池模块1的电池模块壳体3中。

所述电池模块壳体3在此具有多个壳体壁4。

根据图1所示实施例，所述电池模块壳体3在该电池模块1的四个侧面40处包围所述多个电池元件2。

另外，当然也可能的是，所述电池模块壳体3例如只在两个侧面40处包围所述电池元件2。

所述壳体壁4在此能够包括冷却通道5，其中，所述冷却通道5构造用于调温流体穿流，因此能够冷却或者加热所述多个电池元件2。

另外，所述壳体壁4能够具有补偿结构6，所述补偿结构构造用于补偿作用到所述电池模块1上的机械负载。

此外，所述壳体壁4具有多个第一补偿结构61和多个第二补偿结构62，所述第一补偿结构和所述第二补偿结构在该电池模块1的纵向方向41上交替地布置，还应联系图2来更详细地讨论所述补偿结构。

现在，根据图2和3应该说明所述壳体壁4的准确的构造方案。

图2在此在放大示意图中示出图1所示的片段7。

在此，在左图中示出了在机械负载作用到所述电池模块1上之前或者之后的状态，并且在右图中示出了在机械负载作用到所述电池模块1上期间或者之后的状态。

首先，所述补偿结构6具有第一补偿元件81和第二补偿元件82。

另外，所述补偿结构6具有补偿方向83。

所述第一补偿元件81在此以能够相对于所述第二补偿元件82沿着所述补偿方向83运动的方式来布置或者构造。

图2所示的壳体壁4具有也在图1中示出的、该电池模块1的或者该壳体壁4的纵向方向41。在此，如尤其能够从图2中看出的那样，所述补偿方向83以与该壳体壁4的纵向方向41成一角度9的方式来布置。

在这里为此要注意，所述角度9应该描述的是所构造的角度中的较小的角度。

在此，所述角度9具有例如10度至80度的值。

所述角度9优选也能够具有例如30度至60度的值。

但是，所述角度9尤其也能够具有例如45度的值。

此外，从图2中也能够看出，所述补偿结构6能够具有多个补偿元件8。

在此，如能够从图2中看出的那样，每两个直接相邻地布置的补偿元件8以能够相对于彼此沿着所述补偿方向83运动的方式来布置或者构造。

另外，所述壳体壁4具有有第一补偿结构61和第二补偿结构62。

尤其是，所述第一补偿结构61和所述第二补偿结构62在此能够具有多个补偿元件8。

所述第一补偿结构61在此具有第一补偿方向831，所述第二补偿结构62在此具有第二补偿方向832。

在此，该第一补偿结构61的第一补偿方向831以与该第二补偿结构62的第二补偿方向832成一角度10的方式来布置。

在此，所述角度10具有例如25度至155度的值。

所述角度10优选也能够具有例如55度至125度的值。

但是，所述角度10尤其也能够具有例如90度的值。

换言之，这例如表示，所述第一补偿结构61和所述第二补偿结构62共同构成三角形。

在这里要注意，所述角度10应该描述由所述第一补偿方向831和所述第二补偿方向832构成的角度，如图2所示，该角度布置在背离所述多个电池元件2的侧上。

所述冷却通道5在此分别布置在所述第一补偿结构61与所述第二补偿结构62之间。

尤其是，所述冷却通道5在此布置在所述第一补偿结构61、所述第二补偿结构62与所述多个电池元件2之间。

另外，所述第一补偿结构61分别与所述第二补偿结构62连接。在此，如图2所示，例如端部件63能够将所述第一补偿结构61和所述第二补偿结构62相互机械地连接。

如已经提到的那样，图2的左图示出了在机械负载作用到所述壳体壁4上之前该壳体壁4的状态。

在机械负载作用到所述壳体壁4上时，直接相邻地布置的补偿元件8相对于彼此运动，并且尤其是滑入彼此。由此，机械负载对所述壳体壁4的作用导致该壳体壁4的在图2的右图中示出的状态，因此，该状态尤其示出了在该机械负载作用到所述壳体壁4上期间该壳体壁4的状态。

如果现在这样布置直接相邻地布置的补偿元件8，使得所述补偿元件的相对运动构造得可逆，则所述壳体壁4在移走作用到所述壳体壁4上的机械负载之后能够再次采用在图2的左图中示出的状态。然而，如果所述补偿元件的相对运动构造得不可逆，则所述壳体壁4留在图2的右图中示出的状态中。

另外，从图2中能够清楚看出，所述冷却通道5在机械负载作用到所述壳体壁4上时不遭受机械负载，而是所述补偿元件8能够接收全部的机械负载。

在这里要注意，如从图2中能够看出的那样，所述壳体壁4以能够变形的方式尤其构造在背离所述多个电池元件2的侧上，由此，尤其是在该壳体壁4变形时能够同时由所述补偿元件8接收机械负载。但是，当然也可能的是，所述补偿结构6、61、62不被附加的壁遮盖。

如图2所示，所述第一补偿元件81和所述第二补偿元件82在此能够借助于机械阻力器12相互连接。

所述机械阻力器12在此构造用于缓冲该第一补偿元件81相对于所述第二补偿元件82沿着所述补偿方向83的运动。

为此，现在图3示出机械阻力器12的构造方案。

在此，在图3中能够看出第一补偿元件81和第二补偿元件82，所述第一补偿元件和所述第二补偿元件借助于以伸缩轨道13的形式的机械阻力器12相互连接。

在此，例如有利地可能的是，预紧所述机械阻力器12、尤其是所述伸缩轨道13，由此能够实现对较大的机械负载的补偿。

所述伸缩轨道13在此既能够构造为单个的，也能够如图3所示那样构造为两个。

Claims (10)

1.具有多个电池元件（2）的电池模块，所述电池元件容纳在所述电池模块（1）的电池模块壳体（3）中，其中，所述电池模块壳体（3）具有至少一个壳体壁（4），所述壳体壁包括构造用于调温流体穿流的冷却通道（5），并且

所述壳体壁（4）另外还具有至少一个补偿结构（6），所述补偿结构构造用于补偿机械负载，其中，所述补偿结构（6）具有第一补偿元件（81）和第二补偿元件（82），其中，

所述第一补偿元件（81）以能够相对于所述第二补偿元件（82）沿着补偿方向（83）运动的方式来布置，并且

另外，所述补偿方向（83）还以与所述壳体壁（4）的纵向方向（41）成一角度（9）的方式来布置，

其中，

所述角度（9）具有10度至80度的值，优选具有30度至60度的值，尤其具有45度的值。

2.根据上述权利要求1所述的电池模块，

其特征在于，

所述补偿结构（6）具有多个补偿元件（8），其中，每两个直接相邻地布置的补偿元件（81、82）以能够相对于彼此沿着所述补偿方向（83）运动的方式来布置。

3.根据上述权利要求1至2中任一项所述的电池模块，

其特征在于，

所述壳体壁（4）具有第一补偿结构（61）和第二补偿结构（62），其中，

所述第一补偿结构（61）的补偿方向（831）以与所述第二补偿结构（62）的补偿方向（832）成一角度（10）的方式来布置，

其中，

所述角度（10）具有25度至155度的值，优选具有55度至125度的值，尤其具有90度的值。

4.根据上述权利要求3所述的电池模块，

其特征在于，

所述冷却通道（5）布置在所述第一补偿结构（61）与所述第二补偿结构（62）之间。

5.根据上述权利要求3至4中任一项所述的电池模块，

其特征在于，

所述壳体壁（4）具有多个第一补偿结构（61）和多个第二补偿结构（62），所述第一补偿结构和所述第二补偿结构在所述电池模块（1）的纵向方向（41）上交替地布置。

6.根据上述权利要求3至5中任一项所述的电池模块，

其特征在于，

所述第一补偿结构（61）和所述第二补偿结构（62）相互连接。

7.根据上述权利要求1至6中任一项所述的电池模块，

其特征在于，

所述第一补偿元件（81）和所述第二补偿元件（82）借助于机械阻力器（12）相互连接，所述机械阻力器构造用于缓冲所述第一补偿元件（81）相对于所述第二补偿元件（82）沿着所述补偿方向（83）的运动。

8.根据上述权利要求1至7中任一项所述的电池模块，

其特征在于，

所述电池模块（1）具有多个壳体壁（4），所述壳体壁包括至少一个冷却通道（5）和至少一个补偿结构（6），所述冷却通道构造用于调温流体穿流，所述补偿结构构造用于补偿机械负载。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的电池模块的使用，

其中，

多个电池元件（2）在温度高于50℃的情况下运行。

10. 电池模块壳体，其构造用于容纳多个电池元件（2），其中，

所述电池模块壳体（3）具有至少一个壳体壁（4），所述壳体壁包括构造用于调温流体穿流的冷却通道（5），并且

所述壳体壁（4）另外还具有至少一个补偿结构（6），所述补偿结构构造用于补偿机械负载，其中，所述补偿结构（6）具有第一补偿元件（81）和第二补偿元件（82），其中，

所述第一补偿元件（81）以能够相对于所述第二补偿元件（82）沿着补偿方向（83）运动的方式来布置，并且

另外，所述补偿方向（83）还以与所述壳体壁（4）的纵向方向（41）成一角度（9）的方式来布置，

其中，

所述角度（9）具有10度至80度的值，优选具有30度至60度的值，尤其具有45度的值。