具有兩個(gè)牽拉板和兩個(gè)夾緊板的電池模塊的制作方法
【專利說明】具有兩個(gè)牽拉板和兩個(gè)夾緊板的電池模塊
[0001]本發(fā)明的領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種電池模塊。本發(fā)明尤其涉及一種用于電動(dòng)機(jī)的電池模塊和一種用于電動(dòng)機(jī)的電池單元。
現(xiàn)有技術(shù)
[0002]電池單元，尤其是用于電動(dòng)車和混合動(dòng)力車的電池單元，可以例如具有用于提供電能的鋰離子電池并且如下地構(gòu)造:多個(gè)電池單池形成一個(gè)電池模塊和多個(gè)電池模塊形成一個(gè)電池單元。在此已知棱柱形的、例如長方體形的電池單池，它們由于壽命和操作原因被組裝成電池模塊。電池單池可以在組裝成電池模塊時(shí)如此地布置，即在電池單池是棱柱形的結(jié)構(gòu)情況下電池單池通過兩個(gè)側(cè)面中的較大的側(cè)面分別鄰接在相鄰的電池單池上。在電池單池組裝成電池模塊時(shí)，在此可以分別在相鄰的電池單池的方向上將壓力施加到第一電池單池和最后的電池單池上，這可以延長各個(gè)電池單池的壽命。這導(dǎo)致，尤其是在鋰離子電池的情況下在這種電池單池的壽命期間和通過增大的充放電過程的次數(shù)，可以發(fā)現(xiàn)體積增大，這會(huì)不利地影響該電池單池的壽命。電池模塊的電池單池上的壓力可以抵制單個(gè)電池單池的體積增大并且因此提高電池單池和電池模塊的壽命和有效功率。
[0003]為了提供相應(yīng)的壓力，例如可以在電池模塊的相應(yīng)的側(cè)面上提供彎曲的金屬板，該金屬板借助于牽拉元件在要施加的壓力的方向上被張緊。為了保證在位于電池模塊的邊緣處的電池單池上均勻的壓力分布，在電池模塊的每個(gè)側(cè)面上針對(duì)每個(gè)壓力元件，在電池單池和壓力元件之間設(shè)置一個(gè)板。該板例如是穩(wěn)定的鋼板，因?yàn)橄鄳?yīng)的壓力例如可以在1kN和15kN之間。由于鋼的機(jī)械負(fù)載能力，鋼很好地適用于這種板。
[0004]DE102009000660A1描述一種電池模塊的一般結(jié)構(gòu)，該電池模塊用于電動(dòng)機(jī)的供會(huì)K。
[0005]本發(fā)明的概述
通過本發(fā)明提供一種電池模塊，其特征在于具有比常規(guī)電池模塊較小的重量，由此尤其是在將這種電池模塊用于機(jī)動(dòng)車中的情況下兩個(gè)實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)車的較小的總重量。
[0006]給出一種按照獨(dú)立權(quán)利要求的特征的電池模塊和電池單元。本發(fā)明的擴(kuò)展方案由從屬權(quán)利要求和以下的說明中得到。電池模塊和電池單元尤其可以用于對(duì)電動(dòng)機(jī)的供能。
[0007]按照第一方面，給出一種具有牽拉元件、夾緊板和多個(gè)電池單池的電池模塊。在此，牽拉元件和夾緊板實(shí)施成，在安裝狀態(tài)下包圍電池單池，其中，夾緊板在初始狀態(tài)下相對(duì)于電池單池具有凸出的型面(側(cè)面輪廓)和實(shí)施成，在安裝狀態(tài)下在沿著電池模塊縱向的方向上施加壓力到多個(gè)電池單池上。電池模塊的特征在于，夾緊板具有層，該層實(shí)施成，在安裝狀態(tài)下將壓力分布到該層的與夾緊板相鄰地布置的電池單池(接觸)的接觸面上。
[0008]通過夾緊板的這種結(jié)構(gòu)，例如可以避免使用用于在電池單池上分布?jí)毫Φ陌?，由此可以?jié)省這個(gè)壓力分布板的相應(yīng)的重量。在例如每壓力分布板為300g的質(zhì)量和在每電池單元有八個(gè)電池模塊的情況下，在每電池模塊各有兩個(gè)壓力分布板情況下，通過取消壓力分布板，每電池單元可以節(jié)省重量4.8kg。
[0009]牽拉元件和夾緊板可以在安裝狀態(tài)下尤其相互垂直地布置。在夾緊板上的層可以是彈性的和/或可以塑性地變形。在此情況下，該層可以尤其機(jī)械地與夾緊板連接。例如可以將層粘接在夾緊板上或通過固定件與夾緊板機(jī)械地耦聯(lián)。在安裝狀態(tài)下該層可以將夾緊板的壓力尤其均勻地分布在夾緊板旁邊布置的電池單池上。
[0010]夾緊板相對(duì)于相鄰的電池單池具有凸出的型面，意思是，夾緊板在沒有安裝的狀態(tài)下是彎曲的。在一個(gè)實(shí)施方式中，夾緊板的型面例如可以描述一個(gè)圓形軌道的一段或者一個(gè)橢圓形的型面，其中，夾緊板如此地頂靠在第一電池單池上，即夾緊板頂靠在其上的電池單池的側(cè)表面是相對(duì)于夾緊板的切面。
[0011]按照一個(gè)實(shí)施方式，設(shè)置在夾緊板上的層具有纖維復(fù)合材料。
[0012]纖維復(fù)合材料例如可以是纖維加強(qiáng)的聚酰胺，它例如具有30%的玻璃纖維成分。纖維復(fù)合材料具有高的機(jī)械強(qiáng)度，由此它可以很適合應(yīng)用和使用在電池模塊中存在的壓力下。
[0013]按照另一個(gè)實(shí)施方式，設(shè)置在夾緊板上的層具有塑料材料，其中，纖維復(fù)合材料包圍塑料材料。
[0014]塑料材料在此情況下是內(nèi)核而纖維復(fù)合材料是該核的外殼。層的這種結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)通過夾緊板施加的壓力在電池單池上的均勻的壓力分布。
[0015]按照另一個(gè)實(shí)施方式，塑料材料具有聚丙烯。
[0016]聚丙烯的特征可以在于它可塑地或者彈性地變形，由此該層在夾緊板和旁邊布置的電池單池之間如此地布置或變形，即實(shí)現(xiàn)電池單池側(cè)表面上的均勻的壓力分布。
[0017]按照另一個(gè)實(shí)施方式，所述層是電絕緣地實(shí)施成的。
[0018]由此實(shí)現(xiàn)，可以由鋼材制成的夾緊板通過電絕緣的層與電池單池分開。這可以尤其改善在裝配和使用電池模塊時(shí)的安全性。這也可以簡化電池模塊的裝配過程，因?yàn)樵趭A緊板和電池單池之間不必設(shè)置附加的層。
[0019]按照另一個(gè)實(shí)施方式，層在一個(gè)橫交于電池模塊的縱向延伸的橫向上具有至少分段地變窄的橫截面。
[0020]可以說，在橫向上變窄的橫截面可以實(shí)施成夾緊板的彎曲的型面的配合面并且附加地實(shí)現(xiàn)在與夾緊板相鄰布置的電池單池上的均勻的壓力分布。尤其是在裝配過程開始時(shí)，當(dāng)夾緊板還處于其初始狀態(tài)下并且通過牽拉元件的夾緊力還沒有至少部分地逆著夾緊板的彎曲型面被彎曲時(shí)，分段地變窄的橫截面可以為此做貢獻(xiàn)，即剛好在裝配過程開始時(shí)夾緊力不施加在小的接觸面上，而是正好該接觸面被擴(kuò)大。
[0021]按照另一個(gè)實(shí)施方式，多個(gè)電池單池的每個(gè)電池單池是可充電的電池。
[0022]如上面和以下描述的電池模塊尤其適合與可充電的電池一起使用，因?yàn)檫@種電池模塊實(shí)現(xiàn)在較長的時(shí)間間隔上的多次使用。
[0023]按照一個(gè)實(shí)施方式，可充電的電池是鋰離子電池。
[0024]如上面和以下描述的電池模塊實(shí)施成，通過牽拉元件和夾緊板如此將壓力施加到電池單池上，即抵制體積增大(膨脹)，如其對(duì)于鋰離子電池在其壽命期間這是典型的。通過可以減小或者甚至防止該體積增大，由此也提高鋰離子電池的壽命。
[0025]按照另一個(gè)實(shí)施方式，電池單池棱柱形地成形。
[0026]這意味著，電池單池的相對(duì)置的面相互平行地延伸，例如在電池單池的矩形的或者長方體形的結(jié)構(gòu)的情況下。在尤其是鋰離子電池的壽命期間的體積增大尤其可以通過電池單池的棱柱形的結(jié)構(gòu)大大地減小。在這種情況下，體積增大可以由電池單池的棱柱形的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生，因?yàn)殡姵貑纬氐耐鈿た赡艿夭荒軌蛞孕枰膲毫ψ柚贵w積增大，以減小或者甚至完全阻止體積增大。如上面和以下描述的電池模塊可以減小或阻止尤其是棱柱形地構(gòu)造成的電池單池的體積增大，由此該電池單池可以具有提高的壽命。
[0027]按照另一個(gè)方面，給出一種用于電動(dòng)機(jī)的電池單元，它具有多個(gè)如上面和以下描述的電池模塊。
[0028]電池單元例如可以作為蓄能器提供用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。電池單元尤其可以用于由這種電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)動(dòng)車。通過電池模塊的結(jié)構(gòu)節(jié)省的電池單元的重量在此情況下可以有利于這種機(jī)動(dòng)車的能量消耗，因?yàn)橛纱艘部梢詼p小機(jī)動(dòng)車的重量。
[0029]按照一個(gè)實(shí)施方式，電池模塊在安裝狀態(tài)下棱柱形地成形。
[0030]這意味著，電池模塊的夾緊板在電池單元中安裝的狀態(tài)下由于通過牽拉元件施加的夾緊力被彎直，其中，該彎曲基于夾緊板的材料彈性可以從彎曲狀態(tài)進(jìn)入直的狀態(tài)。在電池模塊的安裝狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)的棱柱形的形狀也可以實(shí)現(xiàn)在電池單元中節(jié)省空間地使用或節(jié)省空間地安裝電池模塊。
[0031]下面參見附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。
[0032]附圖簡述
圖1示出按照一個(gè)實(shí)施例的電池單元。
[0033]圖2示出按照一個(gè)實(shí)施例的電池模塊。
[0034]圖3A示出按照一個(gè)實(shí)施例的電池模塊在沒有安裝狀態(tài)下的示意圖。
[0035]圖3B示出按照一個(gè)實(shí)施例的電池模塊在安裝狀態(tài)下的示意圖。
[0036]圖4A示出按照一個(gè)實(shí)施例的電池模塊的側(cè)視圖的剖視圖。
[0037]圖4B示出按照一個(gè)實(shí)施例的電池模塊的俯視圖。
[0038]圖5示出用于按照一個(gè)實(shí)施例的電池模塊的夾緊板的示意圖。
[0039]附圖中的圖示是示意的并且不是按照正確比例的。如果在下面的【附圖說明】中使用相同的附圖標(biāo)記，那么它們涉及相同的或者類似的元件。
[0040]本發(fā)明的實(shí)施方式
圖1示出電池單元300，其中，電池單元具有八個(gè)電池模塊200，其中每個(gè)電池模塊具有六個(gè)電池單池100。
[0041]注意，電池單元也可以具有或多于或少于八個(gè)電池模塊，和電池模塊也可以具有或多于或少于六個(gè)電池單池。
[0042]圖2示出電池模塊200的俯視圖的示意圖。電池模塊200具有六個(gè)電池單池，它們?cè)陔姵啬K的縱向231上并排地布置。電池單池各具有第一電壓接頭110和第二電壓接頭120，其中，電池單池的第一電壓接頭分別與相鄰的