用于夹紧电池模块的装置和方法以及电池系统和车辆的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于夹紧电池模块（100）的装置（200），它包括多个电池单池（101、...10n），其特征在于，第一夹紧板（201）用于定位电池单池（101、...10n），冷却器（300）位于第一夹紧板（201）和电池单池（101、...10n）之间，并且如此地设计夹紧装置（205、206），从而第一夹紧板（201、202）和电池单池（101、...10n）可以相互夹紧；电池系统；车辆和用于夹紧电池模块（100）的方法。
【专利说明】
用于夹紧电池模块的装置和方法以及电池系统和车辆
【背景技术】
[0001]不论是在例如风力发电设备的静止应用中，还是在例如电动车辆(electricvehivles，EV)、混合动力车辆(hybrid electric vehicles，HEV)或者插电式混合动力车辆(plug-1n hybrid electric vehicles，PHEV)的移动应用中，都越来越多地使用例如带有锂离子蓄电池的新型电池系统或电池模块作为可再次充电的电储能器(EES’electro-chemical storage System，ESS)。
[0002]电池系统(蓄电池系统)包括多个电池单池(蓄电池单池)，例如圆柱形或棱柱型的电池单池或带有电极线圈(电池单池线圈、单池线圈、Jerry Roll、JR)的电池单池。为提高电压，可以将电池单池系列地连接(串联)，并且/或者可以将电池单池并联，以用以提高最大电流和容量。由此电池单池可以总和成为电池模块或电池单元(电池组)。为驱动车辆，可以将例如大约100个电池单池(作为牵引电池)串联或并联使用。
[0003]电池单池通常总和成为电池模块。为此需要夹紧电池单池，从而使电池单池保持稳定。此外为了保证电池单池的耐久性，需要使电池单池不能过热。为此电池模块的壳体通常配备有冷却器，该冷却器保持最佳电池温度。
[0004]由DE10 2011 003 535 Al可知带有冷却器的电池模块，该冷却器具有至少一个用于传递热量能量的热过渡面，并且其中能量储存器模块具有至少一个用于贴靠热过渡面的贴靠面以及至少两个模块载体，该模块载体布置在能量储存器模块的两个相互对置的侧面上。
[0005]该装置具有夹紧片，该夹紧片具有至少两个布置在夹紧板的对置的端部的连接元件，该连接元件用于连接夹紧板和模块载体，其中如此地构造夹紧片，当夹紧片与模块载体连接时，该夹紧片能够部分外周地包围冷却器并且对冷却器的背离于热过渡面的侧面的至少部分区域施加夹紧力。
[0006]本发明的任务在于，提供改善的用于夹紧电池模块的装置和方法，其中电池单池保持稳固地被夹紧并且能够控制电池单池的温度。
【发明内容】
[0007]具有独立权利要求书的特征的根据本发明的装置和方法具有的优点是，电池单池能够低成本地稳固地组装成为电池模块且有效地得到冷却。
[0008]在独立权利要求中说明了本发明的有利的实施方式。
[0009]此外该装置可以针对性地包括第二夹紧板，其中进一步如此地设置夹紧装置，从而使得电池单池能够被夹紧在第一夹紧板和第二夹紧板之间。由此可以使得电池单池的一个以上的侧面得到冷却。
[0010]第一夹紧板和第二夹紧板可以针对性地如此地设置，从而形成电池模块的壳体的一部分。由此可以省去壳体。
[0011]冷却器可以针对性地作为空心型材实现或施行。由此可以使得例如水、油或空气等的冷却剂穿流空心型材的一个或多个空腔。
[0012]夹紧装置可以针对性地作为一个或多个胶带和/或一个或多个螺栓和/或一个或多个焊接实现或施行。由此可以使得简单且/或牢固的夹紧得以保持。
[0013]此外该发明还提供了电池系统，该电池系统包括电池模块和之前所描述的装置。
[0014]此外该发明还提供了车辆，尤其是例如电动车辆、混合动力车辆、插电式混合动力车辆或电动摩托车(Elektro-Bike，Ε-Bike)的机动车、电动自行车(Pedal ElectricCycle’Pedelec)、以及例如电动船或潜水艇(U-Boot)的船只、航空器或航天器，所述车辆包括之前所描述的且与该车辆相连的电池系统。
[0015]此外该发明还提供了用于夹紧电池模块的方法，其中该电池模块包括多个电池单池，其特征在于使用第一个夹紧板定位电池单池、在第一夹紧板和电池单池之间插入冷却器、使用夹紧装置相互夹紧第一夹紧板和电池单池。由此可以使得通过唯一的方法对电池单池进行夹紧和冷却。
[0016]此外本发明还提供了用于夹紧电池模块的方法，其中该电池模块包括多个电池单池，其特征在于通过第一夹紧板定位电池单池、且通过夹紧装置相互夹紧第一夹紧板和电池单池，其中第一夹紧板包括冷却器(300)。由此可以使得通过冷却器对电池单池进行夹紧和冷却。
[0017]冷却器可以针对性地通过拉伸吹塑(Streckblas)方法进行生产。由此可以使得在电池单池和夹紧板之间保持冷却器，其中冷却器精准地与各个电池单池的边界相匹配。
[0018]本发明的实施例在附图中被示出并在以下的说明中进一步进行解释。
【附图说明】
[0019]图1示出了多个电池单池的示意性的三维视图。
[0020]图2示出了多个电池单池和一个夹紧板的示意性的三维视图。
[0021 ]图3示出了多个电池单池和两个夹紧板的示意性的三维视图。
[0022]图4示出了多个电池单池和两个夹紧板以及两个接触板的示意性的三维视图。
[0023]图5示出了根据本发明的一种实施方式的用于夹紧电池模块的装置200的示意性的三维视图。
[0024]图6示出了冷却器的示意性的三维视图。
[0025]图7A-7E示出了用于生产冷却器一部分的示意性的二维视图。
【具体实施方式】
[0026]图1示出了多个电池单池101、102、103----1On的示意性的三维视图。电池单池
101、102、103、...1n构成电池模块100。电池单池101、102、103、...1n可以并列地、接续地或叠放地布置。此外电池单池101、102、103----1On可以系列(串联)地或并联地互相电连接，例如通过例如单池连接器或缆线的(在图1中未示出)一个或多个连接。
[0027]图2示出了多个电池单池和一个夹紧板的示意性的三维视图。为了定位电池单池101、102、103、...10η，可以使用如图2所示的夹紧板201。夹紧板201以L-型材示出，但是本发明并不受限于此，而夹紧板201也可以有例如扁平的或任意一种型材，该型材可以实现电池单池1l-1On的定位。该型材可以例如由塑料或例如由有涂层的或油漆的绝缘金属制成。
[0028]图3示出了多个电池单池101、102、103、...1On和两个夹紧板201和202的示意性的三维视图:第一夹紧板201和第二夹紧板202。与第一夹紧板201—样，第二夹紧板202并不受限于L-型材。在第一夹紧板201和第二夹紧板202两者都具有L-型材的情况中，两个夹紧板201和202包围电池单池101、102、103、...10η。类似的结果也可以通过四个扁平的夹紧板、两个扁平的夹紧板和一个具有L-型材的夹紧板等实现。电池单池101、102、103、...1On不需要被完全包围。由此夹紧板201、202可以例如仅仅与电池单池101、102、103、...1On的两个对置的侧面相邻。由此第一夹紧板201和第二夹紧板202可以构成电池模块100的壳体的至少一部分。
[0029]图4示出了多个电池单池101、102、103、...1On和两个夹紧板201和202以及两个接触板203、204的示意性的三维视图。两个接触板203、204可以将多个电池单池101、102、103、...1On针对性地共同保持并且形成紧密的壳体，该壳体能够实现更好的防潮。为了电池单池11、102、103、...1 On的电的接触或连接，接触板203、204可以被构造为导电的并且例如可以包括金属如铝或铜。如果例如与电池单池101、102、103、...1On的直接接触是所期望的或可接受的，则可以省去接触板203、204。
[0030]图5示出了根据本发明的一种实施方式的用于夹紧电池模块的装置200的示意性的三维视图。电池模块包括多个电池单池101、102、103、...10η。装置200包括用于定位电池单池101、102、103----1On的第一夹紧板201和第二夹紧板202、在电池单池101、102、
103、...1On和第一夹紧板201和/或第二夹紧板202之间布置的冷却器300(在图5中未示出)以及一个夹紧装置205、206或多个夹紧装置，如此地设计该一个/多个夹紧装置，从而使得夹紧板201、202和电池单池101、102、103、...1On相互夹紧。
[0031]夹紧装置205、206可以作为例如胶带、塑料带或金属带的带，螺纹连接如螺栓，或者焊接如焊点或焊缝实现。
[0032]冷却器300(在图5中未示出)设置在夹紧板201、202和电池单池101、102、103、...1On之间，从而夹紧装置205、206能够将冷却器300固定在夹紧板201、202和电池单池101、102、103、…1n之间。由此冷却器300与电池单池101、102、103、…1n的外表面直接接触，从而能够改善或优化冷却器300的效果。
[0033]用于夹紧电池模块100的相应的方法可以包括以下步骤:使用夹紧板201、202定位电池单池101、102、103、...10η，通过夹紧装置205、206相互夹紧夹紧板201、202和电池单池101、102、103、...10η。在该实施方式中，第一夹紧板201、202设置有冷却器300，从而夹紧板201、202的夹紧能够使得冷却器与电池单池101、102、103、...1On相接触。
[0034]在本发明的另一个实施方式中可以在夹紧板201、202的夹紧之后在夹紧板201、202和电池单池101、102、103、...1On之间插入冷却器300。
[0035]在该另一个实施方式的变型方案中可以在夹紧板201、202和电池单池101、102、103,...1On之间插入或压入冷却器300。
[0036]在该另一个实施方式的第二变型方案中可以在夹紧板201、202和电池单池101-1On之间通过拉伸吹塑的方法生产冷却器300。
[0037]用于夹紧电池模块100的相应的方法可以包括以下步骤:通过夹紧板201、202定位电池单池101、102、103、...10η，在第一夹紧板201、202和电池单池101、102、103、...1n之间插入冷却器300，通过夹紧装置205、206相互夹紧夹紧板201、202和电池单池101、102、103、...1On0
[0038]图6示出了冷却器300的示意性的三维视图。
[0039]冷却器300可以被实现作为或作为空心型材。冷却器300可以包括多个空腔301-304，该空腔通过壁部311...316定义且调温介质如冷却剂可以流经该空腔。
[0040]冷却器300可以例如通过拉伸吹塑的方法生产，在下文中根据图7A-7E说明了该方法。通过多个并列放置的型坯410保持空腔301、...304。
[0041]图7A-7E示出了根据本发明另一个实施方式的用于生产冷却器300的至少一部分的拉伸吹塑方法的示意性的二维视图。
[0042]如图7A所示，以拉伸吹塑方法生产空心件时，在第一方法步骤中由塑料制成的型坯410在加热装置401、402如加热炉或加热灯内调温至例如90° C至120° C的加工温度，由此能够减小塑料的粘性。通过塑料粘性的改变可以在如图7B-7E所示的拉伸吹塑的第二工作程序中实现型坯410的可成型性。
[0043]在第二方法步骤中进行如图7B-7E所示的空腔412的成型过程。另外，将调温了的型坯410传递至吹塑模421、422、423。在该实施方式中电池单池101、102、103、...1On可以被用作或看作吹塑模421，夹紧板201、202可以被用作或看作吹塑模422，接触板203、204可以被用作或看作吹塑模423。
[0044]如图7B所示，吹塑模421、422、423装有预调温的型坯410并闭合。如图7(:和70所示，接下来进行压力成型。其中，在调温了的型坯410内吹入气体如空气，从而构造出充有气体的空腔412，由此型坯410的材料被压在吹塑模421、422、423的壁部上并且如图7E所示在壁部上得到最终的轮廓。
[0045]由此可以实现包含一个或多个型坯410的冷却器300的理想的匹配和电池单池1l-1On的轮廓。此外也可以通过冷却器实现电池单池1l-1On和夹紧板201、202之间的预紧，该预紧阻止了电池单池1l-1On的移动。
[0046]最后要注意的是，如“包括”和“具有”或诸如此类的表达并不排除可以设置另外的元件或步骤。所使用的数量只是示例性的，因而多个可以包括两个、四个、五个、六个或更多的元件或步骤。此外需要注意的是，冠词如“一个”并不排除多个。此外需要注意的是，数词或序数词如“第一”、“第二”等只是用于区分元件和步骤，在此并不确定或限制元件布置的顺序或步骤的实施的顺序。此外结合不同的实施方式所说明的特征可以任意相互组合。最后要注意的是，权力要求中的附图标记并不应该设计为限制权利要求的保护范围。
【主权项】
1.用于夹紧包括多个电池单池(101、...1On)的电池模块(100)的装置(200)，其特征在于: -用于定位电池单池(101、...1On)的第一夹紧板(201)， -位于第一夹紧板(201)和电池单池(101、...1On)之间的冷却器(300)，以及-夹紧装置(205、206)，如此地设计该夹紧装置，从而第一夹紧板(201、202)和电池单池(101、...1On)彼此相对地夹紧。2.按照权利要求1所述的装置(200)，其还包括:第二夹紧板(202)，其中，进一步如此地设计夹紧装置(205、206)，从而电池单池(101、...1On)被夹紧在第一夹紧板(201)和第二夹紧板(202)之间。3.按照权利要求2所述的装置(200)，其中:如此地设计第一夹紧板(201)和第二夹紧板(202)以用于形成电池模块(100)的壳体的一部分。4.按照前述权利要求中任一项所述的装置(200)，其中:冷却器(300)被作为空心型材构造。5.按照前述权利要求中任一项所述的装置(200)，其中:夹紧装置(205、206)被作为一个胶带、多个胶带、一个螺栓、多个螺栓、一个焊接或多个焊接构造。6.电池系统，其包括:电池模块(100)和按照前述权利要求中任一项所述的装置(200)。7.车辆，其包括:按照权利要求6所述的电池系统。8.用于夹紧包括多个电池单池(101、...1On)的电池模块(100)的方法，其特征在于: -通过第一夹紧板(201)定位电池单池(101、...10η)， -将冷却器(300)引入第一夹紧板(201)和电池单池(101、...10η)之间，并且 -通过夹紧装置(205、206)相互夹紧第一夹紧板(201、202)和电池单池(101、...1011)。9.用于夹紧包括多个电池单池(101、...1On)的电池模块(100)的方法，其特征在于: -通过第一夹紧板(201)定位电池单池(101、...10η)，并且 -通过夹紧装置(205、206)相互夹紧第一夹紧板(201、202)和电池单池(101、...10η)，其中 -第一夹紧板(201)包括冷却器(300)。10.按照权利要求8或9所述的方法，其中:冷却器(300)通过拉伸吹塑方法构造。11.按照权利要求1O所述的方法，其中:冷却器(300)构造在电池模块(100)中。
【文档编号】H01M10/6556GK105990545SQ201610163255
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年3月22日
【发明人】M.格拉赫, S.波勒, G.舒伯特, H.赖因沙根, M.奥斯腾
【申请人】罗伯特·博世有限公司