具有蓄电池单元模块的牵引用蓄电池的制作方法

本发明涉及一种牵引用蓄电池，该牵引用蓄电池具有蓄电池壳体和至少两个蓄电池单元模块，其中，在每两个蓄电池单元模块之间分别构造具有冷却板的冷却装置。

牵引用蓄电池的热管理对于电动车辆和混合动力车辆发挥着重要的作用。蓄电池单元、优选锂离子蓄电池单元的运行与效率相关。即使蓄电池装置的效率较高，与所传递的能量相比较小的热量也必须被排出，因为热量可能损坏蓄电池单元。在升高的温度下，在蓄电池内部在蓄电池单元中可能发生降低蓄电池单元寿命的不可逆的降解反应。蓄电池单元理想地应该持久地在某个温度范围下运行，因此，牵引用蓄电池内部的温度调节装置或冷却装置在放电电流和充电电流较大时是有利的。

传统蓄电池模块的由于制造原因和成本原因在砂型铸造中制造的冷却板可能在冲击负荷方面仅具有较小的刚度，并且因此仅可以吸收较小的力。由于结构空间的原因，在一些情况下不能设置附加的元件以便提高刚度并且用于在发生车辆碰撞或误用、例如驶过路边石时保护蓄电池单元模块和冷却板。此外，设置用于给冷却板提供冷却剂的冷却剂接口由于结构形式的原因仅能吸收微小的力甚至不能吸收力。

如果砂铸冷却板直接螺栓连接在邻接的蓄电池单元模块上并且作为单元集成在已有的牵引用蓄电池中，则存在这种风险，即，冷却板及其冷却剂接口可能在由于车辆碰撞、驶过路边石或者铁路道口而产生较高的机械负荷中断裂，从而蓄电池内部的冷却液可能溢出。

因此，本发明所要解决的技术问题在于，在出现的机械负荷方面改进冷却装置在牵引用蓄电池内的布置。

所述技术问题按照本发明通过以下方式解决，即，布置在两个蓄电池单元模块之间的、具有至少一个冷却板的冷却装置具有至少一个无负荷或者说不受负荷的冷却剂接口。因此，由于车辆碰撞或误用、例如驶过路边石或铁路道口而产生的力被冷却板吸收而不经过冷却剂接口。所述冷却板用作承载式结构元件，同时冷却剂接口不受负荷。所述冷却板可以有利地设计为挤压成型型材，这以进一步有利的方式用于均匀地、可重复再现地使冷却通道设计具有定义的表面，它们与由砂铸制造的冷却板相比具有明显更好的冷却功率。

按照本发明的牵引用蓄电池可以通过从属权利要求的区别特征进行扩展设计，然而，对此不详细阐述可行设计方案。

本发明的有利的扩展设计规定，在蓄电池单元模块上分别在端侧上布置模块支架，其中，朝向牵引用蓄电池的通道侧壳体侧壁的第一模块支架在几何形状方面不同于朝向处于外侧的壳体侧壁的第二模块支架。通过该设计方案考虑到了由于机动车中央通道或者说中间底槽所存在的结构空间差别并且据此调整布置方式。

以有利的方式，两个相邻蓄电池单元模块的朝向同一壳体侧壁的并排布置的模块支架在布置在蓄电池单元模块之间的冷却板的两侧上分别构造为彼此镜像对称的板件夹具或者说夹持器。由于模块支架的镜像对称性，压力负荷经由模块支架被导出并且不被导引至冷却板的冷却剂接口。所述模块支架可以由钢板通过挤压或冲压并且随后通过成型低成本地制造。

例如朝向牵引用蓄电池的通道侧壳体侧壁的第一模块支架例如具有基本上呈i形的几何形状，其中，沿z方向观察位于下方的垂直面水平延伸，并且沿z方向观察位于上方的垂直面接近波形地延伸。所述波形面具有居中布置的波谷部。第一保持接片在该波谷部上成型。水平面和波形面通过弧形面一体式相互连接。该几何形状有利地用于使冲击负荷的力流从沿z方向观察的上方围绕冷却剂接口传导至蓄电池壳体，从而使冷却剂接口不承接或者说不吸收负荷。两个相邻的第一模块支架的弧形面构成卵形或者说椭圆形开口，冷却剂接口例如布置在该卵形开口的上方区域中。所述蓄电池单元模块借助第一保持接片固定在蓄电池壳体中。如此，第一模块支架有利地用于冷却剂接口的力脱耦。

在牵引用蓄电池中置于内侧的、例如布置在通道侧的第二模块支架具有基本上呈k形的几何形状，其中，两个沿z方向位于上方的臂相互连接，并且第二保持接片居中布置在连接交点中。在形成的闭合面内部设置留空部，该留空部具有背离蓄电池单元模块指向的伸出段或者说翻起段(ausstellung)。所述第二模块支架沿z方向观察在下方具有三个臂。借助该设计方案可以最佳地利用现有的结构空间。在相邻的k形第二模块支架之间的开口不是必需的，因为冷却剂接口不布置在冷却板的内侧端侧上。

以有利的方式在模块支架上分别在两侧成型折弯的接片。这些折弯接片优选与相应的模块支架一体式构造。模块支架的成型接片以形状配合的方式抓握相应的蓄电池单元模块，由此，蓄电池单元模块被附加地加固并且被夹紧。

在优选的实施方式中，两个相邻的蓄电池单元模块和两个布置在蓄电池单元模块的端侧上的模块支架以及布置在蓄电池单元模块之间的冷却板可以分别通过连接元件相互连接。借助接合方法以有利的方式在两个相邻的模块支架中的一个上单侧地成型有螺母，所述螺母可以与螺栓进行螺栓连接。螺栓可以在端侧贯穿所开设的钻孔、单元模块和接片，并且可以与螺母螺栓连接，由此使所述蓄电池单元模块牢固地相互夹紧。所述牢固的夹紧对于牵引用蓄电池的较长的寿命是有利的。

由于螺栓连接形成紧凑的单元，该单元具有较高的固有刚度。从由于例如驶过路边石而发生的误用或者车辆碰撞中引入的压力负荷可以借助弹性悬挂经由连接元件和模块支架被导出，其中，冷却剂接口不受负荷。

在另外的有利设计方案中，模块支架具有指向背离蓄电池单元模块方向的固定接片，利用这些固定接片可以通过固定元件将模块支架固定在蓄电池壳体上，由此，力流直接被传导至蓄电池壳体中并且形成稳定牢固的布置方式。

本发明可以有许多实施方式，这些实施方式同样处在保护范围中。为了进一步阐明本发明的基本原理，在附图中示出并且在以下说明优选的实施方式。

在附图中：

图1示出牵引用蓄电池的按照本发明的实施方式；

图1a示出根据图1的实施方式的冷却板和两个蓄电池单元模块的装配图；

图2示出根据图1的按照本发明的实施方式的分解图；

图3示出根据图1和图2的实施方式的正视图；

图4示出根据图1和图2的实施方式的背视图；

图5示出根据图1至图4的实施方式的力流。

图1示出机动车的按照本发明的牵引用蓄电池1，其具有带外侧壳体侧壁4的蓄电池壳体39，其中，该蓄电池壳体39围绕机动车的车身侧通道2地成型并且由此形成通道侧的壳体壁11，所述车身侧通道用于供排气管或类似的部件穿过。

根据图1a，该牵引用蓄电池1具有两个蓄电池单元模块3，这两个蓄电池单元模块3分别在其端侧7、10上分别具有两个设计为板件夹具的模块支架5、6。第一模块支架5安置在朝向牵引用蓄电池1的通道侧壳体侧壁11的端侧7上。第二模块支架6布置在朝向牵引用蓄电池1的外侧壳体侧壁4的端侧10上。所述模块支架5、6分别相对于布置在单元模块3之间的冷却装置9镜像对称地设计。借助图2进一步阐述模块支架5、6的详细设计方案。

冷却装置8具有冷却板9。所述冷却板9在其一个端侧11上具有冷却剂接口12、13。负荷不经由冷却剂接口12、13被吸收，因此冷却剂接口12、13保持不受负荷。

图2示出根据1的按照本发明的实施方式的分解图，该分解图具有蓄电池单元模块3、冷却板9、布置在蓄电池单元模块3和冷却板9之间的设计为导热膜的热传导层18、模块支架5、6和连接元件15，其中，模块支架5、6被放大示出。

两个分别相邻的模块支架5、6分别相对于冷却板9镜像对称地设计。

第一模块支架5在其沿z方向的下方端部具有位于yz平面中的水平面31并且在其上方端部具有位于yz平面中的波形面33，其中，该波形面33具有朝z方向呈波纹状的棱边。波形面33设计为，使得该波形面33居中具有指向z方向的波谷部。在波谷部35上成型有第一保持接片37，借助第一保持接片37对于用于装配的机器人夹具而言有利地将所述布置结构保持在蓄电池壳体39中。此外，波形面33在其沿y方向的外侧端部分别具有波峰部36，其中，波峰部36在其最大值处朝x方向折弯并且以此方式形成接片41，该接片41以形状配合的方式抓握蓄电池单元模块3。

水平面31设计为，使得水平面31在其沿z方向的下方端部具有直的棱边。水平面31同样具有沿x方向折弯的接片41、41a。接片41、41a分别设有沿y方向布置的孔。在两个相邻的第一模块支架5中，一个第一模块支架5在折弯接片41a上分别具有焊接的螺母42。

螺母42和螺栓15构成连接元件14，用该连接元件14实现蓄电池单元模块3的螺栓连接和夹紧。在组装状态下，螺栓15可以沿y方向贯穿通过两个相邻的第一模块支架5的接片41的孔和分别设置在两个蓄电池单元模块3和冷却板6中的孔，并且可以用螺母42将螺栓15连接在第一模块支架5的接片41a上。

水平面31和波形面33分别通过局部为弧形的面43相互连接。弧形面43在相对z轴的定向位于上方的局部区段34中笔直地延伸，并且在其它局部区段38中以弧形延伸，并且在水平面31上终结。弧形面43设计为关于冷却板9彼此镜像对称，因此两个相邻的第一模块支架5的弧形面43构成卵形开口44，在组装状态下，无负荷的冷却剂接口12、13布置在该卵形开口44中。

每个第一模块支架5的弧形面43分别随着其轮廓地、优选在弧形面43的笔直局部区段34和弧形面43的弧形局部区段38之间的过渡区域中并且连续地在弧形局部区段38中具有用于加强第一模块支架5的第一加强筋45。弧形面43的内侧棱边具有单独的折弯部47，由此得到进一步加固。在第一模块支架5在弧形面43区域中的外侧棱边上设计有背离蓄电池单元模块3翻起的第一固定接片49，该固定接片49具有孔。第二固定接片49a设计在内侧棱边上。借助固定接片49例如可以固定电缆束，并且用固定接片49a可以连接所述布置结构和蓄电池壳体39。

第二模块支架6具有相对于第一模块支架5不同的、基本上呈k形的几何形状，其中，在中间区域中仅存在较小的收缩部。第二模块支架6的外侧棱边50几乎竖直地沿z方向延伸。两个相邻的模块支架6的朝向彼此的内侧棱边52具有略微弯曲的延伸走向，其中，内侧棱边52的两个略微弯曲的延伸走向设计为关于冷却板9相互镜像对称。

第二模块支架6在沿z方向观察的上方区域中分别具有两个上臂51。在这两个上臂51之间成型第二保持接片37，借助第二保持接片37对于用于装配的机器人夹具而言有利地将所述布置结构保持在蓄电池壳体39中。

第二模块支架6沿z方向观察在下方具有三个下臂55、56、57。第一下臂55分别几乎沿y轴延伸，其中，两个相邻的第二模块支架6的第一下臂55指向相反的方向。第二模块支架6在第一下臂55的区域中具有用于加强的较短的第二加强筋58，该第二加强筋58以具有笔直边脚的钝角的形式成型，其中，两个边脚的长度不同。此外，在第一下臂55上设计有背离单元模块3指向地翻起的固定接片49a，该固定接片49a具有螺母42，该螺母42的轴线处于z方向上。第二下臂56和第三下臂57相互间包围形成锐角，该锐角设计为为材料留空。

在两个下臂56、57和两个上臂51上构造折弯的接片41和41a，接片41和41a以形状配合的方式抓握蓄电池单元模块3。在两个相邻的第二模块支架6中，一个第二模块支架6在布置的接片41a上分别具有焊接的螺母42。所述螺母42和螺栓15构成连接元件14，用该连接元件14实现蓄电池单元模块3的螺栓连接和夹紧。在组装状态下，螺栓15可以沿y方向贯穿通过第二模块支架6的接片41的孔和分别设置在两个蓄电池单元模块3和冷却板6中的孔，并且可以用螺母42将螺栓15连接在每个第二模块支架6的接片41a上。

在中间区域，每个第二模块支架6分别具有带有翻起段61的留空部59，在组装状态下，所述翻起段61与电缆束60夹在一起。

图3示出按照本发明的布置结构的正视图，该布置结构具有第一模块支架5、高压连接器63、冷却剂接口12、13、蓄电池单元模块3、蓄电池壳体39的一部分、螺栓15和与螺栓15相连的螺母42以及固定接片49，该固定接片49借助例如构造为螺栓的固定元件65与蓄电池壳体39相连。

图4示出按照本发明的布置结构的背视图，该布置结构具有第二模块支架6、冷却板9、蓄电池壳体39的一部分和固定接片49，该固定接片49借助固定元件65与蓄电池壳体相连，图4还在剖面中示出翻起段61夹持有电缆束60。

图5示出由于车辆碰撞或误用、例如驶过路边石或铁路道口而产生的力的负荷路径70。该负荷路径70经由连接元件15、波形面33、弧形面43的笔直局部区段34和固定接片49a进入蓄电池壳体39。以此方式使冷却剂接口保持不受负荷。

附图标记列表

1牵引用蓄电池

2中央通道

3单元模块

4外侧的壳体侧壁

5第一模块支架

6第二模块支架

7蓄电池单元模块的第一端侧

8冷却装置

9冷却板

10蓄电池单元模块的第二端侧

11通道侧的壳体侧壁

12冷却剂接口

13冷却剂接口

14连接元件

15螺栓

18热传导层

31水平面

33波形面

34直线局部区段

35波谷部

36波峰部

37保持接片

38弧形局部区段

39蓄电池壳体

41/41a接片

42螺母

43弧形面

44卵形开口

45第一加强筋

47折弯部

49/49a固定接片

50外侧棱边

51上臂

52内侧棱边

53交点

55第一下臂

56第二下臂

57第三下臂

58第二加强筋

59留空部

60电缆束

61翻起段

70负荷路径