电池冷却元件、电池模块单元和电池模块的制作方法

本发明涉及一种电池冷却元件，其可以布置在电池模块和/或电池模块单元中。本发明还涉及一种电池模块单元以及一种电池模块。

背景技术：

例如可以在机动车辆中使用的电池模块单元通常具有壳体，在该壳体中布置了一或多个电池模块或者两个或两个以上电池单体，这些电池单体可以组合形成电池模块。由于电池模块在运行期间产生热量，因此通常还在壳体中布置一或多个电池冷却元件，其作为热交换器从电池模块吸收热量并将其传送出壳体。电池冷却元件通常被设计成刚性的，因为它们通常被布置在壳体的底侧上并且因此还可以承担承载功能。为了确保充分的热传递，通常在电池冷却元件和电池模块之间施覆导热膏或导热薄膜。电池冷却元件因刚性设计而具有较高的重量。该重量必须由壳体承担，故壳体也由同样较重的刚性材料形成。因此，整个电池模块单元具有过高的重量。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提供一种电池冷却元件、一种电池模块单元以及一种电池模块，其特征在于有所减轻的重量。

本发明用以达成上述目的的解决方案为独立权利要求的特征。本发明的优选构建方案和有利改进方案参阅从属权利要求。

根据本发明的电池冷却元件具有用于至少局部地贴靠在电池单体上或贴靠在电池模块单元的具有至少两个电池单体的电池模块上的外表面、被所述外表面至少局部围绕的用于容置冷却介质的内腔、与所述内腔连接的冷却介质流入部、以及与所述内腔连接的冷却介质流出部，其中所述外表面至少局部地由导热的柔性薄膜形成，所述薄膜可因冷却介质的流体压力而变形。

本发明现提出，电池冷却元件的外表面不再是刚性的，而是，电池冷却元件的用以至少局部地贴靠在待冷却电池模块上或待冷却电池单体上的外表面至少局部地具有柔性，且进而具有可变形性。其中，所述外表面至少局部地由导热的柔性薄膜形成。所述柔性薄膜可因设于电池冷却元件的内腔中的冷却介质(例如冷却流体，诸如水)而变形。薄膜可以形成在电池冷却元件的外表面的一个或两个纵向侧面上。此外，薄膜还可以形成在电池冷却元件的外表面的横向侧上。电池冷却元件的外表面优选特别是在外表面的纵向侧面上通过相应的薄膜形成，电池冷却元件借助该薄膜贴靠在待冷却的电池单体上和/或待冷却的电池模块上。冷却介质可以通过冷却介质流入部流入电池冷却元件的内腔，流过该内腔，并且通过冷却介质流出部重新从内腔流出。根据冷却介质在流过内腔时的流体压力，薄膜能够朝向待冷却的电池模块向外变形，特别是向外拱起，使得薄膜以及电池冷却元件的外表面抵靠至电池模块的外表面或电池单体的外表面，进而能够在电池冷却元件与电池模块或电池单体之间形成平面式接触。因此，通过调节冷却介质的流体压力，也能够调节从电池模块到电池冷却元件的热传递的有效性。另外，通过电池冷却元件的外表面的柔性构建方案能够补偿可能存在的公差。因为薄膜也由导热材料形成，所以不需要使用导热膏就可以在电池模块或电池单体与电池冷却元件之间实现良好的热传递。另外，与其他材料相比，薄膜的特点在于壁厚小，故薄膜具有较小的热阻。与传统的电池冷却元件相比，以这种方式设计的电池冷却元件由于外表面不再采用刚性构建方案而具有显著减小的重量。另外，电池冷却元件可以采用扁平结构，从而特别节省空间。至少局部表示，电池冷却元件的由薄膜柔性地形成的外表面无需在电池冷却元件的整个周边范围内延伸，这个特别形成的外表面也可以仅形成电池冷却元件的外周面的一个分区。在此情形下，薄膜优选也仅在电池冷却元件的外周面的分区的范围内延伸。然而，外表面以及形成外表面的薄膜也可以在电池冷却元件的整个外周面的范围内延伸。

所述薄膜优选由多层复合体形成。通过由多层复合体形成的方案，能够提高薄膜的稳定性。根据薄膜的材料，其例如可以具有增强的拉伸强度和/或撕裂强度，从而即使在作用于薄膜的力较大的情况下也能够避免薄膜受损。另外，通过多层复合体能够更具针对性地调节薄膜的特定性能。例如，当由多层复合体形成薄膜时，能够改善薄膜的可焊接性。

不同的材料可以在所述多层复合体中相互组合。例如，多层复合体可以具有塑料材料和金属材料，它们各自为膜层的形式。通过金属材料特别是能够改善薄膜的电磁兼容性(emc)。电磁兼容性描述了一个元件不因意外的电气或电磁效应而干扰其他元件或被其他元件干扰的能力。多层复合体例如可如下形成：中间膜层由金属材料形成，以及，遮盖中间膜层的两个外层由塑料材料形成。

例如可以将铝材或者铜材用作金属材料。例如可以通过汽化来施覆金属材料。

所述塑料材料例如可以由聚乙烯，特别是经抗撕裂改性的聚乙烯，聚异丁烯，聚乙烯醇缩丁醛，乙烯乙酸乙烯酯，聚丙烯酸酯，聚亚甲基丙烯酸酯，聚氨酯，预拉伸聚丙烯，聚乙酸乙烯酯5，乙烯乙酸乙烯酯和/或基于氨基甲酸乙酯的热塑性弹性体构成。

但是，多层复合体也可以由多个不同的塑料材料形成并且不具有任何金属材料。

为了进一步增强电池冷却元件的稳定性，可以在电池冷却元件的内腔中设有支撑元件。所述支撑元件能够形成承载结构，其能够为电池冷却元件的外表面并进而为薄膜提供机械支撑。支撑元件可以用来吸收和传递压力负荷。支撑元件优选如下成型：其形成一或多个流动通道，冷却介质能够穿过所述流动通道在电池冷却元件的内腔中流过。所述流动通道可如下设计：从冷却介质流入部起至冷却介质流出部为止的冷却介质流径尽可能长，使得冷却介质能够吸收许多热量，进而能够将尽可能多的热量从电池模块运走。这样便能特别高效地将电池模块冷却。支撑元件例如可以呈支架状，以便支撑电池冷却元件的外表面。优选地，支撑元件由刚性材料、特别是刚性塑料材料形成。但支撑元件也可以由金属材料形成。

例如，支撑元件可以具有曲折的构造。通过曲折形状能够改善在电池冷却元件的内腔中对冷却介质的导引，从而在流过内腔时特别高效地利用冷却介质的冷却能力。在采用曲折构造的情况下，支撑元件优选具有多个相继布置的呈u形的流动通道，其中所述流动通道优选相互平行地延伸。

此外，支撑元件可以具有主腹板和至少两个与主腹板互成90°角度的副腹板。在这种构建方案中，也为冷却介质形成至少两个流动通道。根据副腹板的数量，也可以形成两个以上的流动通道，这些流动通道也彼此平行。

支撑元件可以局部地或完全地采用弹性设计。通过支撑元件的弹性设计，即使薄膜向外拱起，支撑元件也能够密封地贴靠在薄膜上。在此情形下，支撑元件可密封地抵靠至薄膜的指向内腔的内侧。通过密封的抵靠，支撑元件能够形成溢流密封，其防止冷却介质穿过位于薄膜与支撑元件之间的间隙流动，进而防止冷却介质离开流动通道的原本的路径。

此外，也可以不设置支撑元件，并且仅通过冷却介质的在流过电池冷却元件的内腔时的流体压力来确保薄膜的稳定性。例如薄膜可以以在电池冷却元件的内腔中形成曲折的流动通道的方式成型。为此，例如可以在薄膜的指向内腔的内侧上形成伸入内腔的壁部，该壁部与薄膜一体地形成，并因此由与薄膜相同的材料形成。壁部可以形成与薄膜的内侧互成直角的腹板。这些壁部可以在电池冷却元件的内腔中形成用于冷却介质的曲折的流动通道。

电池冷却元件以及电池冷却元件的外表面优选是矩形的。但电池冷却元件的外表面也可以具有楔形形状，使得电池冷却元件呈楔形。这种楔形的电池冷却元件例如可以布置在电池模块单元的边缘上，从而可以通过这些楔形的电池冷却元件进行公差补偿，并且同时将成行布置的电池模块夹紧。

冷却介质流入部可以具有流入接管，并且冷却介质流出部可以具有流出接管。为了实现流入接管和流出接管的良好且可靠的集成，可以将流入接管和流出接管焊接到形成外表面的薄膜上。通过焊接能够在流入接管或流出接管与电池冷却元件的外表面或薄膜之间实现液密的连接。

本发明的目的还通过一种电池模块单元达成，该电池模块单元包括具有顶侧和底侧的壳体、至少一个电池冷却元件、以及至少两个电池单体和/或至少一个具有至少两个电池单体的电池模块，其中所述电池冷却元件是如前文描述的那样设计和改进。

由于如上所述的电池冷却元件，这样的电池模块单元的电池单体或电池模块的散热极佳，且电池单体或电池模块的冷却进而极佳，与此同时，由于电池冷却元件的重量减小，电池模块单元的重量也有所减小。

优选地，在壳体中设有至少两个电池冷却元件，其可分别垂直于壳体的底侧布置。因此，电池冷却元件优选垂直竖立地布置在壳体的底侧上，或者优选垂直于壳体的底侧悬挂地布置。通过电池冷却元件的垂直竖立或垂直悬挂的布置，能够进行从电池模块或电池单体至电池冷却元件的水平的热传递，故在此情形下能够平行于壳体的底侧延伸进行热传递。

如果在壳体中设有两个或两个以上电池单体，则优选在彼此相邻布置的每两个电池单体之间布置电池冷却元件。电池单体优选成行地并排布置。优选地，布置在行末的两个电池单体不直接贴靠在壳体上，在壳体与布置在行末的电池单体之间优选同样分别设有电池冷却元件。两个或两个以上电池单体可整合在一个电池模块中，其中即使是在电池模块中，在设于电池模块中的电池单体之间优选也分别设有对应的电池冷却元件。在电池模块之间优选同样分别设有电池冷却元件。在电池模块与壳体之间优选同样分别设有电池冷却元件。

如果在壳体中设有一个或多个电池模块，或设有两个或两个以上的电池单体，则电池模块或电池单体优选自承地布置在壳体中，使得壳体本身不必承担任何承载功能。为此例如可以规定，电池模块单元具有夹紧元件，其用于将所述至少两个电池单体和/或所述至少一个电池模块在平行于底侧的水平方向上夹紧式保持。夹紧元件优选地布置在壳体中并且被壳体围绕。夹紧元件可以从电池模块或电池单体以及也从电池冷却元件吸收力，以免这些力被传递至壳体。电池模块单元的电池模块或电池单体和电池冷却元件可以以电池包的形式整合，并且作为电池包被沿水平方向夹紧式保持在夹紧元件中。因此，夹紧元件能够承担电池模块或电池单体以及电池冷却元件的重量。因此，夹紧元件可以形成用于电池模块或电池单体以及电池冷却元件的承载元件。夹紧元件能够将设于电池包中的电池模块或电池单体以及电池冷却元件压向彼此，从而将其以相对彼此夹紧的方式保持，而无需在壳体中增设用于电池模块或电池单体和/或电池冷却元件的固定元件。通过水平夹紧，借助夹紧元件以垂直于壳体的底侧的方式承重。夹紧元件可以实现电池模块或电池单体以及电池冷却元件在壳体中的位置精确的布置和位置精确的保持，从而避免电池模块或电池单体和/或电池冷却元件相对彼此意外滑动。通过借助夹紧元件实现的水平夹紧，还能对制造公差进行补偿。另外，借助水平夹紧能够增强电池模块单元的整体刚度。

夹紧元件优选呈框架状，并且能够将所述至少两个电池单体和/或所述至少一个电池模块环扣。在此情形下，夹紧元件也与电池单体或电池模块一起将电池冷却元件环扣，所述电池冷却元件与电池单体或电池模块布置在电池包中。借助框架状的构造，夹紧元件可以围绕电池单体或电池模块以及电池冷却元件环绕式布置。

为了增强或改善通过夹紧元件进行的水平夹紧的效果，夹紧元件的两个相对的横向侧可以与垂直延伸的z轴互成>0°的角度α的方式倾斜布置。借助夹紧元件的这两个横向侧的倾斜布置，能够可靠地维持电池模块或电池单体以及电池冷却元件的位置，从而防止电池模块或电池单体以及电池冷却元件的意外滑动或倾覆。另外，由此可对公差进行补偿。这两个横向侧优选以相同的角度α倾斜布置。所述横向侧优选如下倾斜：其朝向壳体的底侧相向延伸，使得这两个横向侧之间的空间朝向壳体的底侧逐渐变小。角度α例如可介于2°与45°之间，优选介于5°与30°之间。

如果夹紧元件的相对的横向侧相对彼此倾斜布置，则在夹紧元件的横向侧与所述至少一个电池模块中的一个电池模块之间以及/或者与所述至少两个电池单体中的一个电池单体之间，分别设有电池冷却元件，其具有呈楔形的外侧面。电池冷却元件的楔形形状可以与电池冷却元件所贴靠至的相应横向侧的倾斜布置共同起作用。借助楔形形状，可以改善压紧力从夹紧元件经由电池冷却元件到电池模块或电池单体的传递。

为了能够进一步改善各个元件在电池模块单元中的定位，可以进一步规定，为电池冷却元件施加垂直作用于电池冷却元件的力。垂直作用力优选垂直于夹紧元件的压紧力起作用。垂直作用力例如可以通过拉动元件或压力元件施加到电池冷却元件。例如可以设有拉动元件，其固定在电池冷却元件和壳体和/或夹紧元件上，以便施加垂直作用力。特别是在与电池冷却元件的楔形形状，以及与夹紧元件的横向侧的倾斜布置相结合的情况下，所述垂直作用力是有利的。

可以进一步规定，所述至少一个电池冷却元件中的至少一个相对壳体的底侧水平地布置。因此，在该构建方案中，在壳体的底侧与电池模块或电池单体之间也设有一或多个电池冷却元件。

为了能够进一步减轻电池模块单元的重量，壳体可以由塑料材料形成。特别是当设有夹紧元件时，壳体不再需要具有承载功能，故在此情形下壳体可以由非常轻的材料、特别是非常轻的塑料材料形成。例如，聚乙烯或聚酰胺可以用作塑料材料。

此外，电池冷却元件可以集成至壳体中。借此，电池冷却元件已可构建为电池模块单元的壳体的一部分。电池冷却元件优选地形成在壳体的底侧上，使得其纵向侧面水平地且进而平行于壳体的底侧延伸。在此情形下，可以将电池模块和/或电池单体布置在电池冷却元件上，从而可以借助电池冷却元件从下方，即在电池模块和/或电池单体的底侧对其进行冷却。

优选地，电池冷却元件的外周面的一部分由壳体的底侧形成，由此可以减少必要部件的数量。

电池冷却元件的薄膜可以优选地固定在壳体上。例如可以通过焊接、粘合和/或注塑包封，例如以材料接合的方式形成薄膜在壳体上的固定。为了提供用于将薄膜固定在壳体上的支承面，可以在壳体的内侧上设有腹板，该腹板优选环绕式地形成在内侧上。薄膜可以固定在该伸入壳体的内腔的腹板上。

此外，壳体可以具有承载元件，电池冷却元件的薄膜固定在该承载元件上。承载元件可以与壳体一体地形成，或者可以设计成独立于壳体的部件。承载元件可以以形成电池冷却元件的一或多个流动通道的方式成型。

本发明的目的还通过一种电池模块来达成，所述电池模块具有壳体、至少两个布置在壳体中的电池单体和至少一个布置在壳体中的电池冷却元件，其中所述电池冷却元件是如前文描述的那样设计和改进。

由于如上所述的电池冷却元件，这样的电池模块的电池单体的散热极佳，且电池单体的冷却进而极佳，与此同时，由于电池冷却元件的重量减小，电池模块的重量也有所减小。

优选地，在壳体中设有至少两个电池冷却元件，其可分别垂直于壳体的底侧布置。因此，电池冷却元件优选垂直竖立地布置在壳体的底侧上，或者优选垂直于壳体的底侧悬挂地布置。通过电池冷却元件的垂直竖立或垂直悬挂的布置，能够进行从电池单体至电池冷却元件的水平的热传递，故在此情形下能够平行于壳体的底侧延伸进行热传递。

如果在壳体中设有两个或两个以上电池单体，则优选在彼此相邻布置的每两个电池单体之间布置电池冷却元件。电池单体优选成行地并排布置。优选地，布置在行末的两个电池单体不直接贴靠在壳体上，在壳体与布置在行末的电池单体之间优选同样分别设有电池冷却元件。

如果在壳体中设有两个或两个以上的电池单体，则电池单体优选自承地布置在壳体中，使得壳体本身不必承担任何承载功能。为此例如可以规定，电池模块具有夹紧元件，其用于将所述至少两个电池单体和所述至少一个电池冷却元件在平行于底侧的水平方向上夹紧式保持。夹紧元件优选地布置在壳体中并且被壳体围绕。夹紧元件可以从电池单体以及也从电池冷却元件吸收力，以免这些力被传递至壳体。电池模块单元的电池单体和电池冷却元件可以以电池包的形式整合，并且作为电池包被沿水平方向夹紧式保持在夹紧元件中。因此，夹紧元件能够承担电池单体和电池冷却元件的重量。因此，夹紧元件可以形成用于电池单体和电池冷却元件的承载元件。夹紧元件能够将设于电池包中的电池单体和电池冷却元件压向彼此，从而将其以相对彼此夹紧的方式保持，而无需在壳体中增设用于电池单体和/或电池冷却元件的固定元件。通过水平夹紧，借助夹紧元件以垂直于壳体的底侧的方式承重。夹紧元件可以实现电池单体和电池冷却元件在壳体中的位置精确的布置和位置精确的保持，从而避免电池单体和/或电池冷却元件相对彼此意外滑动。通过借助夹紧元件实现的水平夹紧，还能对制造公差进行补偿。另外，借助水平夹紧能够增强电池模块的整体刚度。

夹紧元件优选呈框架状，并且能够将所述至少两个电池单体和所述至少一个电池模块环扣。借此，夹紧元件也与电池单体一起将电池冷却元件环扣，所述电池冷却元件与电池单体布置在电池包中。借助框架状的构造，夹紧元件可以围绕电池单体和电池冷却元件环绕式布置。

为了增强或改善通过夹紧元件进行的水平夹紧的效果，夹紧元件的两个相对的横向侧可以与垂直延伸的z轴互成>0°的角度β的方式倾斜布置。借助夹紧元件的这两个横向侧的倾斜布置，能够可靠地维持电池单体和电池冷却元件的位置，从而防止电池单体和电池冷却元件的意外滑动或倾覆。另外，由此可对公差进行补偿。这两个横向侧优选以相同的角度β倾斜布置。所述横向侧优选如下倾斜：其朝向壳体的底侧相向延伸，使得这两个横向侧之间的空间朝向壳体的底侧逐渐变小。角度β例如可介于2°与45°之间，优选介于5°与30°之间。

如果夹紧元件的相对的横向侧相对彼此倾斜布置，则在夹紧元件的横向侧与所述至少两个电池单体中的一个电池单体之间分别设有电池冷却元件，其具有呈楔形的外侧面。电池冷却元件的楔形形状可以与电池冷却元件所贴靠至的相应横向侧的倾斜布置共同起作用。借助楔形形状，可以改善压紧力从夹紧元件经由电池冷却元件到电池单体的传递。

为了能够进一步改善各个元件在电池模块中的定位，可以进一步规定，为电池冷却元件施加垂直作用于电池冷却元件的力。垂直作用力优选垂直于夹紧元件的压紧力起作用。垂直作用力例如可以通过拉动元件或压力元件施加到电池冷却元件。例如可以设有拉动元件，其固定在电池冷却元件和壳体和/或夹紧元件上，以便施加垂直作用力。特别是在与电池冷却元件的楔形形状，以及与夹紧元件的横向侧的倾斜布置相结合的情况下，所述垂直作用力是有利的。

为了能够进一步减轻电池模块的重量，壳体可以由塑料材料形成。特别是当设有夹紧元件时，壳体不再需要具有承载功能，故在此情形下壳体可以由非常轻的材料、特别是非常轻的塑料材料形成。例如，聚乙烯或聚酰胺可以用作塑料材料。

电池模块可以布置在如上所述设计和改进的电池模块单元中。电池模块单元因此可以具有一个或多个如上所述的电池模块。

本发明的目的还通过一种电池模块单元来达成，所述电池模块单元包括具有顶侧和底侧的壳体、至少两个电池单体和/或至少一个具有至少两个电池单体的电池模块、以及夹紧元件，所述至少两个电池单体和/或所述至少一个电池模块借助所述夹紧元件在平行于底侧的水平方向上被夹紧式保持。

如果在壳体中设有一个或多个电池模块，或设有两个或两个以上的电池单体，则电池模块或电池单体优选自承地布置在壳体中，使得壳体本身不必承担任何承载功能。为此，电池模块单元具有夹紧元件，其用于将所述至少两个电池单体和/或所述至少一个电池模块在平行于底侧的水平方向上夹紧式保持。夹紧元件优选地布置在壳体中并且被壳体围绕。夹紧元件可以从电池模块或电池单体以及也从电池冷却元件(在设有的情况下)吸收力，以免这些力被传递至壳体。电池模块单元的电池模块或电池单体以及视情况而定的电池冷却元件可以以电池包的形式整合，并且作为电池包被沿水平方向夹紧式保持在夹紧元件中。因此，夹紧元件能够承担电池模块或电池单体以及电池冷却元件(如若设有)的重量。因此，夹紧元件可以形成用于电池模块或电池单体以及视情况而定设有的电池冷却元件的承载元件。夹紧元件能够将设于电池包中的电池模块或电池单体以及视情况而定设有的电池冷却元件压向彼此，从而将其以相对彼此夹紧的方式保持，而无需在壳体中增设用于电池模块或电池单体和/或电池冷却元件的固定元件。通过水平夹紧，借助夹紧元件以垂直于壳体的底侧的方式承重。夹紧元件可以实现电池模块或电池单体以及视情况而定设有的电池冷却元件在壳体中的位置精确的布置和位置精确的保持，从而避免电池模块或电池单体和/或电池冷却元件相对彼此意外滑动。通过借助夹紧元件实现的水平夹紧，还能对制造公差进行补偿。另外，借助水平夹紧能够增强电池模块单元的整体刚度。通过设置夹紧元件，壳体不再需要具有承载功能，故在此情形下壳体可以由非常轻的材料、特别是非常轻的塑料材料形成。

夹紧元件优选呈框架状，并且能够将所述至少两个电池单体和/或所述至少一个电池模块环扣。在此情形下，夹紧元件也与电池单体或电池模块一起将电池冷却元件(如若设有)环扣，所述电池冷却元件可以与电池单体或电池模块布置在电池包中。借助框架状的构造，夹紧元件可以围绕电池单体或电池模块以及视情况而定设有的电池冷却元件环绕式布置。

为了增强或改善通过夹紧元件进行的水平夹紧的效果，夹紧元件的两个相对的横向侧可以与垂直延伸的z轴互成>0°的角度α的方式倾斜布置。借助夹紧元件的这两个横向侧的倾斜布置，能够可靠地维持电池模块或电池单体以及视情况而定设有的电池冷却元件的位置，从而防止电池模块或电池单体以及视情况而定设有的电池冷却元件的意外滑动或倾覆。另外，由此可对公差进行补偿。这两个横向侧优选以相同的角度α倾斜布置。所述横向侧优选如下倾斜：其朝向壳体的底侧相向延伸，使得这两个横向侧之间的空间朝向壳体的底侧逐渐变小。角度α例如可介于2°与45°之间，优选介于5°与30°之间。

如果夹紧元件的相对的横向侧相对彼此倾斜布置，则在夹紧元件的横向侧与所述至少一个电池模块的一个电池模块之间以及/或者与所述至少两个电池单体中的一个电池单体之间，分别设有电池冷却元件，其具有呈楔形的外侧面。电池冷却元件的楔形形状可以与电池冷却元件所贴靠至的相应横向侧的倾斜布置共同起作用。借助楔形形状，可以改善压紧力从夹紧元件经由电池冷却元件到电池模块或电池单体的传递。

电池冷却元件可以如上所述设计和改进。

为了能够进一步改善各个元件在电池模块单元中的定位，可以进一步规定，为电池冷却元件施加垂直作用于电池冷却元件的力。垂直作用力优选垂直于夹紧元件的压紧力起作用。垂直作用力例如可以通过拉动元件或压力元件施加到电池冷却元件。例如可以设有拉动元件，其固定在电池冷却元件和壳体和/或夹紧元件上，以便施加垂直作用力。特别是在与电池冷却元件的楔形形状，以及与夹紧元件的横向侧的倾斜布置相结合的情况下，所述垂直作用力是有利的。

本发明的目的还通过一种电池模块来达成，所述电池模块具有壳体、布置在壳体中的至少两个电池单体、以及夹紧元件，所述至少两个电池单体借助所述夹紧元件在平行于底侧的水平方向上被夹紧式保持。

如果在壳体中设有两个或两个以上的电池单体，则电池单体优选自承地布置在壳体中，使得壳体本身不必承担任何承载功能。为此，电池模块具有夹紧元件，其用于将所述至少两个电池单体在平行于底侧的水平方向上夹紧式保持。夹紧元件优选地布置在壳体中并且被壳体围绕。夹紧元件可以从电池单体以及也从视情况而定设有的电池冷却元件吸收力，以免这些力被传递至壳体。电池模块单元的电池单体和视情况而定设有的电池冷却元件可以以电池包的形式整合，并且作为电池包被沿水平方向夹紧式保持在夹紧元件中。因此，夹紧元件能够承担电池单体和视情况而定设有的电池冷却元件的重量。因此，夹紧元件可以形成用于电池单体和视情况而定设有的电池冷却元件的承载元件。夹紧元件能够将设于电池包中的电池单体和视情况而定设有的电池冷却元件压向彼此，从而将其以相对彼此夹紧的方式保持，而无需在壳体中增设用于电池单体和/或电池冷却元件的固定元件。通过水平夹紧，借助夹紧元件以垂直于壳体的底侧的方式承重。夹紧元件可以实现电池单体和视情况而定设有的电池冷却元件在壳体中的位置精确的布置和位置精确的保持，从而避免电池单体和/或电池冷却元件相对彼此意外滑动。通过借助夹紧元件实现的水平夹紧，还能对制造公差进行补偿。另外，借助水平夹紧能够增强电池模块的整体刚度。

夹紧元件优选呈框架状，并且能够将所述至少两个电池单体环扣。夹紧元件也可以与电池单体一起将视情况而定设有的电池冷却元件环扣，所述电池冷却元件可以与电池单体布置在电池包中。借助框架状的构造，夹紧元件可以围绕电池单体和视情况而定设有的电池冷却元件环绕式布置。

为了增强或改善通过夹紧元件进行的水平夹紧的效果，夹紧元件的两个相对的横向侧可以与垂直延伸的z轴互成>0°的角度β的方式倾斜布置。借助夹紧元件的这两个横向侧的倾斜布置，能够可靠地维持电池单体和视情况而定设有的电池冷却元件的位置，从而防止电池单体和视情况而定设有的电池冷却元件的意外滑动或倾覆。另外，由此可对公差进行补偿。这两个横向侧优选以相同的角度β倾斜布置。所述横向侧优选如下倾斜：其朝向壳体的底侧相向延伸，使得这两个横向侧之间的空间朝向壳体的底侧逐渐变小。角度β例如可介于2°与45°之间，优选介于5°与30°之间。

如果夹紧元件的相对的横向侧相对彼此倾斜布置，则在夹紧元件的横向侧与所述至少两个电池单体中的一个电池单体之间分别设有电池冷却元件，其具有呈楔形的外侧面。电池冷却元件的楔形形状可以与电池冷却元件所贴靠至的相应横向侧的倾斜布置共同起作用。借助楔形形状，可以改善压紧力从夹紧元件经由电池冷却元件到电池单体的传递。

电池冷却元件可以如上所述设计和改进。

为了能够进一步改善各个元件在电池模块中的定位，可以进一步规定，为电池冷却元件施加垂直作用于电池冷却元件的力。垂直作用力优选垂直于夹紧元件的压紧力起作用。垂直作用力例如可以通过拉动元件或压力元件施加到电池冷却元件。例如可以设有拉动元件，其固定在电池冷却元件和壳体和/或夹紧元件上，以便施加垂直作用力。特别是在与电池冷却元件的楔形形状，以及与夹紧元件的横向侧的倾斜布置相结合的情况下，所述垂直作用力是有利的。

附图说明

下面参考附图结合优选实施方式详细地阐释本发明。

其中：

图1为根据本发明的电池冷却元件的沿横向的示意性截面图，

图2a为根据本发明的另一电池冷却元件的沿纵向的示意性截面图，

图2b为如图2a所示的电池冷却元件的沿横向的示意性截面图，

图3a为根据本发明的另一电池冷却元件的沿纵向的示意性截面图，

图3b为如图3a所示的电池冷却元件的沿横向的示意性截面图，

图4为另一电池冷却元件的沿横向的示意性截面图，

图5为根据本发明的构建为外表面的薄膜的示意性截面图，

图6为根据本发明的电池模块单元的示意性分解图，

图7为如图6所示的电池模块单元在组装状态下的示意图，

图8为根据本发明的电池模块单元的示意性截面图，

图9为根据本发明的电池模块的示意性截面图，

图10为根据本发明的另一电池模块单元的示意性截面图，

图11为另一电池模块单元的示意性截面图，其中，电池冷却元件集成至电池模块单元的壳体中，

图12为另一电池模块单元的示意性截面图，其中，电池冷却元件集成至电池模块单元的壳体中，

图13为如图12所示的电池模块单元的示意性俯视截面图，

图14为另一电池模块单元的示意性截面图，其中，电池冷却元件集成至电池模块单元的壳体中，以及

图15为另一电池模块单元的示意性截面图，其中，电池冷却元件集成至电池模块单元的壳体中。

具体实施方式

图1以沿电池冷却元件100的横向侧的截面图示意性示出了电池冷却元件100。

电池冷却元件100具有外表面10，其用于贴靠在电池模块单元200的如图5至15所示的电池模块30上，以及/或者用于贴靠在电池模块单元200的例如如图9所示的电池单体39上。

外表面10包围或界定电池冷却元件100的内腔11，其中内腔11被冷却介质12流过，例如在图2a和图3a中由箭头所示。在冷却介质从待冷却的电池模块30或者待冷却的电池单体39吸收热量的情况下，冷却介质12从冷却介质流入部13流动至冷却介质流出部14，其中冷却介质12通过所述冷却介质流入部流入内腔11，且冷却介质11通过所述冷却介质流出部重新从内腔导出。

电池冷却元件100的外表面10至少局部地或逐段地由导热的柔性薄膜28形成，该薄膜能够借助流经内腔11的冷却介质12的流体压力变形。例如，如果流体压力增大，则外表面10或薄膜28向外拱起，例如如图1中的虚线所示。外表面10或薄膜28的向外拱起可以确保外表面10可靠地平面式抵靠在相邻的待冷却的电池模块30或电池单体39上，其中能够对公差或不平整性进行补偿。

例如如在图1至4中示出的构建方案那样，形成外表面10的薄膜28是以环绕内腔11的方式焊接，结合薄膜28的末端18a、18b例示性示出这一点。在末端18a、18b处，薄膜28的两个薄膜区段交叠布置，并且通过焊接以材料接合的方式相连。

为了增强电池冷却元件100的稳定性，在如图1所示的构建方案中，在电池冷却元件100的内腔11中设有支撑元件15。不同于电池冷却元件100的外表面10或薄膜28，支撑元件15具有刚性构造。外表面10可以至少局部地贴靠在支撑元件15上，特别是在外表面10未因流体压力而向外拱起的情况下。

在如图1所示的构建方案中，支撑元件15具有一个主腹板16和三个副腹板17，这些副腹板均与主腹板16互成90°角度。主腹板16沿电池冷却元件100的垂直方向延伸，副腹板17则沿电池冷却元件100的水平方向延伸。副腹板17是以相互平行并间隔一定距离的方式布置。副腹板17与主腹板16一起形成多个流动通道19，冷却介质12流经所述流动通道，从而流过内腔11。在如图1所示的构建方案中，形成四个流动通道19。

图2a和图2b示出了电池冷却元件100的另一构建方案，其与如图1所示的构建方案的区别仅在于支撑元件15的形状。图2a和图2b中所示的支撑元件15具有曲折构造，其中支撑元件15具有多个相继布置的u形流动通道19，其中流动通道19相互平行地延伸。在如图2a和图2b所示的构建方案中，四个流动通道19以相互平行延伸的方式布置。

此外，在如图2a和图2b所示的构建方案中可以看出，在冷却介质流入部13处设有流入接管20，并且在冷却介质流出部14处设有流出接管21。流入接管20和流出接管21均以液密方式与形成外表面10的薄膜28焊接。

在图3a和图3b中示出电池冷却元件100的另一可能的构建方案。在如图3a和3b所示的构建方案中，在内腔11中未设支撑元件，形成外表面10的薄膜28以形成针对电池冷却元件100的自支撑作用的方式成型。为此，形成外表面10的薄膜28的部分伸入内腔11中。在此，在形成外表面10的薄膜28的朝向内腔11的内侧22上形成有伸入内腔11的壁部23，其与形成外表面10的薄膜28一体地形成，故而由与薄膜28相同的材料形成。壁部23形成腹板，其与形成外表面10的薄膜28的内侧22互成直角。这些壁部23可在电池冷却元件100的内腔11中形成用于冷却介质12的曲折的流动通道。冷却介质12经过形成在内腔11中的曲折流动通道19的流动在图3a中由虚线示出。

图4示出了电池冷却元件100的一个构建方案，其中外表面10具有楔形形状。其中，从薄膜28或外表面10的第二末端18b起至第一末端18a为止，外表面10的纵向侧面24a、24b彼此相向地延伸，故电池冷却元件100从第二末端18b朝向第一末端18a逐渐变细。

在如图4所示的构建方案中，在内腔11中设有支撑元件15，其具有一个主腹板16和四个以直角从主腹板16伸出的副腹板17。在此，主腹板16并不像如图1所示的构建方案那样布置在内腔11的中心处，使得形成外表面10的薄膜28的两个纵向侧面24a、24b均可变形，而在如图4所示的构建方案中，主腹板16是偏心地布置在内腔11的一个边缘上，故纵向侧面中的一个24a直接贴靠在主腹板16上。该纵向侧面24a不会因冷却介质12的流体压力而变形。在如图4所示的构建方案中，只有相对的纵向侧面24b能够因冷却介质12的流体压力而变形，如图4中的虚线所示。纵向侧面24b的以及形成外表面10的薄膜28的朝向内腔11的变形由副腹板17限制。

如图4所示的电池冷却元件100优选地布置在电池模块单元的外部，使得电池冷却元件100仅以一侧、即纵向侧面24b贴靠在电池模块30上。

图5示出了形成外表面10的薄膜28的一个可能的结构的截面，其中薄膜28在此由多层复合体形成。形成外表面10的薄膜28在此由三个层形成，其中内层25由诸如铝的金属材料形成，并且两个外层26、27分别由诸如聚乙烯的塑料材料形成。

图6为电池模块单元200的分解图，其在图7中以组装状态示出。在如图6和7所示的构建方案中，这个电池模块单元具有四个并排布置的电池模块30以及五个电池冷却元件100，其中电池模块30布置在电池冷却元件100之间，使得每个电池模块30都是由电池冷却元件100从两侧冷却。图6示出了一个示例性构建方案，其中，电池模块单元200也可具有更多或更少的电池模块30和更多或更少的电池冷却元件100。图8例如示出一个构建方案，其中电池模块单元200具有两个电池模块30和三个电池冷却元件100。

布置在两个电池模块30之间的电池冷却元件100例如可以具有如图1、图2a、图2b、图3a、图3b所示的构建方案。布置在两个电池模块30之间的电池冷却元件100均具有矩形构建方案。两个外侧电池冷却元件100则根据在图4中示出的构建方案设计，其中这些电池冷却元件的外表面10具有楔形形状。

电池模块30和电池冷却元件100布置在如图7和图8所示的壳体31中，该壳体具有顶侧32和底侧33。壳体31不具有承载功能，因此可以由塑料材料形成。

电池冷却元件100采用垂直于壳体31的底侧33的定向，故电池冷却元件100垂直地定位在壳体31的底侧33上。由于电池冷却元件100垂直布置，可以进行从电池模块30到电池冷却元件100的水平的热传递，从而能够平行于壳体31的底侧33的延伸进行热传递。

在壳体31中还设有夹紧元件34。夹紧元件34呈框架状，并且将作为电池包布置的电池冷却元件100和电池模块30环扣。电池冷却元件100和电池模块30因此被夹紧元件34围绕。借助于夹紧元件34，电池模块30和电池冷却元件100在平行于底侧33延伸的水平方向上被夹紧式保持，如图8中的箭头所示。

夹紧元件34具有两个相对的纵向侧35、36和两个相对的横向侧37、38。两个纵向侧35、36相互平行。两个横向侧37、38则相对垂直延伸的z轴以>0°的角度α倾斜布置。在此处示出的构建方案中，如图8以截面图所示，角度α为约10°。两个横向侧37、38在此以相同的角度α倾斜布置。横向侧37、38以朝向壳体31的底侧33相向延伸的方式倾斜，故如图8所示，这两个横向侧37、38之间的空间朝向壳体31的底侧33逐渐变小。

布置在横向侧37、38中之一者与电池模块30之间的电池冷却元件100具有如图4所示的楔形形状，该楔形形状与横向侧37、38的倾斜度匹配。其中，具有楔形形状的电池冷却元件100以其纵向侧面24a贴靠在夹紧元件34的横向侧37、38上，并且以其纵向侧面24b贴靠在电池模块30上，以对这个电池模块进行冷却。

图9为例如如图6至8所示的电池模块30的截面图。在电池模块30中，多个电池单体39以垂直于壳体49的底侧50竖立或悬挂的方式相继地布置在壳体49中。由于电池冷却元件100垂直布置，可以进行从电池单体39到电池冷却元件100的水平的热传递，从而能够平行于壳体49的底侧50的延伸进行热传递。

在相邻布置的电池单体39之间分别设有电池冷却元件100。因此，电池冷却元件100和电池单体39交替地相继布置，其中，两个外部元件由电池冷却元件100形成。在此，这两个定位于外侧的电池冷却元件100同样具有楔形形状，其中布置在电池单体39之间的其他电池冷却元件100是矩形的。

壳体50不具有承载功能，因此可以由塑料材料形成。

在壳体49中还设有夹紧元件51。夹紧元件51呈框架状，并且将作为电池包布置的电池冷却元件100和电池单体39环扣。电池冷却元件100和电池单体39因此被夹紧元件34围绕。借助于夹紧元件34，电池单体39和电池冷却元件100在平行于底侧50延伸的水平方向上被夹紧式保持，该方向垂直于如图9所示的z轴延伸。

夹紧元件51具有两个相对的、在此未示出的纵向侧和两个相对的横向侧52、53，其中横向侧52、53通过两个纵向侧相连。这两个纵向侧相互平行。两个横向侧52、53则相对垂直延伸的z轴以>0°的角度β倾斜布置。在此处示出的构建方案中，如图9以截面图所示，角度β为约10°。两个横向侧52、53在此以相同的角度β倾斜布置。横向侧52、53以朝向壳体49的底侧50相向延伸的方式倾斜，故如图9所示，这两个横向侧52、53之间的空间朝向壳体49的底侧50逐渐变小。

布置在横向侧52、53中之一者与电池单体39之间的电池冷却元件100具有如图4所示的楔形形状，该楔形形状与横向侧52、53的倾斜度匹配。其中，具有楔形形状的电池冷却元件100以其纵向侧面24a贴靠在夹紧元件51的横向侧52、53上，并且以其纵向侧面24b贴靠在电池单体39上，以对这个电池单体进行冷却。

在电池模块单元200的如图10所示的构建方案中，电池冷却元件100相对壳体31的底侧33平行或水平地布置，故电池冷却元件100布置在在此示出的电池模块30与壳体31的底侧33之间。作为如图10所示的电池模块30的替代方案，在此也可并排地设有多个电池模块30或者多个电池单体39，其在此情形下布置在电池冷却元件100上。

图10中所示的电池冷却元件100也具有外表面10，其由导热的柔性薄膜28形成，使得电池冷却元件100的内腔11被薄膜28围绕。在图10中未示出冷却剂流入部和冷却剂流出部。

电池冷却元件100在此布置成其纵向侧面24b与壳体31的底侧33相邻。电池冷却元件100的纵向侧面24b平行于壳体31的底侧33延伸。纵向侧面24a朝向电池模块30，并且可以根据冷却介质的流体压力而朝向电池模块30拱起，以便尽可能平面式地贴靠在电池模块30上。

在电池冷却元件100的内腔11中设有支撑元件15。在此处所示的构建方案中，支撑元件15由u形板元件40形成。支撑元件15还具有布置在板元件40上的多个块46。块46彼此相距一定距离地固定在板元件40上。在块46之间可形成有流动通道19。块46可以以形成曲折的流动通道19的方式相对彼此定位。块46优选是腹板形的。因此，当冷却介质流过内腔11时，块46形成用于冷却介质12的边界壁。

在如图11所示的构建方案中，电池冷却元件100被集成至壳体31中。其中，电池冷却元件100至少局部地与壳体31一体地形成，使得电池冷却元件100的外周面的至少一部分由壳体31、特别是由壳体31的底侧33形成。

在图11所示的构建方案中，没有设置夹紧元件，而是壳体31本身具有承载功能。在壳体31上，特别是在壳体31的内侧40上，形成优选环绕式的腹板41，其伸入壳体31的内腔42中，在所述内腔中也设有电池模块30和/或电池单体39以及电池冷却元件100。

电池冷却元件100的贴靠在在此示出的电池模块30上并且至少局部地由薄膜28形成的外表面10与壳体31连接。其中，外表面10或薄膜28接合在腹板41上。薄膜28在腹板41上的接合例如可以通过焊接或粘接来形成。此外，外表面10或薄膜28也可以通过利用壳体31的材料注塑包封而接合至壳体31。

在图11所示的构建方案中，电池冷却元件100的内腔11由壳体31的底侧33，薄膜28和壳体31的横向侧43、44的区域限定。

在如图11所示的构建方案中，在内腔11中也布置了支撑元件15，其由多个块46形成，这些块优选地呈腹板状。块46以彼此间隔开的方式布置，从而在块46之间形成流动通道19，所述流动通道可根据块46的相互定位而呈曲折状。块46布置在壳体31的底侧33上。块46优选地在壳体31的底侧33的区域中固定在壳体31的内侧40上。

在图11中未示出冷却介质流入部和冷却介质流出部。冷却介质流过内腔11，其中薄膜28能够根据冷却介质的流体压力朝向电池模块30或朝向壳体31中的电池单体拱起。电池冷却元件100的冷却介质流入部和冷却介质流出部可以直接集成到壳体31中，从而可以省去待送入壳体31中的用于输入和导出冷却介质的管线。

图12示出了与图11所示的构建方案类似的构建方案，其中电池冷却元件100被集成到壳体31中。在这种情况下，壳体31具有形成电池冷却元件100的外周面的一部分的承载元件45。承载元件45插入壳体31的内腔42中。承载元件45可以被设计为独立于壳体31的部件，或者与壳体31一体地形成。承载元件45被定位成使得电池冷却元件100水平地且进而平行于壳体31的底侧33延伸。薄膜28在其端部区段处固定在承载元件45上。承载元件45以形成曲折的流动通道19的方式成型，从图13也可以看出这一点。从图13还可以看出，冷却介质流入部13和冷却介质流出部14集成至壳体31中。在形成电池冷却元件100的外周面的同时，承载元件45还在电池冷却元件100的内腔11中形成支撑元件15。

在如图12和13所示的构建方案中，电池模块13和/或电池单体39定位在电池冷却元件100上。

在图14和15中示出了与图11中所示的构建方案类似的构建方案。

在如图14和15所示的构建方案中，支撑元件15的一部分至少局部地采用弹性设计。通过该至少局部弹性的设计可以形成溢流密封，其防止冷却介质12穿过位于块46与薄膜28之间的间隙流动，进而防止冷却介质不沿着原本的流动通道19流动。通过弹性设计可以防止这种间隙的形成，因为弹性设计可以确保即使在薄膜28拱起的情况下，支撑元件15的构造也保持在薄膜28上的密封式贴靠。

弹性设计优选地设置在块46的区域中。弹性设计可以通过使用弹性体塑料来实现。为了能够特别有效地防止冷却介质12的溢流，如图14和15所示，支撑元件15在其弹性设计的区域内朝向冷却介质流入部13倾斜地布置，故弹性设计形成弧形。

在如图14所示的构建方案中，针对块46中的弹性设计形成各一特别是槽形的凹部47，在所述凹部中插入有各一弹性的条形体48。条形体48可以以材料接合、压紧配合和/或形状配合的方式固定在槽形的凹部47中。支撑元件15的弹性设计可以通过条形体48实现。条形体48形成用于冷却介质12的溢流密封，其中条形体48密封地贴靠在薄膜28上。在这里示出的构建方案中，条形体48不是笔直的，而是弯曲的或倾斜的，由此可以增大条形体48在薄膜28上的抵靠面，这又可以改善密封性。

图15示出了一个构建方案，其中，块46本身形成了支撑元件15的弹性设计。其中，每个块46完全由弹性塑料材料形成。但块46也可以仅部分地由弹性塑料材料形成。在如图15所示的构建方案中，整个块46的弹性设计使得整个块46也倾斜布置。整个块46因此形成溢流密封。

附图标记的说明

100电池冷却元件

200电池模块单元

10外表面

11内腔

12冷却介质

13冷却介质流入部

14冷却介质流出部

15支撑元件

16主腹板

17副腹板

18a第一末端

18b第二末端

19流动通道

20流入接管

21流出接管

22内侧

23壁部

24a，24b纵向侧面

25内层

26外层

27外层

28薄膜

30电池模块

31壳体

32顶侧

33底侧

34夹紧元件

35纵向侧

36纵向侧

37横向侧

38横向侧

39电池单体

40板元件

41腹板

42内腔

43横向侧

44横向侧

45承载元件

46块

47槽形凹部

48条形体

49壳体

50底侧

51夹紧元件

52横向侧

53横向侧