电池装置的制作方法

1.本发明涉及一种用于电池电动车辆的电池装置。


背景技术：

2.电池电动车辆配备有牵引电池，该牵引电池提供电能来为车辆的电驱动器供电。本发明涉及一种电池装置，该电池装置能够形成这样的牵引电池或这样的牵引电池的一部分。
3.这种电池装置通常具有多个电池模块，这些电池模块又分别具有多个电池单元，这些电池单元实际上在模块纵向方向上彼此并排设置或彼此堆叠。电池单元形成可充电的电池(即二次电池)，该可充电的电池也能够被称为蓄电池。电池单元在各电池模块中彼此电连接，使得各电池模块具有刚好一个模块正极和刚好一个模块负极。此外，电池模块在电池装置内比并排设置并且串联连接，使得这些电池模块形成串联电路。电池模块的这种串联电路在电池装置处具有刚好一个装置正极和刚好一个装置负极。电池装置可以经由装置正极和装置负极电集成到(例如车辆的)电池系统中。尤其是，能够在那里分接或供应电力。在串联电路中，每两个彼此相随的电池模块利用一个电连接器彼此电连接。在此，各连接器将一个电池模块的模块正极与另一个电池模块的模块负极电连接。这些连接器能够设计成线缆、杆、导轨等。优选地使用设计成导电轨的连接器。由于这些连接器必须传导高电流，因此连接器相对坚固或配备有大的载流横截面。此外，连接器通常使用以低电阻为特征的相对昂贵的材料(即例如铜)。结果，这些连接器相对昂贵。
4.在批量生产领域，尤其是在大批量生产中，已经确立了相同部件的原则，以避免形成变体的成本。与之相应地，电池装置内的电池模块通常是相同部件。于是，在电池装置内，对于串联电路而必须彼此连接的模块负极和模块负极会彼此相对较远地分开，由此需要相应较长的连接器。例如，连接器长度能够大于横向于模块纵向方向测量的模块宽度。由于使用大量材料，长连接器相对昂贵。


技术实现要素：

5.本发明致力于以下课题：为上述类型的电池装置提出一种改进的实施方式，其特征尤其在于，该电池装置可以以降低的制造成本来实现。
6.根据本发明，该课题通过独立权利要求的主题来解决。有利的实施方式是从属权利要求的主题。
7.本发明基于以下总体构思：在电池装置内使用两种不同类型的电池模块，这些电池模块被配置成使得其可以设置在电池装置内，以致于要借助连接器彼此电连接的模块正极和模块负极彼此相对靠近。结果，电池模块的电连接所需的连接器能够设计得相对较短，由此显著减小了各连接器所需的材料耗费。事实表明：两种不同电池模块类型的额外成本明显低于借助明显更短的连接器所能实现的节省。总体而言，在此提出的电池装置因此可以相对便宜地制造，甚至大量制造。
8.详细地，本发明提出：将电池模块基本上设计成长方体，使得电池模块在平行于模块纵向方向伸展的模块横截面中设计为矩形。此外，各电池模块中的电池单元彼此电连接，使得各模块正极和各模块负极位于各电池模块的在模块横截面中对角线相对的区域中。此外，电池装置的电池模块形成第一电池模块类型和第二电池模块类型，该第一电池模块类型和该第二电池模块类型彼此不同之处在于：与第二电池模块类型相比，模块正极和模块负极在第一电池模块类型中镜像反转设置。在此，镜平面要么垂直于模块纵向方向延伸，要么垂直于模块横截面并平行于模块纵向方向延伸。例如，各电池模块在其矩形的模块横截面中具有四个角区域，这些角区域在周向方向上彼此相随并且形成第一角区域至第四角区域。如上所述，在各电池模块中，模块正极和模块负极位于对角线相对的区域中，即例如位于第一角区域和第三角区域中或位于第二角区域和第四角区域中。例如，此时能够设置：在第一电池模块类型的电池模块中，模块正极位于第四角区域中，而模块负极位于第二角区域中。在第二电池模块类型的电池模块中，在模块极围绕横向于模块纵向方向伸展的镜平面镜像设置的情况下，模块正极因此设置在第三角区域中，而模块负极设置在第一角区域中。在围绕垂直于模块横截面并且平行于模块纵向方向伸展的镜平面镜像的情况下，在第二电池模块类型中，模块正极位于第一角区域中，而模块负极位于第三角区域中。通过围绕垂直于模块横截面伸展的竖直轴线将电池模块转动180
°
，可以将这两种镜像相互转换。
9.电池装置的每个电池模块实际上为第一电池模块类型或第二电池模块类型，使得在电池装置内不存在其他的电池模块类型。
10.根据一个有利的实施方式，电池模块能够在电池装置中设置成使得这些电池模块的模块纵向方向彼此平行地伸展。平行于模块纵向方向和/或横向于模块纵向方向相邻的电池模块交替地为第一电池模块类型和第二电池模块类型。由此可行的是：电池模块在电池装置中设置成使得要彼此连接的模块极彼此靠近，以便能够使用短的连接器。
11.在另一个实施方式中能够设置：第一电池模块类型的电池模块和第二电池模块类型的电池模块在电池装置中相邻设置，使得第一电池模块类型的电池模块的模块正极与第二电池模块类型的电池模块的模块负极相邻设置，并且利用连接器之一与该模块负极电连接。通过要彼此连接的模块极的相邻定位，电连接所需的连接器相对较短地构成，并且可以以少量材料耗费来实现，与之相应地具有成本效益。
12.例如，各电池模块能够具有平行于模块纵向方向测量的模块长度和横向于模块纵向方向测量的模块宽度，其中模块宽度小于模块长度。相邻电池模块的要彼此连接的模块极的间距小于模块宽度。将两个相邻的电池模块的模块正极和模块负极彼此电连接的连接器优选地短于模块宽度。尤其是，该连接器的尺寸能够设计成使得其最多为模块宽度的一半。连接器优选地短于模块宽度的一半。短的连接器需要少量的材料，这降低了连接器的制造成本。
13.在另一个实施方式中，电池装置能够具有偶数个电池模块和至少四个电池模块。在此，电池模块的第一半部分能够为第一电池模块类型，而电池模块的第二半部分、即所有其他的电池模块能够为第二电池模块类型。此外，电池模块能够在电池装置中设置成使得第一电池模块类型的电池模块和第二电池模块类型的电池模块平行于模块纵向方向和横向于模块纵向方向交替。由此，串联电路内的所有电池模块都可以利用相对较短的连接器电连接。实际上，电池模块的数量对应于4的整数倍，使得电池装置因此优选地具有在串联
电路中串联连接的4个、8个、12个等数量的电池模块。
14.以下改进方案是尤其有利的，其中一种电池模块类型的电池模块的模块正极形成装置正极，而另一种电池模块类型的电池模块的模块负极形成装置负极。实际上，电池模块此时能够在电池装置内设置成使得装置正极和装置负极彼此相邻设置。由此简化了电池装置在电池系统中的电集成。
15.根据另一个实施方式能够设置：位于串联电路的第一端部处的第一电池模块为第一电池模块类型，而位于串联电路的第二端部处的第二电池模块为第二电池模块类型。根据一个改进方案还能够设置：第一电池模块与第二电池模块相邻设置，使得第一电池模块的模块正极形成装置正极并且与第二电池模块的模块负极相邻设置，该模块负极形成装置负极。这种配置的特征还在于将电池装置简化地集成到电池系统中。
16.在另一个实施方式中能够设置：至少在一个电池模块中，电池单元具有奇数个并且形成1p电路。在1p电路中，所有电池单元串联连接。在1p电路中，可以在电池模块处实现相对较高的电压。根据一个有利的改进方案，此时能够设置：各电池模块具有平行于模块纵向方向伸展的并且横向于模块纵向方向彼此间隔开的两个纵向模块侧。此外，电池单元能够配置为扁平的，并且具有彼此背离的两个端侧，其中一个端侧具有单元负极，而另一个端侧具有单元正极。替代地，能够将正极和负极都设置在同一端侧上。然而，在这种情况下，两极设置在彼此间隔尽可能远的端部区域的区域中。电池单元此时能够在模块纵向方向上彼此相随，使得单元正极和单元负极在各模块纵向侧处交替。由此，电池模块内相邻的电池单元可以以特别简单的方式彼此串联连接。
17.在另一个实施方式中能够设置：至少在一个电池模块中，电池单元形成2p电路并且具有奇数个电池单元对。在2p电路中，每两个电池单元并联连接，使得其形成电池单元对。此外，在2p电路中，所有电池单元对串联连接。在2p电路中，与1p电路相比，在电池模块内在相同数量的电池单元的情况下可以实现两倍的电流强度。
18.根据一个有利的改进方案，在此还能够设置：每两个在模块纵向方向上相邻的电池单元形成电池单元对，在该电池单元对中，两个电池单元并联连接，并且其中两个电池单元的单元负极形成单元对负极，而两个电池单元的单元正极形成单元对正极。此外，电池单元对在模块纵向方向上彼此相随地设置，使得单元对正极和单元对负极在各模块纵向侧处交替。通过这种结构类型简化了电池模块的制造。
19.本发明的其它重要特征和优点从从属权利要求、附图和基于附图的相关附图描述中得出。
20.不言而喻，在不脱离本发明的范围的情况下，上述特征和下面还要解释的特征不仅可以以分别提出的组合使用，而且还可以以其他组合使用或单独使用。上级的单元的上面提出的和下面还要列举的组成部分(例如单独表示的设备、设施或装置)能够形成该单元的单独的构件或部件或者是该单元的整体的区域或部段，即使这在附图中以不同方式示出也如此。
附图说明
21.本发明的优选实施例在附图中示出并且在以下描述中更详细地解释，其中相同的附图标记指代相同或相似或功能相同的部件。
22.分别示意性地示出：
23.图1示出了电池装置的俯视图，
24.图2示出了第一电池模块类型的电池模块的俯视图，
25.图3示出了第二电池模块类型的电池模块的俯视图。
具体实施方式
26.根据图1，电池装置1包括多个电池模块2，这些电池模块分别具有多个电池单元3。电池单元3在各电池模块2内沿模块纵向方向4彼此并排设置。电池单元3被设计为扁平的并且能够是棱柱形单元或软包电池。电池装置1能够形成用于电池电动车辆的牵引电池。这样的牵引电池能够具有多个这样的电池装置1或者具有至少一个这样的电池装置1和至少一个另外的、尤其是不同的电池模块2。
27.电池单元3在各电池模块2中彼此电连接，使得各电池模块2具有刚好一个模块正极5和刚好一个模块负极6。电池模块2又在电池装置1中彼此并排设置并且串联连接，使得这些电池模块形成串联电路7，该串联电路在图1中用虚线表示。该串联电路7在电池装置1处具有刚好一个装置正极8和刚好一个装置负极9。在串联电路7中，每两个彼此相随的电池模块2利用一个模块电连接器10彼此电连接。在此，各模块连接器10(在下文也能够被称为连接器10)将一个电池模块2的模块正极5与另一个电池模块2的模块负极6连接。
28.从图1至图3可以看出，电池模块2被配置成方体，使得这些电池模块平行于模块纵向方向4具有矩形的模块横截面。在图1至3中，该模块横截面分别平行于绘图平面延伸。在电池模块2内，电池单元3彼此电连接，使得各模块正极5和各模块负极6位于各电池模块2的对角线相对的区域中。例如，在图2和图3中，与矩形横截面的四个角相关联的角区域11用附图标记表示，这些角区域沿电池模块2的周向彼此相随。这四个角区域11能够顺时针方向彼此相随，并且形成第一角区域11a、第二角区域11b、第三角区域11c和第四角区域11d。
29.在电池装置1中，电池模块2形成第一电池模块类型2a和第二电池模块类型2b。第一电池模块类型2a和第二电池模块类型2b彼此不同之处在于：模块正极5和模块负极6镜像反转设置。在图2的示例中，在第一电池模块类型2a的电池模块2中，模块正极5设置在第四角区域11d中，而模块负极6设置在第二角区域11b中，即与模块正极5对角线相对地设置。与此不同，根据图3，在第二电池模块类型2b的电池模块2中，模块正极5设置在第三角区域11c中，而模块负极6设置在第一角区域11a中，即与模块正极5对角线相对地设置。因此，模块极5、6在两种电池模块类型2a和2b中相对于镜平面12是镜像的，该镜平面垂直于模块纵向方向4伸展并且该镜平面也能够被称为第一镜平面12。在两种电池模块类型2a、2b中，模块极5、6也相对于镜平面13镜像反转设置，该镜平面平行于模块纵向方向4并且垂直于模块横截面伸展，并且也能够被称为第二镜平面13。图3中所示的通过在第一镜平面12处镜像产生的第二电池模块类型2b可以通过围绕垂直于模块横截面伸展的转动轴线转动180
°
来转换成通过在第二镜平面13处镜像产生的第二电池模块类型2b。就此而言，这两个第二电池模块类型2b是相同的。
30.根据图1，电池模块2设置在电池装置1中，使得这些电池模块的模块纵向方向4彼此平行地伸展。此外，与模块纵向方向4平行相邻的电池模块2交替地为第一电池模块类型2a和第二电池模块类型2b。此外，与模块纵向方向4横向相邻的电池模块2交替地为第一电
池模块类型2a和第二电池模块类型2b。尤其是，电池模块2设置在电池装置1内，使得在串联电路7中彼此相随的电池模块2交替地为第一电池模块类型2a和第二电池模块类型2b。
31.因此，第一电池模块类型2a的电池模块2和第二电池模块类型2b的电池模块2在电池装置1中彼此相邻设置，使得第一电池模块类型2a的电池模块2的模块正极5与第二电池模块类型2b的电池模块2的模块负极6相邻设置，从而利用连接器10之一与该模块负极电连接。在图1中，在电池模块2之一中引入了代表所有电池模块2的平行于模块纵向方向4测量的模块长度14以及横向于模块纵向方向4测量的模块宽度15。此时可以看出：将两个相邻的电池模块2的模块正极5和模块负极6彼此电连接的各连接器10比模块宽度15短，该模块宽度又比模块长度14小。
32.在图1的示例中，电池装置1具有偶数个电池模块2，其中电池模块2的数量为至少四个。在所示的示例中，设有刚好八个电池模块2。电池模块2的第一半部分在此为第一电池模块类型2a，而所有其他的电池模块2、即电池模块2的第二半部分为第二电池模块类型2b。因此，在图1的示例中，设有第一电池模块类型2a的四个电池模块2以及第二电池模块类型2b的四个电池模块2。此外，电池模块2设置在电池装置1中，使得第一电池模块类型2a的电池模块2和第二电池模块类型2b的电池模块2平行于模块纵向方向4且横向于纵向方向4交替。在此还设置：一种电池模块类型2a、2b的电池模块2的模块正极5形成装置正极8。在图1的示例中，装置正极8由第一电池模块类型2a的电池模块2的模块正极5形成。另一种电池模块类型2a、2b的电池模块2的模块负极6形成装置负极9。在图1的示例中，装置负极9由第二电池模块类型2b的电池模块2的模块负极6形成。电池模块2在此设置成使得装置正极8和装置负极9彼此相邻设置。
33.电池装置1的电池模块2包括第一电池模块2'和第二电池模块2”。第一电池模块2'位于串联电路7的第一端部16处，而第二电池模块2”位于串联电路7的第二端部17处。在此，第一电池模块2'为一种电池模块类型2a、2b，而第二电池模块2”为另一种电池模块类型2a、2b。在图1的示例中，第一电池模块2'为第一电池模块类型2a，而第二电池模块2”为第二电池模块类型2b。此外，第一电池模块2'和第二电池模块2”彼此相邻设置，使得第一电池模块2'的模块正极5形成装置正极8并且与第二电池模块2”的模块负极6相邻设置，该模块负极形成装置负极9。
34.至少在一个电池模块2中，电池单元3能够具有奇数个，其中所有电池单元3串联连接，进而形成1p电路。同样可以想到：至少在一个电池模块2中，每两个电池单元3并联连接并且形成电池单元对3'。各电池单元对3'的两个电池单元3并联连接。各电池模块2的所有电池单元对3'串联连接。由此，电池单元3在该电池模块2内形成2p电路。此外，各电池模块2于是具有奇数个电池单元对3'。
35.根据图2和图3，各电池模块2具有两个模块纵向侧18和19，这两个模块纵向侧分别平行于模块纵向方向4伸展并且横向于模块纵向方向4彼此间隔开。电池单元3是扁平的并且具有彼此背离的两个端侧20、21。一个端侧20具有单元负极22，而另一个端侧21具有单元正极23。端侧20、21和单元极22、23在图2和图3中仅以纯示例性和代表性的方式提供附图标记。在任何情况下，电池单元3在模块纵向方向4上彼此相随地设置，使得单元正极22和单元负极23在各模块纵向侧18、19处交替。这适用于电池模块2的电池单元3形成1p电路的配置。
36.另一方面，如果电池单元3在电池模块2内形成2p电路，则相邻的电池单元2分别限
定电池单元对3'，在该电池单元对中两个电池单元3并联连接。于是，在各电池单元对3中，两个电池单元3的单元正极22在电池单元对3'的一个端侧处形成单元对正极22'，而两个电池单元3的单元负极23在电池单元对3'的另一个端侧处形成单元对负极23'。在电池模块2内，电池单元对3'在模块纵向方向4上彼此相随地设置，使得单元对正极22'和单元对负极23'在各模块纵向侧18、19处交替。此处也适用的是：在图2和图3中，单元对正极22'和单元对负极23'仅以代表性和纯示例性的方式提供附图标记。