用于电池壳体的隔壁组件、电池和车辆的制作方法

本发明涉及一种根据如权利要求1的前序部分所详细限定类型的用于电池壳体的隔壁组件、一种根据如权利要求7的前序部分所详细限定类型的具有电池壳体的电池以及一种具有这种电池的车辆。

背景技术：

1、车辆用牵引电池(以下称电池)一般包括包围电池内腔的多件式壳体以及安置在电池内腔中的单池模块，单池模块又分别包括多个伽伐尼单池。这些伽伐尼单池以及单池模块通过一定的方式串联和/或并联，以调设电池容量和可由电池输出的电压。

2、它在伽伐尼单池损伤情况下可能着火，由此可能引燃相邻的单池或甚至整个单池模块。火焰也可以传播到邻接的单池模块，这可能造成整个电池损坏。此过程也被称为热失控或热传播。为了减缓该过程，所谓的隔壁在电池内腔中设置在各个单池模块之间。借助这种隔壁，这些单池模块可以相互热绝缘和电绝缘。由此，火焰在电池内腔内传播和单池模块因被灼热的火灾废气包围吹扫而不允许地发热以致着火的危险可降低。

3、为了连接单池模块，单池模块的导体借助触点件(也称为母线排)连接。为了将这种母线排穿过隔壁，隔壁一般具有许多开口。但所述开口也允许气体和/或火焰透过且因此促使相邻的单池模块着火。为了避免短路或触电，母线排安置在母线排壳体中，这阻止直接接触该母线排。

4、电池还包括许多不同的构件如壳体部件、螺钉、单池模块、导电体、散热件、功率电子件等。用于制造电池的加工成本因此相应高。

5、ep 3 282 501 a1公开一种电池、一种用于电池的电池模块和一种用于电池的母线排。在此，母线排具有整体式保护功能。通过母线排，多个伽伐尼单池可以并联，其中，分别通过熔断器将各个单池连接至母线排。熔断器由金属片形成，在其中例如通过冲切开设两个臂部。两个臂部因此形成弹簧件且允许伽伐尼单池相对于母线排的相对运动，由此使这些伽伐尼单池难以脱开母线排。在单个伽伐尼单池损伤情况下，由一个伽伐尼单池输出的电流可以快速升高，由此可以使其它连接至母线排的伽伐尼单池受损。但熔断器在此情况下强烈发热，因此熔断并将有故障的伽伐尼单池与母线排分开。

6、us 5,496,657 a公开一种具有多个单独连接的单池模块的模块式电池系统。在这些单池模块之间分别设有隔壁以及开设于隔壁中的单池连接件。允许简单相互定位和安置单池模块的导向机构与隔壁相接。

7、us2011/0302773 a1公开一种用于安装电能模块的系统。多个单池模块分别通过一个连接块和开设于连接块中的若干触点件相互导电连接。可实现单池模块的侧向并排布置或竖向堆叠。连接块可具有板状凸起，其在两个单池模块之间延伸且具有用于输送冷却介质的冷却通道以从单池模块散热。

8、de 10 2013 202 367 a1公开一种具有由复合膜构成的模块壳体的蓄能器模块。在此，复合膜分别包围蓄电单池以形成单独的容槽。多个容槽通过材料接合连接来相互连接且因此形成蓄能器模块。通过复合膜，用于导电触通蓄能单池的单池连接件分别在相邻容槽之间的接触面处穿过。

9、us2019/0288343 a1公开一种用于电池的装置。电池包括具有电池壳体以及由电池壳体本身形成的且用于将电池内腔分为多个腔的隔壁。在各自腔内分别安置一个单池模块。单池连接件被引导穿过或经过隔壁，以便导电触通相邻的单池模块。

10、de 10 2017 216 005 a1公开一种电池模块和一种电池包。多个单池串联布置并且通过导电的连接件相互触通。在单池之间设置有保持结构体，其允许简单可靠地相互定位和安装单池。

11、此外，ep 3 496 179 a1公开一种用于电池包的连接件。电池包包括具有两个腔的电池壳体，其中，在每个腔中设置一个具有多个单池的电池模块。这些腔通过由电池壳体一体形成的壁相互界定。该壁具有开口，用于导电触通电池模块的连接件穿过该开口。连接件本身包括导电芯和包围芯的壳罩。壳罩设计成销钉的形式以将连接件牢固保持在壁中。

技术实现思路

1、本发明的任务是指明一种改善的用于电池壳体的隔壁组件，借此降低电池加工成本和在加工中连接单池模块所需的节拍时间。

2、根据本发明，该任务通过一种具有权利要求1的特征的用于电池壳体的隔壁组件来完成。有利的设计和改进方案以及一种具有这种隔壁组件的电池和一种具有这种电池的车辆来自其从属权利要求。

3、用于电池壳体的隔壁组件包括：隔壁，隔壁位于由纵向和正交于纵向的高度方向所限定的壁平面内且设立用于将由电池壳体封闭的电池内腔分为彼此分隔的腔；至少一个母线排壳体；以及至少一个容纳在该母线排壳体中的母线排，该母线排正交于壁平面地穿过该隔壁，其中，该母线排壳体设计成与该隔壁成一体。根据本发明，隔壁相对于该电池壳体单独构成并且设立用于与之连接。该隔壁在正交于壁平面的一方向上具有夹层结构，其中，夹层芯包含矿物材料或完全由矿物材料构成。

4、根据本发明的隔壁组件因为隔壁和母线排壳体的一件式设计而允许减小用于连接单池模块所需的零部件的数量，这简化电池加工难度并且缩短加工节拍时间。因此母线排可被装入隔壁中，并且带有母线排的隔壁被安装在电池壳体中。不再需要首先将母线排集成到母线排壳体中、将隔壁安装在电池壳体中且随后将母线排壳体以及母线排一起穿过隔壁。本发明的隔壁组件还具有如下辅助作用，即，彼此相邻的单池模块在单池模块热失控的情况下难以被引燃，这改善着火情况下的电池安全性。该辅助作用可以如此获得，即，省掉在母线排壳体与隔壁之间的打开间隙，否则火焰和灼热气体会穿过该打开间隙。

5、通常也可以由一个隔壁容纳多个母线排。例如两个母线排能在纵向上相互间隔地穿过隔壁。在此，两个或超过两个的单池模块可以通过母线排被触通。

6、例如可以将由矿物材料构成的垫置入隔壁的空腔中。借助矿物材料，正交穿过壁平面的隔壁热阻可提高，使得从着火的单池模块传输到相邻的单池模块的热流被减少。这进一步提高着火情况下的电池安全性。此外，矿物材料也是非传导性的，这也改善在短路情况下的电池安全性。

7、隔壁组件的一个有利改进方案规定，母线排在壁平面中至少间接以形状配合的方式贴靠隔壁，尤其以流体密封的方式贴靠。母线排与隔壁之间间隙越小，火焰和气体越难以从着火的单池模块蔓延到相邻的单池模块。尤其当母线排以流体密封方式贴靠隔壁时，不会有气体在母线排与隔壁之间穿过。在此，母线排可以直接贴靠隔壁或者补偿材料位于母线排与隔壁之间。例如母线排可以至少在局部被耐温度变化的收缩软管包围，其以流体密封方式充填母线排与隔壁之间的间隙。

8、根据隔壁组件的另一个有利设计，它包括用于每个母线排的保护盖组件，其中，保护盖组件与隔壁一起包夹各自母线排，并且保护盖组件具有位于壁平面内的且在高度方向上安置在保护盖组件上的垫块，其中，该垫块和沿高度方向的隔壁端侧在高度方向上相互齐平贴靠。因设置保护盖组件，虽然隔壁组件的零件数量增加，但它仍少于迄今所用的母线排壳体中的数量，因为它们一般配设有多个保护盖。设置保护盖组件允许将弯曲的母线排安置在隔壁中。为了插入这种例如u形弯曲的母线排，隔壁在端侧可以具有在高度方向上敞开的容槽。借助u形可补偿母线排的位置误差以及热胀。借助保护盖组件，可以封闭该容槽以尽可能减少气体透过隔壁或甚至完全防止透过。借助垫块，可以跨过或弥合隔壁与电池壳体之间间隙，这改善隔壁组件的隔绝作用。保护盖组件例如可以具有带有相应垫块的保护盖座以及两个保护盖。垫块可以设计成与保护盖座成一体、一体形成在其上或者以其它方式例如借助粘接或螺钉被固定在其上。

9、隔壁组件的另一个有利设计还规定，隔壁包含至少一种非传导性材料、尤其是塑料和/或纤维-塑料复合材料，并且隔壁优选通过注塑制造。塑料是比较有利的非传导性材料。尤其是通过设计成纤维-塑料复合材料，隔壁的机械性能可以改善。因此例如隔壁的稳定性和刚性可提高。塑料或纤维-塑料复合材料的使用允许借助注塑的加工，由此该隔壁也能以大批量的形式很有利且时间高效地制造。例如隔壁包含pa6、gf35、热固性塑料和/或所谓的片状模塑料(smc)。

10、隔壁组件的另一有利设计还规定，在沿高度方向的隔壁端侧设置沿纵向尤其在隔壁的整个长度上连贯的误差补偿垫，其中，该误差补偿垫在高度方向上看在母线排上方延伸。借助误差补偿垫可以补偿安置于电池壳体中的隔壁与电池壳体之间的位置误差，因此弥合可能有的间隙。这还使在电池内腔中的火焰蔓延和/或气体传播变得困难。误差补偿垫可以延伸于隔壁的整个长度上或也可以仅局部贴靠隔壁的端侧。也可能的是误差补偿垫被分为多个部分，例如两个、三个或四个部分。故尤其是空出以下部位，在该部位处，电池壳体直接贴靠隔壁的端侧。误差补偿垫可以例如粘接至隔壁以便固定。误差补偿垫例如包括塑料泡沫、橡胶、硅氧烷等。

11、具有由电池壳体包围的电池内腔的电池根据本发明包括至少一个安置在前述的电池内腔中的隔壁组件。比之设置单独的隔壁和被单独的母线排壳体包围的母线排，本发明隔壁组件的零件数量减小，故本发明电池的加工节拍时间可缩短，因此特别快速且成本有利地加工电池。

12、电池的一个有利改进方案规定，电池包括至少两个安置于电池内腔中的单池模块，其中，隔壁组件布置在两个单池模块之间，使得隔壁组件将电池内腔分为两个相互分隔的腔，尤其是两个相互气密分隔的腔，其中，这两个单池模块通过母线排被导电触通。本发明的隔壁组件不仅允许缩短电池加工时间，也提高电池防火保护。因此可以利用本发明的隔壁组件相对隔开安置在电池内腔中的单池模块，其中，可能的间隙相比于迄今所用的隔壁和母线排壳体被减小到最小程度或甚至完全尤其是流体密封地被弥合，这防止或至少使从一个热失控的单池模块到一个相邻的单池模块的火焰蔓延和灼热气体逸出变得困难。

13、电池壳体优选对于每个腔具有至少一个过压阀。例如这种过压阀可以由保险片构成。如果出现一个单池模块的热失控，则从单池模块流出的气体可导致在该单池模块所在的相应腔内的压力升高。由此出现以下危险，即，各个腔或电池壳体本身可能爆裂。通过设置过压阀，可以进行压力平衡且因此防止腔和/或电池壳体的爆裂。借助本发明的隔壁组件，各个腔可以以气密方式相互隔开，因此需要针对每个腔设置至少一个过压阀以便也防止不允许的内压而保护每个腔。隔壁组件和电池壳体如此设计，即，在各自腔内空出足够的体积以便将从单池模块逸出的气体有目的地引导向各自过压阀。也可以设置不带过压阀的单独的腔，它们于是分别流体导通地与带有过压阀的至少一个腔相邻。如果一个设于不带过压阀的腔中的单池模块出现热失控，则从单池模块流出的气体或蒸汽可能经由相邻腔的过压阀而从电池壳体逸出。

14、根据本发明，车辆包括至少一个上述电池。车辆可以是任何车辆如轿车、卡车、运输工具、公共汽车等。车辆可以是纯电池电动的或者也可以设计成混合动力车、尤其是插电混动车。如果出现电池着火，则乘车人因为本发明电池的更好的防火保护而有更多时间逃生。彼此相邻的单池模块的引燃还变得困难，由此提供更多时间以启动灭火措施。