用于电池模块的容纳部以及具有这样的容纳部的电池模块的制作方法

本发明涉及一种用于电池模块、尤其是用于固定以及部分地压紧至少一个电池单元的容纳部。本发明还涉及一种具有这样的容纳部的电池模块，其中，在该容纳部中布置至少一个电池单元。

背景技术：

电化学的能量存储器、例如锂离子电池广泛应用在很多日常应用中。它们例如应用在计算机、例如笔记本电脑、移动电话、智能电话以及其它的应用中。在目前有力地推动的车辆、例如机动车、例如在电车辆或者混动车辆的电气化中这样的电池提供有优点。

锂离子电池、例如用于汽车的应用领域，通常包括多个单个的电池单元。这些单元彼此并联或者串联并且以机械的方式联合成模块，用于提高电压水平或者电流水平。这些单元在此通常包括金属性的壳体，单元个体、例如包括缠绕构型的电极处在壳体中。

布置在壳体中的单元个体通常会在温度升高的情况下或者由于充电过程或者放电过程造成鼓起或者膨胀。由此单元的内电阻变得更大并且单元的功率下降。因此已知借助紧固带从外部引入力到模块上，用以这样地将单元压紧到一起并且防止鼓起。替选地已知电池单元被框架包围，该框架抑制单元膨胀。这样的框架通常由被焊接的构件组成或者同样具有紧固带。

由文献de102010046529a1已知一种用于容纳至少一个电池单元的四角的框架系统。这样的框架系统具有两个压力板以及两个侧面部件，其中，两个侧面部件固定在两个压力板上。

由未提前公开的de102014216407还已知一种用于至少部分地压紧容纳至少一个用于电池模块的电池单元的容纳部，其中该容纳部具有两个端板，这两个端板能够布置在至少一个电池单元的两个对置的侧面上，其中，端板通过多个固定在端板上的棒形的支撑件连接，并且其中，支撑件被构型用于至少二维地支撑至少一个电池单元的相应的边棱。

技术实现要素：

本发明涉及一种用于至少部分地压紧容纳至少一个用于电池模块的电池单元的容纳部，其中，该容纳部具有至少两个端板，该至少两个端板能够布置在至少一个电池单元的两个对置的侧面上。在此可以规定，端板通过多个固定在端板上分别具有至少两个插接元件的连接机构这样连接，使得连接机构的插接元件嵌接到端板的基本上垂直于连接机构的延伸方向布置的平面延伸的衬套中，用以将连接机构固定在端板上。

这样的解决方案尤其允许提供一种简单并且价格低廉的用于构造电池模块的容纳部，通过该容纳部可以防止由于一个电池单元或者多个电池单元的膨胀或者鼓起造成的电池模块的功率变差。

前面描述的容纳部由此尤其用于至少部分地压紧容纳至少一个电池单元。尤其是容纳部可以用于容纳多个电池单元，多个电池单元通过相应的连接彼此、尤其是连同容纳部一起构造电池模块。容纳一个电池单元或者多个电池单元由此可以理解为一个电池单元或者多个电池单元布置在容纳部中或者至少部分地被容纳部包围。此外，至少部分地压紧容纳可以理解为至少一个电池单元不需要被永久地压紧而是仅仅在电池单元的确定的运行状态下、例如在如下运行状态下被压紧，在该运行状态下发生至少一个电池单元的膨胀。由此部分的压紧可以意味着例如临时的压紧。

容纳部具有两个端板，这两个端板能够布置在至少一个电池单元的两个对置的侧面上。由此可以在端板之间布置一个电池单元，或者可以在端板之间布置多个电池单元，不需要使每个电池单元都与一个或者与两个端板处在直接的接触中。在此在存在多个电池单元的情况下端板可以尤其是这样布置，使得端板分别地存在于电池单元的布置体或者堆垛体的端部处并且例如与相应的外部的电池单元接触。由此这样可以在第一电池单元前面和最后的电池单元后面分别布置一个端板。端板在此可以这样构型或者尺寸设计，使得端板可以支撑整个的电池单元或者电池单元的整个贴靠在端板上的侧面。

由此端板尤其是可以履行压力板的任务，用以可以实现至少一个电池单元的至少部分的或者说临时的压紧。这样的压紧可以在此尤其是用于抑制例如温度引起的电池单元的鼓起，由此会增大单元的内电阻或者降低单元的功率。鼓起在此会通过包含在单元中的电解质的蒸发或者通过分解引起，或者也会通过充电过程或者放电过程引起。

在前面描述的容纳部中还规定，端板通过多个固定在端板处的连接机构连接。换句话说容纳部包括多个连接机构，这些连接机构固定在端板处并且由此连接这些端板。由此容纳部可以构造有稳定的以及自承载的结构，这可以将夹紧力施加到电池单元上。

但是连接机构在此例如不局限于棒形地构型，这在本发明的意义下尤其应当意味着，连接机构相比于其在端板之间延伸的长度而言具有一更小的且由此仅具有受限的宽度并且由此各个连接机构彼此间隔地布置。尤其是棒形的支撑件可以理解为该支撑件仅仅存在于容纳部的受限的区域中并且例如不构造为整个的侧面，而是例如仅仅存在于容纳部的拐角区域中。

通过如下方式，即，连接结构棒形地构型，可以将非常稳固的连接与特别简单的连接集于一身。因为由于仅仅受限的空间上的膨胀，连接机构具有仅仅受限的材料需求，那么可以节约重量。这尤其是针对移动的应用是有优点的，例如在至少部分地电驱动的车辆的应用中。

此外通过材料节约和还有相对于现有技术的解决方案所实现的部件的减少或者简化，可以实现特别价格低廉的设计方案。

然而，棒形的设计方案不是强制的，因而非棒形的设计方案也包括在本发明的范畴中。

此外，可以实现特别好的稳定性，因为从外部作用到容纳部上的力影响通过由容纳部构成的支架可以被尤其是刚性连接的部很好地导出。

关于连接机构在端板上的固定，端板分别具有至少两个沿基本上垂直于连接机构的延伸方向布置的平面延伸的衬套。例如，衬套可以在从端板的顶部区域至底部区域布置的方向上延伸。连接机构的延伸方向应当在此尤其指的是它的长度并且由此是从一端板至另一端板的方向。

衬套由此特别地是布置在端板的内部或者固定在端板上并且可以保证连接机构的稳定和节约空间的固定。为了实现这个目的，连接机构分别具有至少两个插接元件，使得插接元件嵌接到衬套中用于将连接机构固定在端板上。

插接元件可以在此理解为这样的元件，该元件可以插入到衬套中并且可以固定连接机构。在此例如规定，插接元件构型为棒形的连接机构的一部分并且例如与连接机构一件式地构型。由此制造可以是特别简单的。因为插接元件嵌接到衬套中，插接元件也在基本上垂直于连接机构的延伸方向布置的平面中延伸，其中，可以相互匹配插接元件和衬套的精确的取向。

连接机构在制造完成的模块中例如沿一方向延伸，该方向从电池单元的上侧面延伸至电池单元的下侧面。在此相对于连接机构的延伸方向基本上垂直的取向应当意味着精确的直角或者如下角度，该角度可以与直角具有+/-30︒、尤其是+/-15︒、例如+/-5︒的偏差。在该设计方案中可以实现端板和支撑件的特别稳定的固定，其中，可以单独通过插接元件的插入并且在不强制设置另外的固定元件的情况下实现可靠的固定，其中，然而后者在本发明的范畴下不排除。

由此可以在存在端板和连接机构的情况下以简单的方式仅仅相互插接地制造容纳部。由此，容纳部的装配过程和拆卸过程可以在此特别简单和节约时间地进行，从而可以特别简单地进行制造还有服务-工作。

此外，这样的连接机构可以简单并且价格低廉地制造，从而容纳部相比较而言可以是价格低廉的。通过衬套的布置该布置还会是特别稳固的，因为从外部引入的力可以可靠地被接纳。

在此可以例如规定，连接机构例如平行于延伸方向成角度地构型或者平行于它的延伸方向具有一定角度，用以构型用于至少二维地支撑至少一个电池单元的相应的边棱。换句话说连接机构可以这样构型，使得电池单元的边棱、尤其在板形的电池单元中支撑在二维中或者说支撑在两个平面中。在此，待支撑的维度或者说平面尤其是布置成相对于通过端板设置的支撑件成直角。由此在连接机构和端板的相互作用下可以共同地实现电池单元的三维的进而完全的支撑。

由此将一个电池单元或者多个电池单元可靠地在所有的空间方向上固定。由此可以防止，限定的预应力在电池单元的正常状态下、即在没有膨胀的状态下就已经需要存在。这允许电池单元的保护和由此电池单元进而电池模块的特别有利的耐久性。换句话说，能够绕开现有技术的解决方案的缺点，按照现有技术的解决方案模块底部经常敞开地构型并且由此能够在没有预应力的情况下将电池单元从连接体中松开。然而要指出的是，虽然在本发明的范畴下在正常状态下预应力的设置也不是必须的，但是也不排除。

然而在此支撑件的棒形的设计并不是不利的，因为电池单元常常仅仅在端板的支撑尺寸设计中产生与载荷状态有关的或者与温度有关的鼓起。由此通过端板足以实现为了避免或者为了抑制电池单元的膨胀的所有面的支撑。

此外前面描述的容纳部原则上适用于电池单元的不同的设计方案。可以例如应用鼓起的或者凸起的单元、如也有凹形的单元，其中，对于所有的单元来说最小压紧力原则上不是必须的。

此外可以例如通过采用例如统一的标准化得到的型材，这些型材可以例如借助接下来描述的衬套与端板形状锁合或者材料锁合地连接制造这样的容纳部。在此可以弃除激光焊接方法，该方法会是昂贵的并且由于相对大的公差链是很复杂的。

总之，这允许前面描述的容纳部以特别简单和价格低廉的方式将电池单元固定在电池模块中并且通过至少临时的压紧与温度无关地维持电池模块的效率。

在一种设计方案的范畴下衬套可以完全穿过端板。尤其是在该设计方案中可以将较高的稳定性与较高的变化性集于一身。因为在该设计方案中插接元件同样可以完全穿过或者至少大部分地穿过端板，这可以显著地提高连接的稳定性。此外插接元件可以实现多个相叠布置的端板的固定，如果端板的衬套对准地布置并且插接元件具有足够的长度的话。

尤其是关于较高的可变性可以规定，设置有至少四个成对布置的端板，其中分别两个端板利用对准布置的衬套相叠地定位。在该设计方案中，如前面说明的那样，有利的可以是，插接元件具有足够的长度用以定位在多个衬套中，因为这样可以通过相对少的数量的连接机构实现多个端板的简单的固定。四个成对布置的端板可以在此尤其意味着，分别两个端板成对地进而这样布置，用以将至少一个电池单元被端板成对地压紧在端板之间。由此在该设计方案中电池单元的两个模块可以相叠布置。

在另一设计方案的范畴下可以设置至少四个成对布置的端板，其中分别两个端板利用平行布置的衬套并排地定位。在该设计方案中也可以实现较高的变化性并且还可以以稳定并且价格低廉的方式布置多个电池单元或者多个模块、如特别是至少两个并排布置的模块。

在另一设计方案的范畴下还可以设置，衬套由金属性的材料、即由具有金属或者金属合金的材料、例如由钢制成。该设计方案尤其会有优点，如果端板由塑料制成的话。通过由金属性的材料构成的衬套的设计方案甚至可以减小作用到端板的材料上的力影响，由此即使在相对大的力影响的情况下也可以防止或者至少显著地减小端板的损坏。由塑料、例如ptfe构成的端板的设计方案可以实现尤其是重量减轻的设计方案，这尤其是在移动应用中会是有优点的。此外也可以通过塑料板构造足够的稳定性，从而可以实现电池单元的可靠的压紧或者固定。

在另一设计方案的范畴下端板可以至少部分地具有蜂巢状的结构。尤其是通过设置蜂巢状的结构，端板可以具有特别轻的重量并且在此具有高的稳定性。在此蜂巢状结构尤其是可以理解为一结构，该结构以尤其是六边形的形状具有相对于彼此直接相邻的凹部。在此六边形的凹部例如通过框架限制，这些框架，除了外部的框架之外，相应地配设给至少两个六边形的凹部。在此这样的结构可以尤其是设置在表面上，该表面被设置用于布置在与电池单元相对的侧面上。

在另一设计方案的范畴下连接机构可以由金属性的材料、即由具有金属或者金属合金的材料制成。例如连接机构可以由钢制成。在该设计方案中可以实现容纳部特别高的稳定性。在此尽管连接机构的金属性的实施方案，容纳部还可以通过它的棒形的设计方案具有轻的重量，因为对于连接机构来说仅仅需要使用相对少量的材料。

在根据本发明的容纳部的其它的技术上的特征和优点方面由此详尽地参考结合根据本发明的电池模块、附图以及附图描述进行说明。

此外，本发明的主题是具有至少一个电池单元、尤其是具有多个电池单元的电池模块，其中，电池模块具有至少一个如前面描述构型的用于容纳至少一个电池单元的容纳部。

总之这允许前面描述的电池模块以特别简单和价格低廉的方式将电池单元固定并且通过至少临时的压紧与温度无关地维持电池单元进而电池模块的效率。

在一设计方案的范畴下可以设置至少一个调温元件，该调温元件可以具有与至少一个端板、优选至少两个端板的衬套对准布置的衬套，其中，至少一个连接机构的插接机构通过调温元件的衬套引导。在该设计方案中附加于电池单元可以通过相应的连接机构固定调温元件，这可以实现进一步简化电池模块的构造并且由此可以实现特别简单和价格低廉的制造。替选地可以规定，至少一个调温元件用作连接机构。在该设计方案中调温元件由此作为连接机构具有至少两个插接元件，该至少两个插接元件可以引导到端板的衬套中。换句话说连接机构可以构型为调温元件并且例如具有一带有以板形的形状布置的调温介质通道的板形形状。

在根据本发明的电池模块的其它的技术上的特征和优点方面由此详尽地参考结合根据本发明的容纳部、附图以及附图描述进行说明。

附图说明

根据本发明的主题的其它的优点和有利的设计方案通过附图说明并且在接下来的描述中说明，其中，描述的特征单独地或者以任意组合的方式可以是本发明的主题，只要从本文中没有明确给出反例。在此注意的是，附图仅仅具有描述的特性并且不考虑用作以任何形式限制本发明。其中：

图1示出了从斜前方看的用于根据本发明的容纳部的端板的示意性的视图；

图2示出了从斜后方看的图1的端板的示意性的视图；

图3示出了从侧面看的用于根据本发明的容纳部的连接机构的示意性的视图；

图4示出了根据本发明的容纳部的一种设计方案的示意图；

图5示出了根据本发明的容纳部的另一设计方案的示意图；

图6示出了从斜上方看的用于根据本发明的容纳部的调温元件的示意性的视图。

具体实施方式

在图1和2中示出了端板10，该端板与例如构造相同的第二端板10一起可以用于至少部分地压紧至少一个电池单元12、尤其是多个电池单元12，如这接下来详细地描述。对此一个电池单元12或者多个电池单元12尤其是可以布置在端板10之间。

端板10可以例如由塑料构成并且以不局限的方式构型为注塑件。关于端板10在图1和2中还示出，端板至少部分地具有蜂巢状的结构14。在此，结构14可以例如通过六边形的凹部16制成，这些凹部相邻地布置在它的框子或者框架18处，用以这样得到蜂巢样式，该蜂巢样式基本上可以在整个表面上延伸。

此外，称为适配板的端板10也可以具有凹部20，用以利用合适的工具在制造中或者在维修的情况下可以抓住并且操纵容纳部10或者制造完成的电池模块。

在图1和2中还示出了端板10具有两个衬套22，衬套例如由金属性的材料制成和/或可以完全穿过端板10。衬套22可以例如喷射或者压入到端板10中。

在图3中示出了连接机构24，该连接机构可以用于，例如彼此连接两个端板10。该连接机构24棒形地构型并且具有两个基本上垂直于它的延伸方向布置的插接元件28，其中该延伸方向应当通过箭头26示出。插接元件28尤其用于能够嵌接到端板的衬套22中用于固定端板10，如这接下来被描述。该连接机构24可以例如由金属性的材料制成。

此外可以设置，连接机构24具有两个彼此基本上垂直布置的侧边30、32，用以可以将至少一个电池单元12可靠地固定到制造完成的模块中。由此可以与端板10一起实现电池单元12的三维固定。

在图4中纯示意性地示出了用于至少部分地压紧容纳至少一个用于电池模块的电池单元12的容纳部34，该容纳部具有至少两个所述端板10，这些端板可以布置在至少一个电池单元12的两个对置的侧面上。端板10在图4中仅仅纯示意性地示出，其中，尤其是可以识别到衬套22。根据图4所示，通过总共四个固定在端板10上的棒形的连接机构24这样连接端板10，使得连接机构24的相应的插接元件28嵌接到套管22中用于将连接机构24固定在端板10上。在此示出衬套22基本上垂直于连接机构24的延伸方向定向，其中，衬套22还从端板10的顶部区域延伸至底部区域并且由此在制造完成的电池模块中从电池单元12的顶部区域延伸至底部区域。

为了制造容纳部，连接机构24或者连接机构的插接元件28需要仅仅移动到或者插到端板10或者端板的衬套22中，如这应当通过在图4中的箭头示出。由此可以看到，电池单元12能够以简单的方式可靠地保持在容纳部中。

在图5中示出了容纳部34的另一设计方案，其中，在图5中已经示出了布置在容纳部34中的电池单元12。在此，在图5中示出了一设计方案，在该设计方案中设置有成对布置的端板10，这些端板部分地利用对齐布置的衬套22相叠地定位。此外，在图5中示出了设置有成对布置的端板10，这些端板部分地利用平行布置的衬套22并排地定位。由此，可以以简单的方式形成容纳部34，该容纳部适用于多个电池模块。详细地可以通过在图5所示的容纳部容纳总共四个模块，其中，由此完全可以在高度和/或宽度和/或深度上尤其是通过设置其它成对布置的端板10扩大这样的设计方案。

在此，图5还示出，插接元件28可以至少部分地例如构造有这样的长度，使得插接元件可以比如定位在例如不同端板10的两个套筒22中。在该设计方案中可以例如在两个相叠定位的模块之间替代其它的连接机构24仅仅设置隔离元件25，这些隔离元件固定电池单元12然而不需要具有插接元件28，而是仅仅需要具有用于贯穿引导多个插接元件28或者一个插接元件28的开口。在图5的设计方案中例如上部的连接机构24的相应的插接元件28可以穿过上部的端板10并且到达下部的端板10或者该端板的衬套22中，相反，下部的连接机构的插接元件28仅仅需要到达下部的端板10或者该端板的衬套22中，或者反之亦然。此外可以通过固定机构相互固定各个模块。

此外，当例如连接机构24设有三个插接元件28时，在图5中利用e表示的区域可以包括一个端板10。替选地可以采用两个单独的端板10。

此外示出了设置有调温元件36，该调温元件可以具有与端板10的衬套22对准布置的衬套38，其中，至少一个连接机构24的插接机构28通过调温元件36的衬套38引导。在该设计方案中可以实现调温元件34特别简单的固定在之前描述的容纳部34中。替选地调温元件34可以以其它的方式例如固定在电池单元12上。

在图6中示出了用于应用在之前描述的容纳部34中的调温元件36。该调温元件36尤其地构型有板形的基体40，该基体例如可以由例如经挤压的铝制成。可选择地存在绝缘的材料、例如塑料套，用以使基体40与电池单元12电绝缘。基体40具有用于引导调温介质、例如冷却剂的结构，如这应当通过箭头示出。在此，调温介质结构可以具有基本上平行的通道44，其中，可以比如通过例如由塑料制成的连接器具42实现例如u-形的绕行。此外，另一例如由塑料构成的锁闭机构46具有用于导入或者导出调温介质的入口48和出口50。

在图6中还可以识别出衬套38，这些衬套可以容纳插接机构28，如这之前被描述。替选地可以规定，调温机构可以行使为连接机构24并且替代衬套38具有插接机构28，用以固定在端板10上或者用以相互固定端板10。

此外示出了变皱区52，这些变皱区可以设置在基体40的四个角处并且在损坏情况下这些变皱区可以减少调温介质的流出。