具有两个牵拉板和两个夹紧板的电池模块的制作方法
【专利说明】具有两个牵拉板和两个夹紧板的电池模块
[0001]本发明的领域
本发明涉及一种电池模块。本发明尤其涉及一种用于电动机的电池模块和一种用于电动机的电池单元。
现有技术
[0002]电池单元，尤其是用于电动车和混合动力车的电池单元，可以例如具有用于提供电能的锂离子电池并且如下地构造:多个电池单池形成一个电池模块和多个电池模块形成一个电池单元。在此已知棱柱形的、例如长方体形的电池单池，它们由于寿命和操作原因被组装成电池模块。电池单池可以在组装成电池模块时如此地布置，即在电池单池是棱柱形的结构情况下电池单池通过两个侧面中的较大的侧面分别邻接在相邻的电池单池上。在电池单池组装成电池模块时，在此可以分别在相邻的电池单池的方向上将压力施加到第一电池单池和最后的电池单池上，这可以延长各个电池单池的寿命。这导致，尤其是在锂离子电池的情况下在这种电池单池的寿命期间和通过增大的充放电过程的次数，可以发现体积增大，这会不利地影响该电池单池的寿命。电池模块的电池单池上的压力可以抵制单个电池单池的体积增大并且因此提高电池单池和电池模块的寿命和有效功率。
[0003]为了提供相应的压力，例如可以在电池模块的相应的侧面上提供弯曲的金属板，该金属板借助于牵拉元件在要施加的压力的方向上被张紧。为了保证在位于电池模块的边缘处的电池单池上均匀的压力分布，在电池模块的每个侧面上针对每个压力元件，在电池单池和压力元件之间设置一个板。该板例如是稳定的钢板，因为相应的压力例如可以在1kN和15kN之间。由于钢的机械负载能力，钢很好地适用于这种板。
[0004]DE102009000660A1描述一种电池模块的一般结构，该电池模块用于电动机的供會K。
[0005]本发明的概述
通过本发明提供一种电池模块，其特征在于具有比常规电池模块较小的重量，由此尤其是在将这种电池模块用于机动车中的情况下两个实现机动车的较小的总重量。
[0006]给出一种按照独立权利要求的特征的电池模块和电池单元。本发明的扩展方案由从属权利要求和以下的说明中得到。电池模块和电池单元尤其可以用于对电动机的供能。
[0007]按照第一方面，给出一种具有牵拉元件、夹紧板和多个电池单池的电池模块。在此，牵拉元件和夹紧板实施成，在安装状态下包围电池单池，其中，夹紧板在初始状态下相对于电池单池具有凸出的型面(侧面轮廓)和实施成，在安装状态下在沿着电池模块纵向的方向上施加压力到多个电池单池上。电池模块的特征在于，夹紧板具有层，该层实施成，在安装状态下将压力分布到该层的与夹紧板相邻地布置的电池单池(接触)的接触面上。
[0008]通过夹紧板的这种结构，例如可以避免使用用于在电池单池上分布压力的板，由此可以节省这个压力分布板的相应的重量。在例如每压力分布板为300g的质量和在每电池单元有八个电池模块的情况下，在每电池模块各有两个压力分布板情况下，通过取消压力分布板，每电池单元可以节省重量4.8kg。
[0009]牵拉元件和夹紧板可以在安装状态下尤其相互垂直地布置。在夹紧板上的层可以是弹性的和/或可以塑性地变形。在此情况下，该层可以尤其机械地与夹紧板连接。例如可以将层粘接在夹紧板上或通过固定件与夹紧板机械地耦联。在安装状态下该层可以将夹紧板的压力尤其均匀地分布在夹紧板旁边布置的电池单池上。
[0010]夹紧板相对于相邻的电池单池具有凸出的型面，意思是，夹紧板在没有安装的状态下是弯曲的。在一个实施方式中，夹紧板的型面例如可以描述一个圆形轨道的一段或者一个椭圆形的型面，其中，夹紧板如此地顶靠在第一电池单池上，即夹紧板顶靠在其上的电池单池的侧表面是相对于夹紧板的切面。
[0011]按照一个实施方式，设置在夹紧板上的层具有纤维复合材料。
[0012]纤维复合材料例如可以是纤维加强的聚酰胺，它例如具有30%的玻璃纤维成分。纤维复合材料具有高的机械强度，由此它可以很适合应用和使用在电池模块中存在的压力下。
[0013]按照另一个实施方式，设置在夹紧板上的层具有塑料材料，其中，纤维复合材料包围塑料材料。
[0014]塑料材料在此情况下是内核而纤维复合材料是该核的外壳。层的这种结构可以实现通过夹紧板施加的压力在电池单池上的均匀的压力分布。
[0015]按照另一个实施方式，塑料材料具有聚丙烯。
[0016]聚丙烯的特征可以在于它可塑地或者弹性地变形，由此该层在夹紧板和旁边布置的电池单池之间如此地布置或变形，即实现电池单池侧表面上的均匀的压力分布。
[0017]按照另一个实施方式，所述层是电绝缘地实施成的。
[0018]由此实现，可以由钢材制成的夹紧板通过电绝缘的层与电池单池分开。这可以尤其改善在装配和使用电池模块时的安全性。这也可以简化电池模块的装配过程，因为在夹紧板和电池单池之间不必设置附加的层。
[0019]按照另一个实施方式，层在一个横交于电池模块的纵向延伸的横向上具有至少分段地变窄的横截面。
[0020]可以说，在横向上变窄的横截面可以实施成夹紧板的弯曲的型面的配合面并且附加地实现在与夹紧板相邻布置的电池单池上的均匀的压力分布。尤其是在装配过程开始时，当夹紧板还处于其初始状态下并且通过牵拉元件的夹紧力还没有至少部分地逆着夹紧板的弯曲型面被弯曲时，分段地变窄的横截面可以为此做贡献，即刚好在装配过程开始时夹紧力不施加在小的接触面上，而是正好该接触面被扩大。
[0021]按照另一个实施方式，多个电池单池的每个电池单池是可充电的电池。
[0022]如上面和以下描述的电池模块尤其适合与可充电的电池一起使用，因为这种电池模块实现在较长的时间间隔上的多次使用。
[0023]按照一个实施方式，可充电的电池是锂离子电池。
[0024]如上面和以下描述的电池模块实施成，通过牵拉元件和夹紧板如此将压力施加到电池单池上，即抵制体积增大(膨胀)，如其对于锂离子电池在其寿命期间这是典型的。通过可以减小或者甚至防止该体积增大，由此也提高锂离子电池的寿命。
[0025]按照另一个实施方式，电池单池棱柱形地成形。
[0026]这意味着，电池单池的相对置的面相互平行地延伸，例如在电池单池的矩形的或者长方体形的结构的情况下。在尤其是锂离子电池的寿命期间的体积增大尤其可以通过电池单池的棱柱形的结构大大地减小。在这种情况下，体积增大可以由电池单池的棱柱形的结构产生，因为电池单池的外壳可能地不能够以需要的压力阻止体积增大，以减小或者甚至完全阻止体积增大。如上面和以下描述的电池模块可以减小或阻止尤其是棱柱形地构造成的电池单池的体积增大，由此该电池单池可以具有提高的寿命。
[0027]按照另一个方面，给出一种用于电动机的电池单元，它具有多个如上面和以下描述的电池模块。
[0028]电池单元例如可以作为蓄能器提供用于驱动电动机。电池单元尤其可以用于由这种电动机驱动的机动车。通过电池模块的结构节省的电池单元的重量在此情况下可以有利于这种机动车的能量消耗，因为由此也可以减小机动车的重量。
[0029]按照一个实施方式，电池模块在安装状态下棱柱形地成形。
[0030]这意味着，电池模块的夹紧板在电池单元中安装的状态下由于通过牵拉元件施加的夹紧力被弯直，其中，该弯曲基于夹紧板的材料弹性可以从弯曲状态进入直的状态。在电池模块的安装状态下实现的棱柱形的形状也可以实现在电池单元中节省空间地使用或节省空间地安装电池模块。
[0031]下面参见附图描述本发明的实施例。
[0032]附图简述
图1示出按照一个实施例的电池单元。
[0033]图2示出按照一个实施例的电池模块。
[0034]图3A示出按照一个实施例的电池模块在没有安装状态下的示意图。
[0035]图3B示出按照一个实施例的电池模块在安装状态下的示意图。
[0036]图4A示出按照一个实施例的电池模块的侧视图的剖视图。
[0037]图4B示出按照一个实施例的电池模块的俯视图。
[0038]图5示出用于按照一个实施例的电池模块的夹紧板的示意图。
[0039]附图中的图示是示意的并且不是按照正确比例的。如果在下面的【附图说明】中使用相同的附图标记，那么它们涉及相同的或者类似的元件。
[0040]本发明的实施方式
图1示出电池单元300，其中，电池单元具有八个电池模块200，其中每个电池模块具有六个电池单池100。
[0041]注意，电池单元也可以具有或多于或少于八个电池模块，和电池模块也可以具有或多于或少于六个电池单池。
[0042]图2示出电池模块200的俯视图的示意图。电池模块200具有六个电池单池，它们在电池模块的纵向231上并排地布置。电池单池各具有第一电压接头110和第二电压接头120，其中，电池单池的第一电压接头分别与相邻的