本发明涉及一种电池模块、尤其是用于驱动车辆的电池的电池模块，该电池模块具有：多个独立的可叠放的电池单元和两个模块端板，其中，这些电池单元被叠放并保持在这两个模块端板之间，这些电池单元彼此电耦合，并且这两个模块端板电耦合到这些电池单元，并且这两个模块端板各自具有用于连接该电池模块的一个电触点。
本发明还涉及一种电池、尤其是用于驱动车辆的电池，该电池具有多个上述的电池模块。
本发明还涉及一种具有电驱动装置和上述电池的车辆。
背景技术：
电池模块例如在汽车工程中用于为电动车辆的驱动装置供电。在这种情况下，车辆既可以是仅具有电驱动装置的车辆(通常被称为电动车辆)，也可以是具有除了电驱动装置之外的另外的驱动装置(通常是呈内燃机形式的传统驱动装置)的车辆。后一种车辆通常被称为混合动力车辆。
电驱动装置需要具有高存储容量的电池，此外，所述电池要尽可能小且尽可能轻并且能够供应高电压和大电流。因此通常在电池中使用多个电池模块，所述电池模块进而由多个独立的电池单元形成。这些电池单元通常串联在电池模块中，其结果是，这些独立的电池单元的电压相加形成一个模块电压。这些电池模块可以在电池中根据要求串联和/或并联地互连。
为了使电池模块适配有特定数量的电池单元，通常需要高度的复杂性。通常，电池模块必须被拆卸并且然后重新组装，以获得所期望的电池模块。这尤其在需要高度模块化和适应外围环境变化的能力的方面(例如固定电池的领域)是不利的。因此期望能够以简单且成本有效的方式重新配置电池模块。
除了适应变化的要求之外，还希望电池和电池模块容易维护和修理。到目前为止，在这种情况下还必须完全拆卸电池模块，以便能够替换例如独立的、受损的电池单元。
此外，电池模块中良好的结构完整性是重要的。具有大量独立的电池单元的电池模块只能勉强部分满足这些要求。
图1以示例性方式展示了现有技术的电池模块10。电池模块10包括两个模块端板12，多个独立的可叠放的电池单元14被安排在这两个模块端板之间。电池单元14相应地叠放并保持在这两个模块端板12之间。在这两个模块端板12中的每一个上，螺钉端子16形成为用于连接电池模块10的电触点。此外，这两个模块端板12各自具有用于电耦合到分别与之相邻的电池单元14的一个端子元件18。电池单元14借助于耦合元件20彼此电耦合。
就此而言，de102014217188a1披露了一种具有用于防止冷却剂和通风气体混合在一起的结构的电池模块。此外，已知一种电池模块，其具有两个或更多个可以充电和放电的叠放的电池单元以及出于形成电池叠组的目的来固定相应的电池单元的多个盒。每个盒具有与这些电池单元相接触的一个冷却片和用于固定该冷却片的一个盒框架。该冷却片包括两个冷却板，处于一种状态下的这两个冷却板联接到每个盒框架上，其中这些冷却板彼此间隔开，以便限定冷却剂流动通道。每个盒设置有多个开口，这些开口与冷却板之间的冷却剂流动通道连通。此外，提供密封元件，以将限定在该盒框架和这些电池单元之间的空间与盒和相邻盒之间的叠放界面处的冷却剂流动通道隔离。
技术实现要素：
从上述现有技术出发，本发明因此基于指明一种上述类型的电池模块、一种上述类型的电池、和一种上述类型的车辆的目的，其允许电池单元简单配置以形成电池模块和电池，这些电池模块和电池可以容易地适应变化的要求，这允许电池和电池模块容易维护和修理，并且为电池和电池模块提供了良好的结构完整性。
该目的是根据本发明通过下述1、8和10的特征来实现的。在下述2-7和9中指明了本发明的有利改进。
1.一种电池模块，尤其是用于驱动车辆的电池的电池模块，该电池模块具有：
多个独立的可叠放的电池单元，
两个模块端板，其中
这些电池单元被叠放并保持在这两个模块端板之间，
这些电池单元彼此电耦合，并且
这两个模块端板电耦合到这些电池单元，并且这两个模块端板各自具有用于连接该电池模块的一个电触点，
其特征在于，
该电池模块具有至少一个中间元件，其中
每个中间元件电耦合到相邻的电池单元，
每个中间元件将该电池模块分成多个子模块，并且
每个中间元件将这些子模块电连接。
2.如上述1所述的电池模块，其特征在于，
所述模块端板和/或该至少一个中间元件被实施为电池冷却系统的冷却元件。
3.如以上1和2中任一项所述的电池模块，其特征在于，
该至少一个中间元件在两侧各具有一个连接元件，该中间元件借助于所述连接元件电耦合至相邻的电池单元，并且这两个连接元件彼此导电连接。
4.如以上3所述的电池模块，其特征在于，
该中间元件具有将这两个连接元件彼此电连接的贯穿连接件。
5.如以上1至4之一所述的电池模块，其特征在于，
该中间元件具有两个中间板，其中每个中间板耦合到一个相邻的电池单元，并且这两个中间板电耦合。
6.如以上5所述的电池模块，其特征在于，
这两个中间板能够使用插塞连接件彼此机械连接。
7.如以上5和6中任一项所述的电池模块，其特征在于，
这两个中间板被实施成具有插头和插座的相应组合，并且
这两个中间板能够借助于该插头和该插座电耦合。
8.一种电池、尤其是用于驱动车辆的电池，该电池具有多个如以上1至7中任一项所述的电池模块。
9.如上述8所述的电池，其特征在于，
该电池具有电池壳体，这些电池模块被安排在该电池壳体中，并且
模块端板和/或至少一个中间元件被保持在该电池壳体上。
10.一种具有电驱动装置和如上述8和9中任一项所述的电池的车辆。
根据本发明，因此指明了一种电池模块、尤其用于驱动车辆的电池的电池模块，该电池模块具有多个独立的可叠放的电池单元和两个模块端板，其中，这些电池单元被叠放并保持在这两个模块端板之间，这些电池单元彼此电耦合，并且这两个模块端板电耦合到这些电池单元，并且这两个模块端板各自具有用于连接该电池模块的一个电触点，其中，该电池模块具有至少一个中间元件，每个中间元件电耦合到相邻的电池单元，每个中间元件将该电池模块分成多个子模块，并且每个中间元件将这些子模块电连接。
根据本发明，还指明了一种电池、尤其用于驱动车辆的电池，所述电池具有多个上述的电池模块。
根据本发明，还指明了一种具有电驱动装置和上述电池的车辆。
因此，本发明的基本理念是借助于具有多个子模块的所述模块构造来实现独立的电池模块的进一步的模块化且容易扩展的设计。在这种情况下，中间元件作为整体是两个相邻子模块的相应部分。同时，电池模块的稳定性整体由这些中间元件提高。而且，所述电池模块组装简单且成本有效，维护和修理同样如此。借助于这些中间元件电连接这些子模块省去了否则可能需要的单独的母线，该母线否则将必须连接到这些独立的子模块。相应地可以减少所需的电触点的数量。
因此，根据本发明的电池模块基本上包括两个模块端板，这两个模块端板与相邻的电池单元电接触。这些模块端板优选相应地实施为具有用于电连接到电池单元的端子元件。为此目的，相邻的子模块分别通过端子元件接触。为了接触外部母线或电缆，这些模块端板具有与电触点相对应的另一接触点。例如，电触点可以用螺钉端子或弹簧端子来实现。原则上，外部母线或电缆也可以例如通过钎焊或焊接永久地连接到电触点。
原则上，这些电池单元可以以任何期望的方式来实施。例如，这些电池单元可以实施为袋状电池或圆柱形电池。例如，这些电池单元可以在此通过焊接方法连接到中间元件和/或彼此连接。在这种情况下，这些独立的相邻的电池单元根据叠组内的安排相互电连接。每个电池模块通常由相同类型的电池单元形成。这些电池单元通常在电池模块中串联连接。
原则上，电池可以具有独立的电池模块的各种不同的组合，以能够在期望的时间段内提供期望的电压和电流的组合。在这种情况下，电池电压可能达到100v或更高。
车辆可以是具有电驱动装置的任何期望的车辆。在这种情况下，车辆既可以是仅具有电驱动装置的车辆(通常被称为电动车辆)，也可以是具有除了电驱动装置之外的另外的驱动装置(通常是呈内燃机形式的传统驱动装置)的车辆。后一种车辆通常被称为混合动力车辆。
在本发明的一个有利改进中，这些模块端板和/或该至少一个中间元件被实施为电池冷却系统的冷却元件。在操作过程中，电池单元在充电和放电时发热。在这种情况下需要冷却，从而能够以期望的方式稳定地供应电池的电力并防止损坏电池。
这同样适用于加热电池。特别是当开始行程和/或在低环境温度时，可能有必要加热电池，以便能够以期望的方式在任何时间供应电池的电力并防止损坏电池。电池冷却系统优选被实施为用于加热和冷却。
在本发明的一个有利改进中，该至少一个中间元件在两侧各具有一个连接元件，该中间元件借助于这些连接元件电耦合至相邻的电池单元，并且这两个连接元件彼此导电连接。这些连接元件因此用于将相应的子模块连接到中间元件。这些连接元件在功能上基本上与模块端板上的端子元件相对应，其中电池模块作为整体借助于端子元件进行接触，并且子模块借助于连接元件进行接触。相应的电池单元和连接元件优选地通过焊接彼此电连接以提供可靠的电接触。安装有连接元件的中间元件的基板因此可以由绝缘材料制成，以便将多个子模块彼此电分离。
在本发明的一个有利改进中，该中间元件具有将这两个连接元件彼此电连接的贯穿连接件。因此，在相应的中间元件中形成通路，该贯穿连接件能够延伸穿过该通路。如在印刷电路板中使用的那样，贯穿连接件优选以通孔的方式形成。因此，该贯穿连接件例如从一个连接元件穿过该通路延伸到另一个连接元件，并且例如通过钎焊或焊接与所述另一个连接元件电连接。贯穿连接件可以被实施为是实心的或者呈套筒的形式。
在本发明的一个有利改进中，该中间元件具有两个中间板，其中，每个中间板耦合到一个相邻的电池单元，并且这两个中间板电耦合。这允许这些子模块被提供为分立的结构单元。因此，这些子模块作为整体可以容易地配置，以随后用于各种不同的用途。电池模块可以通过预制子模块的组合而容易地形成。因此，当组装这些独立的子模块以形成电池模块时，这些中间元件由当时相邻的中间板形成。此外，由于中间板彼此固定连接并且电池单元保持在其间的事实，这些子模块可以被实施为是固有稳定的。在两个连接板之间的子模块在此用作电池模块的中间模块。这同样适用于中间板与模块端板的连接。通过将模块端板和中间板组合在一起，相应地在其间保持电池单元，同样可以形成预配置的子模块，这些子模块作为端子模块允许电池模块作为整体的电连接。例如，如以上参照中间元件所描述的，中间板被耦合。
在本发明的一个有利改进中，这两个中间板可以使用插塞连接件彼此机械连接。这允许子模块用于形成电池模块的特别简单的机械组合。
在本发明的一个有利改进中，这两个中间板被实施成具有插头和插座的相应组合，并且这两个中间板可以借助于该插头和该插座电耦合。在这种情况下，该插头和该插座形成电连接。相邻子模块与两个中间板的电连接可以仅使用一个电转换(即，插头与插座之间的接触)来相应产生。由于该插塞连接件，电连接的产生特别容易。
在本发明的另一个有利的改进中，该插塞连接件一体地实施为插头和插座，其结果是这两个中间板的机械连接和电耦合两者可以借助于该插塞连接件来实现。
在本发明的一个有利改进中，该电池具有电池壳体，这些电池模块被安排在该电池壳体中，并且这些模块端板和/或该至少一个中间元件被保持在该电池壳体上。结果，进一步改善了电池模块的稳定性。独立的电池模块的稳定性以及因此电池作为整体的可靠性和稳定性随着保持在壳体上的中间元件的数量而增加。
附图说明
下文中将通过举例的方式、参考附图并且基于多个优选示例性实施例来讨论本发明，其中下文所呈现的这些特征可以各自单独地或组合地构成本发明的一个方面。
在附图中：
图1以正视图和侧视图示出了根据第一实施例的现有技术的电池模块的示意图示，
图2以侧视图示出了根据第二优选实施例的具有使用中间元件隔离的两个子模块的电池模块的示意图示，
图3以正视图示出了图2的中间元件的示意图示，该中间元件具有连接元件和贯穿连接件，
图4以侧视图示出了根据第三优选实施例的具有两个子模块的电池模块的示意图示，这两个子模块利用具有两个中间板的中间元件来被隔离，
图5以侧视图示出了图4的中间元件的示意图示，该中间元件具有连接元件和用于连接这两个中间板的插头和插座，
图6以侧视图示出了图4的中间元件的细节，该中间元件具有处于连接状态、非连接状态、和中间状态的插头和插座，
图7以正视图和侧视图示出了图6的插头的细节，
图8以截面视图示出了图6的在中间板中的插座的细节，并且
图9以侧视图示出了根据第四实施例的具有图4的两个电池模块的电池的示意图示。
具体实施方式
图2和图3涉及根据本发明的第二优选实施例的本发明的电池模块100。
电池模块100包括第一子模块102和第二子模块104，该第一子模块和该第二子模块具有叠放在这两个子模块102、104中的多个独立的电池单元110。原则上，这些电池单元110可以以任何期望的方式实施。根据第二实施例，电池单元110被实施为袋状电池或圆柱形电池。在这种情况下，独立的相邻的电池单元110根据叠组中的安排而彼此电连接。电池模块100由在电池模块100中串联连接的相同类型的多个电池单元110形成。
电池模块100还包括两个模块端板106和一个中间元件108，这些电池单元110被保持在这两个模块端板与该中间元件之间。在这种情况下，第一子模块102和第二子模块104的电池单元110分别被保持在模块端板106之一与中间元件108之间。这两个模块端板106各自具有一个螺钉端子107，其作为连接电池模块100的电触点。电池模块100借助于螺钉端子107接触外部母线或电缆(未展示)。
电池模块100中的电池单元110借助于端子元件112、耦合元件114、和连接元件116来电耦合。在这种情况下，在每个模块端板106上形成一个端子元件112，并且中间元件108在两侧上具有连接元件116。
端子元件112借助于它们接触相应的子模块102、104的相应相邻的电池单元110的事实而相应地接触相邻的子模块102、104。耦合元件114在这两个子模块102、104内的相邻的电池单元110之间产生电连接。连接元件116借助于它们接触相应的子模块102、104的相应相邻的电池单元110的事实而相应地接触相邻的子模块102、104。电池单元110各自通过焊接方法连接到端子元件112、耦合元件114、和连接元件116。
在此示例性实施例中，因此，模块端板106与中间元件108一起分别用于连接相应的子模块102、104。
第二实施例的中间元件108具有贯穿连接件118，该贯穿连接件将这两个连接元件116彼此电连接。因此，在中间元件108中形成通路(不明显可见)，贯穿连接件118延伸穿过该通路。贯穿连接件118如在印刷电路板中使用的那样形成为通孔形式的套筒，并且电连接到这两个连接元件116。
图4至图8涉及根据本发明的第三实施例的本发明的电池模块100。第二实施例和第三实施例的电池模块100大体相同。如果需要的话，第三实施例的电池模块100的特征(没有另外描述)可以相应地根据第二实施例的电池模块100来实现。
如图4所展示的，第三实施例的电池模块100包括第一子模块102和第二子模块104，该第一子模块和该第二子模块具有叠放在这两个子模块102、104中的多个独立的电池单元110。这些电池单元110被实施为相同类型的袋状电池，并且在电池模块100中串联地电互连。
电池模块100还包括两个模块端板106和一个中间元件108，这些电池单元110被保持在这两个模块端板与该中间元件之间。第三实施例的中间元件108具有两个中间板120，其中每个中间板120电耦合到相邻的电池单元110，如参照第二实施例的连接元件116所描述的。子模块102、104相应地分别设置有作为分立结构单元的中间板120和模块端板106。此外，以这种方式形成的结构单元是固有稳定的，因为相应的模块端板106和中间板120以未示出的方式彼此固定连接，并且位于所述模块端板和中间板之间的电池单元110被保持在其间。
这两个子模块102、104借助于这两个中间板120利用插塞连接件(未详细展示)彼此机械连接。
此外，在连接状态下，这两个子模块102、104借助于这两个中间板120电耦合。为此目的，如在图5和图6中详细示出的，这两个中间板120被实施为具有插头122和插座124的对应组合。
插头122在图7中单独示出、并且包括绝缘套筒130以及被安排在所述绝缘套筒中的具有接触尖端132的销元件134。接触尖端132电连接到相应的中间板120的连接元件116上。插座124在图8中在相应的中间板120中进行展示、并且包括绝缘元件140以及被安排在所述插座中的接触套筒142，该绝缘元件与相应的中间板120相互绝缘并实施为套筒形状。接触套筒142电连接到相应的中间板120的连接元件116上。
第三实施例的电池模块100的其余设计如以上参照第二实施例所描述的。
在这种情况下，第一子模块102和第二子模块104的电池单元110分别被保持在模块端板106与中间元件108的中间板120之间。这两个模块端板106各自具有一个螺钉端子107，其作为连接电池模块100的电触点。电池模块100借助于螺钉端子107接触外部母线或电缆(未展示)。
电池模块100中的电池单元110借助于端子元件112、耦合元件114、和连接元件116来电耦合。在这种情况下，在每个模块端板106上形成一个端子元件112，并且中间元件108的每个中间板120在一侧上具有一个连接元件116，如上面已经描述的那样。
端子元件112各自接触相应的子模块102、104的一个相邻的电池单元110。耦合元件114在这两个子模块102、104内的相邻的电池单元110之间产生电连接。连接元件116各自接触相应的子模块102的一个相邻的电池单元110。电池单元110各自通过焊接方法连接到端子元件112、耦合元件114、和连接元件116。
在此示例性实施例中，因此，模块端板106与中间元件108的中间板120一起分别用于连接相应的子模块102、104。
图9示出了根据本发明的第四实施例的电池150。电池150包括两个电池模块100，这两个电池模块在根据第三实施例的图4中展示。原则上，也可以使用第二实施例的电池模块100来代替第三实施例的电池模块100。
电池150被实施为用于驱动车辆。车辆是具有电驱动装置的车辆，例如电动车辆或混合动力车辆。
电池150具有电池壳体152，这两个电池模块100被安排在该电池壳体中。如图9中示意性展示的，电池模块100使用保持模块端板106和中间元件108的中间板120的安装件154保持在电池壳体152中。所连接的电池模块100被合适地保持在电池壳体152中，使得用于中间板120的安装件154被相应地安排用于所连接的中间板120。
在附图中没有展示例如在袋状电池中所必需的用于测量电池电压的电池框架和分接头。电池150同样通常被实施为具有电池管理系统(bms)，其同样未在附图中展示。