用于机动车的高压电池的电池模块、高压电池以及机动车的制作方法

本发明涉及一种用于机动车的高压电池的电池模块，所述电池模块具有带有多个沿堆叠方向堆叠的棱柱形的电池单体的电池组、两个设置在电池组的沿堆叠方向的相对置端部上的端部压板和设置在电池组的下侧上的冷却板，所述冷却板具有冷却剂连接装置以用于供给和/或排出在冷却板中被引导的冷却剂。本发明还涉及一种高压电池以及一种机动车。

背景技术：

本文尤其关注用于可电驱动的机动车、例如电动车辆或混合动力车辆的高压电池或高压蓄电池。这样的高压电池通常具有多个电池模块，其中，每个电池模块可以具有堆叠成或互连成电池组的棱柱形的电池单体。每个电池组通常设置在用于夹紧电池单体的电池模块框架中。这样的电池模块框架通常具有：两个端部压板，在所述两个端部压板之间设置所述电池组；和两个夹紧机构、例如拉杆，它们将所述端部压板并且因此将电池单体压紧。所以可以在高压电池的运行中防止电池单体的过度变形。

为了避免电池单体在运行中过热，电池单体通常被冷却。为此，可以在电池组的下侧上设有冷却板，在所述冷却板中冷却剂沿下侧被引导。冷却板通常具有冷却剂连接装置以用于将冷却剂引入到冷却板中并且用于将冷却剂从冷却板中取出。所述冷却剂连接装置例如可以与冷却剂管路联接。如果冷却剂连接装置侧向地从冷却板伸出地构造，则冷却管路必须在电池模块旁边被引导，并且电池模块必须彼此以一定的间距定位。这增加高压电池的构造空间或减小机动车的可通过高压电池实现的续航里程。

技术实现要素：

本发明的任务是，提供一种特别紧凑的、节省构造空间的并且可被高效地冷却的、用于可电驱动的机动车的高压电池。

根据本发明，该任务通过具有根据各个独立权利要求所述特征的电池模块、高压电池以及机动车解决。本发明的有利实施方案是从属权利要求、说明书以及附图的主题。

根据本发明的用于机动车的高压电池的电池模块具有带有多个沿堆叠方向堆叠的棱柱形的电池单体的电池组以及两个端部压板，所述端部压板设置在电池组的沿堆叠方向的相对置端部上并且设计用于将挤压力施加到电池单体上。电池模块还具有设置在电池组的下侧上的冷却板，所述冷却板具有冷却剂连接装置以用于供给和/或排出在冷却板中被引导的冷却剂，其中，所述冷却剂连接装置在冷却板的面向电池组下侧的上侧上沿垂直于堆叠方向取向的高度方向伸出地构造。此外，电池模块具有至少一个中间压板，所述中间压板设置在电池组内的两个电池单体之间并且所述中间压板具有至少一个沿高度方向的穿通开口，冷却剂连接装置设置在所述穿通开口中并且被朝电池组上侧方向引导以用于与高压电池的至少一个冷却剂管路流体地联接。

为了构造电池组或电池块，棱柱形的电池单体沿堆叠方向堆叠在彼此上。棱柱形的电池单体或二次电池具有扁平长方体形的电池壳体。为了堆叠电池单体，将电池单体的前侧设置在另一电池单体的背侧上，依此类推。堆叠的电池单体设置在电池模块框架中，所述电池模块框架包括两个端板。在此，电池组设置在所述端板之间，使得第一前端板贴靠在电池组中的第一电池单体的前侧上，并且第二后端板贴靠在在电池组中的最后一个电池单体的背侧上。电池模块框架还具有夹紧机构、例如拉杆，它们在电池组的沿电池单体的宽度方向相对置侧上被引导。所述宽度方向垂直于堆叠方向并且垂直于高度方向地取向。所述夹紧机构用于压紧端部压板以用于将电池单体沿堆叠方向夹紧。因此可以减少电池单体的与老化有关的和与运行有关的变形、例如电池单体沿堆叠方向的膨胀。

电池模块还具有冷却板，所述冷却板可以贴靠在电池组的下侧上地设置。因此电池组沿高度方向设置在冷却板上。冷却板可以具有至少一个冷却通道，在所述冷却通道中，冷却剂沿电池组的下侧被引导以用于冷却电池单体。冷却板具有冷却剂连接装置，经由所述冷却剂连接装置，冷却剂可以被供给冷却板和/或被从冷却板取出。所述冷却剂连接装置在冷却板的上侧上向上伸出地构造并且尤其被引导穿过电池组，使得所述冷却剂连接装置在电池组的上侧上是可接近的。

此外，电池模块具有所述至少一个中间压板，所述中间压板设置在电池组内。电池模块例如可以具有正好一个中间压板，所述中间压板居中地设置并且将电池组划分成两个同样大的电池子组。也可以设有多个中间压板，所述中间压板将电池组划分成多个、尤其是同样大的电池子组。中间压板可以具有与电池单体相似的几何尺寸。中间压板尤其具有与电池单体相同的宽度。中间压板的高度最高对应于电池单体的高度。

中间压板还具有所述至少一个穿通开口，所述至少一个穿通开口从中间压板的面向冷却板的下侧沿高度方向延伸到中间压板的上侧。具有所述至少一个穿通开口的中间压板可以例如通过挤压制造。但是，也可以规定，中间压板由实心材料制成，在所述实心材料中钻孔出所述穿通开口。在此，穿通开口穿过中间压板地构成沿高度方向取向的通道，所述通道接纳冷却剂连接装置或冷却剂连接装置插入在所述通道中。为此，穿通开口具有与冷却剂连接装置的尺寸对应的尺寸。

通过将冷却剂连接装置插入到穿通开口中，冷却剂连接装置可以从电池组的上侧被接近，并且可以在那里例如与高压电池的所述至少一个冷却剂管路流体地联接。现在，这样的冷却剂管路可以沿电池模块的上侧被引导并且不必再在电池模块的侧面上被引导。由此，可以将多个电池模块彼此特别靠近地排列以构造高压电池。电池模块还可以在中间压板的位置上支撑在机动车中并且由此电池模块稳定。由此，电池模块可以具有提高的电池单体数量。通过为中间压板提供穿通开口，可以实现一种特别紧凑的高压电池，所述高压电池由于高的包装密度而为机动车提供高的续航里程。

在本发明的扩展方案中，电池模块具有两个沿堆叠方向在电池组的相对置侧上被引导的夹紧机构，所述夹紧机构与端部压板连接以用于压紧电池单体并且与所述至少一个中间压板连接。尤其地，所述至少一个中间压板形锁合地与夹紧机构连接、优选焊接。夹紧机构或拉杆也与设置在电池组中的所述至少一个中间压板机械地连接，所述述夹紧机构或拉杆与端部压板共同构成包围电池组的电池模块框架。由此可以构成特别稳定的电池模块。

在本发明另外的实施形式中，电池模块具有设置在电池组的上侧上的单体触通系统，所述单体触通系统具有至少一个用于冷却剂连接装置的开口，其中，可与冷却剂连接装置流体地联接的所述至少一个冷却剂管路可设置在单体触通系统的上侧上。所述单体触通系统可以具有例如框架，触通元件保持在所述框架中。所述框架可以这样设置在电池组的上侧上，使得所述触通元件设置在单体端子上并且电池单体根据预设的互连结构彼此电连接，在所述电池组的上侧上设有电池单体的电极或单体端子。在与中间压板的上侧重叠的区域中，所述框架同样具有开口，所述开口与穿通开口对齐地设置在中间压板中。冷却板的设置在穿通开口中的冷却剂连接装置可以穿过在单体触通系统中的开口地被引导到单体触通系统的上侧上。冷却剂管路可以被设置在那里。

在本发明的一个实施形式中，冷却剂连接装置具有两个以流入接管和流出接管形式的接管，并且所述至少一个中间压板具有用于流入接管的第一穿通开口和用于流出接管的第二穿通开口。尤其地，两个接管沿垂直于高度方向并且垂直于堆叠方向取向的宽度方向并排地设置在冷却板上。可以规定，两个接管沿高度方向至少在中间压板中的穿通开口的整个长度上延伸。所述接管可以构造为例如空心柱体形的，从而穿通开口构造为在中间压板中的圆形孔。因为所述中间压板具有与电池单体大致相同的宽度和高度并且因此既不增大电池组的宽度也不增大电池组的高度，所以目的是，电池模块的通过中间压板增大的深度沿堆叠方向保持特别小。这通过穿通开口沿中间压板宽度方向的并排布置结构实现。

已证明有利的是，电池模块具有整体式的连接件以将在电池组的上侧上的两个接管与沿电池组的上侧被引导的两个冷却剂管路连接。在电池组的上侧上可接近的流入接管可以与第一冷却剂管路连接并且在电池组的上侧上可接近的流出接管可以与第二冷却剂管路连接。为此，电池模块具有所述整体式的连接件。由此，不必以高的装配成本麻烦地为每个接管装配单独的连接件，这样的连接件还具有低的稳定性。通过用于将两个接管与两个冷却管路连接的整体式的或一件式的连接件提供坚固的电池模块，其可以以减少的装配成本制造。

所述连接件优选具有两个t形管接头形的元件，其中，第一t形管接头形的元件与流入接管连接以及可与第一冷却剂管路连接，并且第二t形管接头形的元件与流出接管连接以及可与第二冷却剂管路连接。所述t形管接头形的元件还可以具有螺纹，经由所述螺纹，连接件可以与接管和冷却剂管路螺接。因此，可以在接管与冷却剂管路之间提供特别紧密的连接。通过t形管接头形的元件，冷却剂管路还可以平行于电池组的上侧地被引导。

在此，可以规定，t形管接头形的元件的相应的可与冷却剂管路连接的区段平行于电池组的上侧地沿宽度方向取向。冷却剂管路可以因此沿宽度方向并且与中间压板的上侧重叠地在电池组上方被引导。因此冷却剂管路也可以支撑在中间压板上。尤其地，t形管接头形的元件的相应的可与冷却剂管路连接的区段沿堆叠方向相继地设置，并且t形管接头形的元件的相应的与接管连接的区段沿宽度方向并排地设置。在此，可与冷却剂管路连接的区段尤其在相同的高度上并且沿堆叠方向相继地设置。与接管连接的相应的区段沿宽度方向并排地设置。所述连接件因此被特别紧凑地设计。

本发明还涉及一种用于机动车的高压电池，所述高压电池具有至少两个根据本发明的电池模块或所述电池模块的有利实施形式以及至少一个沿电池组的上侧被引导的冷却剂管路，所述冷却剂管路与电池模块的穿过中间压板被引导到电池组的上侧上的冷却剂连接装置流体地联接。电池模块优选沿垂直于高度方向并且垂直于堆叠方向取向的宽度方向并排地设置，并且所述至少一个冷却剂管路沿宽度方向沿电池组的上侧被引导。即电池模块沿宽度方向这样彼此靠近地被排列，使得所有电池单体的冷却剂连接装置成排地设置。冷却剂管路也沿所述排被引导并且支撑在电池模块的中间压板上。

根据本发明的机动车包括根据本发明的高压电池。机动车尤其构造为电动车辆或混合动力车辆。

关于根据本发明的电池模块提出的实施形式和其优点相应地适用于根据本发明的高压电池以及适用于根据本发明的方法。

本发明的其他特征由权利要求、附图和附图说明得出。以上在说明书中提到的特征和特征组合以及以下在附图说明中提到的和/或在附图中单独示出的特征和特征组合不仅可以在相应地提出的组合中被使用，而且也可以在其他组合中或单独地被使用。

附图说明

现在，借助优选实施例以及参考附图进一步阐述本发明。

在附图中：

图1示出根据本发明的电池模块的实施形式的示意性的分解图；

图2示出根据图1的电池模块的示意图；

图3示出根据本发明的高压电池的实施形式的示意图；并且

图4示出根据按照本发明的电池模块的实施形式的连接件的示意图。

具体实施方式

在附图中，相同的和功能相同的元件设有相同的附图标记。

图1以分解图示出根据本发明的实施形式的电池模块1。图2示出在组装状态中的电池模块1。图3示出高压电池2的一部分，所述高压电池具有互连的多个电池模块1。所述电池模块1具有多个沿堆叠方向s堆叠在彼此上的电池单体3。堆叠的电池单体3构成电池组4。电池组4被电池模块框架5包围，所述电池模块框架具有两个端部压板6、7和两个夹紧机构8、9。所述端部压板6、7设置在电池组4的沿堆叠方向s的相对置端部上并且与夹紧机构8、9连接。所述夹紧机构8、9设置在电池组4的沿宽度方向b的相对置侧上并且沿堆叠方向s延伸。构造为拉杆的夹紧机构8、9将端部压板6、7拉紧在一起，使得各端部压板将挤压力施加到电池组4的电池单体3上。因此可以防止电池单体3在运行中过度膨胀。

电池模块1还具有冷却板10，所述冷却板设置在电池组4的下侧11上。冷却板10用于将电池单体3通过如下方式冷却，即，所述冷却板沿电池组4的下侧11引导冷却剂。冷却板10在其面向电池组4的下侧11的上侧12上具有冷却剂连接装置13，所述冷却剂连接装置在这里具有两个沿宽度方向b并排地设置的接管14、15。经由构造为流入接管14的接管，冷却剂可以被引导到冷却板10中。经由构造为流出接管15的接管，冷却剂可以再次从冷却板10中被取出。接管14、15从冷却板10的上侧12沿高度方向h伸出并且可以被引导穿过电池组4。此外，电池模块1具有中间压板16，所述中间压板这里在电池组4内居中地设置在两个电池单体3之间。中间压板16还可以与夹紧机构8、9连接、例如焊接，使得电池模块1构造为特别稳定的。

中间压板16这里具有两个沿宽度方向b并排地设置的穿通开口17、18。中间压板16可以例如构成为具有穿通开口17、18的挤压型材。但是，所述穿通开口17、18也可以构造为穿通钻孔。流入接管14设置在第一穿通开口17中，并且流出接管15设置在第二穿通开口18中。因此，接管14、15(其长度在这里沿高度方向h大于穿通开口17、18的长度)在电池组4的上侧19上是可接近的并且可以在那里与冷却剂管路20、21(参见图3)连接。

在电池组4的上侧19上设有电池单体3的单体端子22。为了互连电池单体3，这些单体端子可以借助于单体触通系统23彼此电连接。单体触通系统23这里具有用于保持这里未示出的触通元件的框架24。通过将框架24放置到电池组4的上侧19上，单体端子22与触通元件进行连接并且由此电池单体3彼此平行地和/或串联地互连。框架24在此具有开口25、26，其中，第一开口25与中间压板16的第一穿通开口17对齐地构造并且第二开口26与第二穿通开口18对齐地构造。由此，冷却剂连接装置13的流入接管14可以被引导穿过第一开口25，并且冷却剂连接装置13的流出接管15可以被引导穿过第二开口。因此，接管14、15在单体触通系统13的上侧27上是可接近的。

在图3中示出沿宽度方向b并排地设置的多个电池模块1。在此，冷却板10的在单体触通系统23的上侧27上被引出的接管14、15沿宽度方向b设置成一排并且经由冷却剂管路20、21彼此连接。冷却剂管路20、21和冷却板10是冷却剂回路的一部分。第一冷却剂管路20在此与电池模块1的流入接管14连接并且第二冷却剂管路21与电池模块1的流出接管15连接。冷却剂管路20、21沿宽度方向b在电池模块1上方在单体触通系统23的上侧27上被引导并且因此沿电池组4的上侧19被引导。在那里冷却剂管路20、21可以支撑在电池模块1的中间压板16上。

根据图3，每个流入接管14经由相应一个连接元件28与第一冷却剂管路20连接，并且每个流出接管15经由连接元件29与第二冷却剂管路21连接。因此存在用于流入接管14和用于流出接管15的分开的连接元件28、29，它们必须单独地以高的装配成本进行装配。这还具有低稳定性、高制造公差和高构造空间需求。

在图4中示出整体式的、一件式的连接件30以用于将流入接管14与第一冷却剂管路20连接并且将流出接管15与第二冷却剂管路21连接。整体式的连接件30具有两个t形管接头形的元件31、32。第一t形管接头形的元件31可以与流入接管14并且与第一冷却剂管路20连接、例如螺接。第二t形管接头形的元件32可以与流出接管15并且与第二冷却剂管路21连接、例如螺接。在此，t形管接头形的元件31的沿高度方向h取向的、管状的区段33与流入接管14连接。t形管接头形的元件32的沿高度方向h取向的、管状的区段34与流出接管15连接。区段33、34在此沿宽度方向b并排地设置。第一t形管接头形的元件31的沿宽度方向b取向的、管状的区段35与第一冷却剂管路20连接。第二t形管接头形的元件32的沿宽度方向b取向的、管状的区段35与第二冷却剂管路21连接。区段35、36在此沿堆叠方向s相继地设置。所以冷却剂管路20、21可以沿堆叠方向s在彼此旁边经过地被引导并且彼此平行地沿电池组4的上侧19被引导。可与接管14、15连接的区段33、34这里在可与冷却剂管路20、21连接的区段35、36之间被引导并且侧向地与区段35、36连接。通过整体式的连接件30，可以以低装配成本建立在冷却板10与冷却剂管路20、21之间的流体连接。

附图标记列表

1电池模块

2高压电池

3电池单体

4电池组

5电池模块框架

6、7端部压板

8、9夹紧机构

10冷却板

11电池组的下侧

12冷板板的上侧

13冷却剂连接装置

14流入接管

15流出接管

16中间压板

17、18穿通开口

19电池组的上侧

20、21冷却剂管路

22单体端子

23单体触通系统

24框架

25、26开口

27单体触通系统的上侧

28、29连接元件

30整体式的连接件

31、32t形管接头形的元件

33、34、35、36区段

s堆叠方向

b宽度方向

h高度方向