机动车辆中用于容纳至少一个电池电堆的电池模块外壳的制作方法

本发明涉及一种电池模块外壳、包括电池模块外壳的电池系统，以及具有此类电池模块外壳，特别是具有此类电池系统的机动车辆。

背景技术：

1、为了容纳用于至少部分电气操作的机动车辆中的电池电堆，已知使用电池模块外壳。在电池模块外壳中，电池电堆的电池单元可以被容纳和互连。电池模块外壳的外部尺寸大约对应于电池电堆的尺寸。出于许多原因，特别是在制造技术和成本方面，现已确立通过挤压工艺制造电池模块外壳。

2、不利的是，由于缺乏可用的制造必需的大型压力机，最大外壳尺寸在通过挤压工艺制造电池模块外壳时受到限制。此外，就制造技术而言，较大型材的壁厚必须较厚，这继而导致电池模块外壳的重量较高，并使较大电池模块外壳的使用不利。

技术实现思路

1、因此，本发明的目标是至少部分地补救上述缺点；具体而言，本发明的目标是提供一种用于机动车辆中的用于容纳至少一个电池电堆的电池模块外壳，该电池模块外壳尽管制造简单且便宜，但具有大外壳尺寸和相对低的重量，同时能够实现至少一个电池电堆的紧凑布置。

2、上述目标通过下文所述的电池模块外壳、电池系统以及机动车辆来实现。本发明的进一步特征和细节也来自下文所述和附图。所公开的关于根据本发明的电池模块外壳的技术特征也结合根据本发明的电池系统和根据本发明的机动车辆实施，反之亦然，因此关于有关本发明的各个方面的公开内容总是或可以总是相互参考。本发明的有利实施例在从属权利要求中陈述。

3、根据本发明，提供了一种用于机动车辆中的用于容纳至少一个电池电堆的电池模块外壳。根据本发明的电池模块外壳包括：用于容纳电池单元的多个外壳单元；用于关闭所述外壳单元的前盖元件和后盖元件，其中所述外壳单元被设计为挤压型材，并且包括用于引入所述电池单元的前面侧开口和后面侧开口以及布置在所述开口之间的外壳壁。根据本发明，提供的是，所述外壳单元经由其外壳壁彼此材料配合(stoffschlüssig)连接，并且所述前盖元件和所述后盖元件被设计成覆盖所述外壳单元的前面侧开口和后面侧开口。

4、与通过挤压方法制造的用于机动车辆中的已知电池模块外壳相反，根据本发明的电池模块外壳也可以通过多部分设计而由多个外壳单元以大尺寸制造，使得可容纳甚至大电池电堆或多个单独的电池电堆，并且因此大量电池单元可以紧凑方式布置在电池模块外壳内，并且可以灵活地互连。由于根据本发明提供的各个外壳单元之间的材料配合连接，还可产生电池模块外壳的特别稳定的设计。此外，连接各个外壳单元的可能性允许简单且廉价的制造以及用于机动车辆中的电池模块外壳的重量优化设计。

5、根据本发明的用于机动车辆中的电池模块外壳可优选地用于至少部分电气操作的汽车或卡车中。根据本发明，优选地提供的是，电池模块外壳包括彼此材料配合连接的至少两个外壳单元。在这种情况下，可以直接或间接地形成材料配合连接。因此，优选地还提供了用于关闭外壳单元的正好两个盖元件，所述盖元件至少覆盖彼此连接的两个外壳单元的前面侧开口和后面侧开口。外壳单元的外壳壁还可优选地包括底表面和顶表面，所述底表面和所述顶表面沿着挤压方向纵向布置且经由与其垂直布置的侧壁彼此连接。此外，外壳单元优选地以这样的方式彼此连接，使得分别彼此相邻的外壳单元的外壳壁彼此材料配合地连接。根据本发明，电池电堆可特别地理解为意指互连电池单元的单位。根据本发明，外壳单元可优选地理解为意指用于形成外壳或用于形成电池模块外壳的分立可拆卸单元，其中外壳单元可特别地为整体的。在本发明的上下文中，盖元件可特别地理解为意指被设计成覆盖外壳单元的开口或关闭外壳单元的元件。根据本发明，挤压型材还可理解为意指通过挤压工艺生产的型材。最后，外壳壁可特别地理解为意指包括外壳单元的侧壁、底表面和顶表面的完整框架。

6、在尽可能紧凑同时确保灵活单元互连的电池单元的布置的情况下，如果设置至少两个外壳单元以用于容纳电池单元，其中外壳单元优选地经由沿着挤压方向布置的相应外壳壁的侧壁彼此材料配合地连接，其中每个外壳单元特别地包括将该外壳单元分隔成两个腔室的分隔壁，则可能是特别有利的。由于两个外壳单元布置成彼此材料配合连接，电池模块外壳可特别地设计成较大尺寸，使得可布置较大电池电堆或具有更多电池单元的多个电池电堆，其接着可在较大区域上彼此灵活地连接。

7、此外，在电池单元的紧凑布置的背景下，在考虑最小化火灾危害的同时，可以有利地提供的是：在两个材料配合连接的外壳单元之间、在接合区域内设置用于容纳空气和/或防火层的中间腔室，其中两个外壳单元的相邻侧壁优选地经由焊接连接彼此直接连接。用于容纳空气和/或防火层的腔室可优选地被设计成是相应地较窄的，例如呈公差相关间隙的形式。

8、此外，如果用于容纳电池单元的中间腔室在两个材料配合连接的外壳单元之间设置在接合区域内，其中两个外壳单元的相邻侧壁优选地借助于附加连接元件彼此间接地材料配合连接，则可能是有利的。这种布置不仅确保电池单元的特别紧凑的布置，而且确保灵活单元互连。用于容纳电池单元的腔室可优选地被设计成是相应地较大的，以便提供足够的空间来容纳单元。

9、此外，如果附加连接元件材料配合地连接到第一外壳单元和第二外壳单元，其中附加连接元件优选地经由第一侧材料配合连接到第一外壳单元，并且经由第二侧正连接到第二外壳单元，其中附加连接元件特别地呈片材的形式，则可能是特别有利的。电池模块外壳的此类设计特别地能够实现两个外壳单元经由此类附加连接元件的有益地简单和快速连接。

10、同样，如果材料配合连接的外壳单元以机械方式并且以不透介质方式彼此连接，其中材料配合连接点布置在两个外壳单元之间，优选地布置在外壳单元的底表面和顶表面上，则可能是有利的。不透介质连接可特别地防止空气和/或水进入电池模块外壳，这显著降低了短路或电池火灾的风险。

11、在引入两个外壳单元之间的材料配合连接的构造简单且廉价方式的情况下，可以根据本发明有利地提供：材料配合连接是以粘合剂连接或焊接连接、特别是摩擦搅拌焊接连接或激光焊接连接的形式设计。在摩擦搅拌焊接连接或激光焊接连接的辅助下，特别可能以快速且针对性方式将两个外壳单元沿着其侧表面彼此连接。

12、关于根据本发明的电池模块外壳的同时稳定且重量优化的设计，同样地可有利地设想，外壳单元由铝材料和/或镁材料和/或纤维增强塑料形成。

13、此外，本发明的主题也是一种用于机动车辆中的电池系统，包括上述电池模块外壳和布置在电池模块外壳内的多个电池电堆，例如用于驾驶机动车辆的至少三个或四个电池电堆。因此，根据本发明的电池系统具有与已关于根据本发明的电池模块外壳广泛描述的相同的优点。此外，根据本发明可以提供由彼此材料配合连接的多个电池系统，例如三个或四个电池系统组成的单元。

14、在尽可能紧凑同时确保灵活单元互连的电池单元的布置的情况下，根据本发明还可以提供：设置至少三个电池电堆，其中优选地，第一电池电堆布置在第一外壳单元内，第二电池电堆布置在材料配合连接到所述第一外壳单元的第二外壳单元内，并且第三电池电堆在所述第一外壳单元与所述第二外壳单元之间布置在中间腔室中。在根据本发明提供的三个电池电堆的布置中，两个电池模块外壳可以例如经由附加连接元件彼此材料配合连接，使得用于另一电池电堆的布置的中间腔室布置在第一电池模块外壳与第二电池模块外壳之间。

15、此外，本发明的主题还是一种包括上述电池模块外壳，特别是包括上述电池系统的机动车辆。因此，根据本发明的机动车辆具有与已关于根据本发明的电池模块外壳和根据本发明的电池系统广泛描述的相同的优点。机动车辆可优选地以至少部分电气操作的机动车辆的形式设计，优选地以混合动力车辆或电动车辆的形式设计。优选地，根据本发明的电池模块外壳或根据本发明的电池系统可在横向方向上布置在机动车辆内的两个侧底梁之间。在这种情况下，电池模块外壳可以特别地直接连接到(例如拧到)机动车辆的车身，而无需额外的电池箱等。

16、总体上，本发明在此公开下述1、9和11的技术方案，下述2-8和10为优选技术方案：

17、1.一种用于机动车辆(80)中的用于容纳至少一个电池电堆(4)的电池模块外壳(2)，包括：

18、-用于容纳电池单元(8)的多个外壳单元(6)，

19、-用于关闭外壳单元(6)的前盖元件和后盖元件(10a、10b)，

20、-其中所述外壳单元(6)被设计为挤压型材，并且包括用于引入所述电池单元(8)的前面侧开口和后面侧开口(12a、12b)以及布置在所述开口(12a、12b)之间的外壳壁(14)，

21、其特征在于，所述外壳单元(6)经由其外壳壁(14)彼此材料配合地连接，并且所述前盖元件和所述后盖元件(10a、10b)被设计成覆盖所述外壳单元(6)的前面侧开口和后面侧开口(12a、12b)。

22、2.根据前述1所述的电池模块外壳(2)，其特征在于，设置用于容纳电池单元(8)的至少两个外壳单元(6)，其中所述外壳单元(6)优选地经由沿着挤压方向(er)布置的相应外壳壁(14)的侧壁(16)彼此材料配合地连接，其中每个外壳单元(6)特别地包括将所述外壳单元(6)分隔成两个腔室的分隔壁(18)。

23、3.根据前述1或2所述的电池模块外壳(2)，其特征在于，用于容纳空气和/或防火层的中间腔室(24)在两个材料配合连接的外壳单元(6)之间设置在接合区域(22)内，其中所述两个外壳单元(6)的相邻侧壁(16)优选地经由焊接连接(30')彼此直接连接。

24、4.根据前述1-3中的一项所述的电池模块外壳(2)，其特征在于，用于容纳电池单元(8)的中间腔室(24)在两个材料配合连接的外壳单元(6)之间设置在接合区域(22)内，其中所述两个外壳单元(6)的相邻侧壁(16)优选地借助于附加连接元件(32)彼此间接地材料配合连接。

25、5.根据前述4所述的电池模块外壳(2)，其特征在于，所述附加连接元件(32)材料配合地连接到第一外壳单元和第二外壳单元(6)，其中所述附加连接元件(32)优选地经由第一侧材料配合地连接到第一外壳单元(6)并且经由第二侧材料配合地连接到第二外壳单元(6)，其中所述附加连接元件(32)特别地以片材的形式设计。

26、6.根据前述1-5中的一项所述的电池模块外壳(2)，其特征在于，材料配合连接的外壳单元(6)以机械方式并且以不透介质方式彼此连接，其中材料配合连接点(30)布置在两个外壳单元(6)之间，优选地布置在所述外壳单元(6)的底表面和顶表面(34、36)上。

27、7.根据前述1-6中的一项所述的电池模块外壳(2)，其特征在于，材料配合连接是以粘合剂连接或焊接连接、特别是摩擦搅拌焊接连接或激光焊接连接的形式设计。

28、8.根据前述1-7中的一项所述的电池模块外壳(2)，其特征在于，所述外壳单元(6)由铝材料和/或镁材料和/或纤维增强塑料形成。

29、9.用于机动车辆(80)中的电池系统(1)，包括根据前述1-8中的一项所述的电池模块外壳(2)和布置在所述电池模块外壳(2)内用于驱动所述机动车辆(80)的多个电池电堆(4)。

30、10.根据前述9所述的电池系统(1)，其特征在于，设置至少三个电池电堆(4)，其中优选地，第一电池电堆(4)布置在第一外壳单元(6)内，第二电池电堆(4)布置在材料配合连接到所述第一外壳单元(6)的第二外壳单元(6)内，并且第三电池电堆(4)在所述第一外壳单元与所述第二外壳单元(6)之间布置在中间腔室(24)中。

31、11.一种机动车辆(80)，包括根据前述1至8中的一项所述的电池模块外壳(2)，优选地包括根据前述9或10中的一项所述的电池系统(1)。