电池模块壳体、电池模块和用于制造电池模块的方法技术

本发明专利技术涉及电池模块壳体，其特征在于由不导电的材料制成的模块体和模块板。模块体包括：布置在一个平面中以容纳电池单池的多个敞开的腔室，其中每个腔室引入其中一个电池单池；多个接头孔口，其在腔室中以与电池单池的电接头对应的方式构造以将电接头从电池模块壳体中引出。多个腔室借助第一片结构封闭。模块板包括：敞开的通道，其构造在模块板的主平面中以容纳用于调节多个电池单池的温度的调温介质；开口，其分别与通道以传递介质的方式连接以输入或者排出调温介质。通道借助第二片结构封闭。模块体和模块板相互连接使得调温介质能够穿过第一和第二片结构来调节温度。本发明专利技术还涉及电池模块、电池、电池系统、运输工具和制造电池模块的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
能够预见的是，不仅在固定式应用例如在风力发电机中而且在移动式应用例如在电动车辆（electricvehicles，EV）或者混合动力车辆（hybridelectricvehicles，HEV）中，作为能够再充电的电能存储器（EES），例如带有锂离子蓄电池、锂聚合物蓄电池或者镍金属混合蓄电池的新型电池系统（蓄电池系统）会被越来越多地使用。所述电池系统必须满足在能够利用的能量含量、充电/放电效率、可靠性、使用寿命和由于频繁的部分放电而引起的非期望的电容损耗方面非常高的需求。电池系统包括多个电池单池。由于所述电池单池的单池内阻和发生的电化学过程，在充电和放电期间所述电池单池会变热。所述电池单池能够串联（串接）以便提高电压并且/或者并联以便提高最大电流。在此能够将所述电池单池组合成电池单元或者说电池模块。在用于驱动运输工具时，能够例如将大约100个电池单池（作为牵引电池）串联或者并联。在高伏电池系统中，总电压由此能够例如为450V或者甚至600V。对于电池单池的运行而言，允许的温度范围通常处于-30℃到+70℃之间、尤其处于+5℃到+35℃之间。在该运行温度以下的范围中，所述电池单池的有效功率会显著地降低。在大约0℃以下的温度下，所述电池单池的内阻剧烈地提高，并且所述电池单池的有效功率和效率随着继续下降的温度而持续地降低。在此还会出现对所述电池单池的不可逆的损害。如果超过所述运行温度，所述电池单池的有效功率也会显著减少。在温度超过大约40℃的情况下，所述电池单池的使用寿命减少。在此能够同样出现对所述电池单池的不可逆的损害。此外，在电池单池中和/或在电池模块或电池之内的、对于所述电池单池的运行而言允许的温度差（温度梯度）通常处于5开尔文到10开尔文之间。在温度差更大的情况下，会使电池单池的不同区域或者说电池模块或电池的不同电池单池遭受不同的载荷或者甚至（局部）过载并且/或者受到损害。此外，在电池中由于温度差和/或温度变化存在形成冷凝水的危险。该损害会导致所述电池单池的加速老化或者所述电池单池的热逸溃（Thermalrunaway），所述热逸溃对于人类和环境而言有危害。在运输工具的混合式驱动系中，锂离子高功率电池单池以非常高的动力来运行。在短时间的峰值负载期间，所述电池单池必须在非常短的时间内容纳（在充电时）或者（在放电时）输出非常高的功率，所述峰值负载例如通过在制动时回收制动能量或者在加速时进行增压辅助产生。由于所述电池单池的内阻，该短时间的峰值负载导致所述电池单池的显著变热。所述电池单池的效率在充电或者放电时是非常高的（大约95%）；尽管如此在此产生的废热不能忽略。在例如60KW的牵引功率下得出5%的损耗、3KW的损耗功率。此外，例如在夏季月份中或者更热的区域中，能够达到40℃以更高温度的外部温度会处于所述允许的温度范围之外，从而使得所述电池单池在没有冷却的情况下不能达到例如10年或15年的所要求的使用寿命。为了确保所述电池模块或者说电池系统的可靠性、功能和使用寿命，因此需要在所预先给定的温度范围之内来运行所述电池单池。一方面，如上面所描述的那样，在所述电池单池的运行期间产生热量，所述热量必须被排出，以避免将所述电池单池加热超过临界的最大温度。另一方面，能够要求将所述电池单池在低温时加热到最小温度上。为了遵循所预先给定的温度范围，调节所述电池模块或者说电池系统的温度，也就是说以符合需要的方式来冷却或者加热所述电池模块或者说电池系统，其中与加热相比通常更经常需要冷却。由EP0933830B1或者DE69823156A1已经公开了一种具有冷却装置的、封闭的整体式电池。为了进一步提高所述电池（蓄电池）和电池系统（蓄电池系统）的功能性，需要提供一种改善的电池模块壳体。
技术实现思路
根据本专利技术的、具有独立权利要求所述的特征的装置和方法具有以下优点：所述电池模块壳体具有更少的组件并且具有更高的稳定性。由此能够提供成本低廉的、高集成化的电池模块壳体。此外能够改善对所述电池单池的调温。此外能够省去对所述电池单池进行电绝缘。此外能够更简单地安装所述电池模块壳体并且/或者例如在再使用的框架下拆卸所述电池模块壳体。由此能够降低重量和/或成本、例如制造成本如材料成本以及加工成本如装配成本。此外能够提高可再使用性和环境适应性。本专利技术的有利的实施方式在从属权利要求中得到描述。有利的是，所述模块体的材料和所述模块板的材料能够类似或者相同。由此能够改善组件的适应性。此外能够使所述组件的特性、例如依赖于温度的纵向膨胀系数相互一致。由此能够降低材料疲劳。由此能够提高使用寿命。有利的是，所述模块体的材料和/或所述模块板的材料能够包括合成材料：聚合物合成材料、热塑性的或热固性的聚合物合成材料、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、聚氨酯（PU，PUR）或者聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）。由此能够简化对所述模块体和/或模块板的制造、处理或者说加工。有利的是，所述模块体和/或所述模块板能够通过铸造（Gießen）例如注塑（Spritzgießen）来制造。由此能够简化对所述模块体和/或模块板的制造、处理或者说加工。有利的是，所述模块体和所述模块板能够通过夹固、夹紧、粘接、推移、旋拧、焊接如摩擦焊接或超声焊接、或者插接在彼此上或到彼此上相互能够连接。此外能够进一步简化对所述电池模块壳体的装配。此外能够缩短装配时间。此外能够减少需要的工具的数量。在所述夹固、夹紧、粘接、推移、焊接或者插接时能够省去甚至螺丝和螺丝刀如螺丝起子和旋拧过程，所述旋拧过程会需要非常多时间以用于旋入所述螺丝。在焊接时、尤其在焊接合成材料时能够应用下述这样的工艺，所述工艺例如在包装技术中使用。由此能够省去开发专门的工艺。有利的是，所述模块板能够构造成抽屉状，并且所述模块体能够包括导轨，所述导轨用于容纳所述模块板。由此能够提高连接的稳定性。此外能够降低例如夹子、夹紧件和/或螺丝的机械负载。有利的是，所述电池模块壳体此外能够包括接头元件、例如接头软管连接件（Anschlussolive），所述接头元件分别能够与所述开口以传递介质的方式连接，以用于将所述电池模块壳体的通道与另一电池模块壳体的通道或者调温系统以传递介质的方式连接起来。由此能够针对相应的使用目的而灵活地并且简单地适配所述电池模块壳体。此外所述接头元件能够以与所述开口通过夹固、夹紧、粘接、旋拧、推移、焊接如摩擦焊接或超声焊接、或者插接能够连接的方式来构造。由此能够简化对所述接头元件的装配。有利的是，所述电池模块壳体此外能够包括多个密封元件，所述多个密封元件布置在所述多个接头孔口中，以用于在将所述电接头（单池端子）从所述电池模块壳体中相应地引出之后密封所述多个腔室。由此能够防止颗粒例如尘垢颗粒进入到所述电池模块中。由此能够达到例如保护等级IP6（灰尘密封）。所述多个密封元件此外能够通过喷注（Anspritzen）到所述模块体处来构造。由此能够简化所述模块体的制造和所述多个电池单池的引入。其中，所述多个密封元件此外能够包括合成材料例如聚合物合成材料、热塑性的或弹性体的聚合物合成材料、热塑性弹性体（线性的弹性体，TPE）或者基于氨基甲酸酯的热塑性弹性体（TPE-U本文档来自技高网...

【技术保护点】
电池模块壳体，其特征在于：‑由不导电的材料制成的模块体（200），所述模块体包括：‑‑多个敞开的腔室（2501、……2503），所述多个敞开的腔室布置在一个平面中，以用于容纳多个电池单池（1001、……1003），所述多个电池单池分别包括电接头（1301、……1303；1351、……1353），其中所述多个腔室（2501、……2503）中的每个腔室（2501、……2503）构造用于引入所述多个电池单池（1001、……1003）中的一个电池单池（1001、……1003），‑‑多个接头孔口（2601、……2603），所述多个接头孔口在所述多个腔室（2501、……2503）中以与所述电接头（1301、……1303；1351、……1353）对应的方式布置和构造，以用于在相应地引入所述多个电池单池（1001、……1003）中的一个电池单池（1001、……1003）时将所述电接头（1301、……1303；1351、……1353）从所述电池模块壳体中引出，其中所述模块体（200）以下述方式构造：所述多个腔室（2501、……2503）能够借助第一片结构（300）封闭；以及‑由不导电的材料制成的模块板（400），所述模块板包括：‑‑敞开的通道（450），所述敞开的通道构造在所述模块板（400）的主平面中，以用于容纳调温介质，所述调温介质用于调节所述多个电池单池（1001、……1003）的温度，‑‑开口（4601、4602），所述开口分别与所述通道（450）以传递介质的方式连接，以用于输入或者排出所述调温介质，其中所述模块板（400）以下述方式构造：所述通道（450）能够借助第二片结构（500）封闭；其中所述模块体（200）和所述模块板（400）以能够以下述方式相互连接的方式构造：所述调温介质能够穿过所述第一片结构（300）和所述第二片结构（500）来调节所述多个电池单池（1001、……1003）的温度。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.25 DE 102014212181.71.电池模块壳体，其特征在于：-由不导电的材料制成的模块体（200），所述模块体包括：--多个敞开的腔室（2501、……2503），所述多个敞开的腔室布置在一个平面中，以用于容纳多个电池单池（1001、……1003），所述多个电池单池分别包括电接头（1301、……1303；1351、……1353），其中所述多个腔室（2501、……2503）中的每个腔室（2501、……2503）构造用于引入所述多个电池单池（1001、……1003）中的一个电池单池（1001、……1003），--多个接头孔口（2601、……2603），所述多个接头孔口在所述多个腔室（2501、……2503）中以与所述电接头（1301、……1303；1351、……1353）对应的方式布置和构造，以用于在相应地引入所述多个电池单池（1001、……1003）中的一个电池单池（1001、……1003）时将所述电接头（1301、……1303；1351、……1353）从所述电池模块壳体中引出，其中所述模块体（200）以下述方式构造：所述多个腔室（2501、……2503）能够借助第一片结构（300）封闭；以及-由不导电的材料制成的模块板（400），所述模块板包括：--敞开的通道（450），所述敞开的通道构造在所述模块板（400）的主平面中，以用于容纳调温介质，所述调温介质用于调节所述多个电池单池（1001、……1003）的温度，--开口（4601、4602），所述开口分别与所述通道（450）以传递介质的方式连接，以用于输入或者排出所述调温介质，其中所述模块板（400）以下述方式构造：所述通道（450）能够借助第二片结构（500）封闭；其中所述模块体（200）和所述模块板（400）以能够以下述方式相互连接的方式构造：所述调温介质能够穿过所述第一片结构（300）和所述第二片结构（500）来调节所述多个电池单池（1001、……1003）的温度。2.按权利要求1所述的电池模块壳体，其中：-所述模块体（200）的材料和所述模块板（400）的材料类似或者相同；-所述模块体（200）的材料或所述模块板（400）的材料包括合成材料：聚合物合成材料、热塑性的或热固性的聚合物合成材料、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚氨酯或者聚对苯二甲酸乙二醇酯；-所述模块体（200）或所述模块板（400）通过铸造或者注塑来构造；或者-所述模块体（200）和所述模块板（400）能够通过夹固、夹紧、粘接、推移、旋拧、焊接如摩擦焊接或超声焊接、或者插接在彼此上或到彼此上来相互连接，--其中所述模块板（400）能够构造成抽屉状，并且所述模块体（200）能够包括导轨，所述导轨用于容纳所述模块板（400）。3.按权利要求1或2所述的电池模块壳体，此外包括：-接头元件（4701、4702）或者接头软管连接件，所述接头元件或者接头软管连接件分别能够与所述开口（4601、4602）以传递介质的方式连接，以用于将所述电池模块壳体的通道（450）与另一电池模块壳体的通道或者调温系统以传递介质的方式连接起来，--其中所述接头元件（4701、4702）能够以与所述开口（4601、4602）通过夹固、夹紧、粘接、旋拧、推移、焊接如摩擦焊接或超声焊接、或者插接能够连接的方式构造；-多个密封元件（7001、……7003），所述多个密封元件布置在所述多个接头孔口（2601、……2603）中，以用于在将所述电接头（1301、……1303；1351、……1353）从所述电池模块壳体中相应地引出之后密封所述多个腔室（2501、……2503），--其中所述多个密封元件（7001、……7003）能够通过喷注到所述模块体（200）处来构造，或者--其中所述多个密封元件（7001、……7003）能够包括合成材料：聚合物合成材料、热塑性的或弹性体的聚合物合成材料、热塑性弹性体或者基于氨基甲酸酯的热塑性弹性体；或者-固定元件：卡口式连接件、夹子、销、夹紧件、卡锁连接件、卡锁臂（2251、2252、2352）或者螺丝，--其...

【专利技术属性】
技术研发人员：S本茨，N耶尔格，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE