电池单元组装件、电池单元子模块、能量储存模块及其组装方法技术

一种电池单元组装件(1)，包括：电池单元框架(20)，在该电池单元框架中集成有汇流条(22i，22ii)和热板(24)；锂离子袋式电池单元(10)，该锂离子袋式电池单元包括第一面和与该第一面相对的第二面，其中该袋式电池单元(10)进一步包括布置在该袋式电池单元(10)顶端处的正极电池单元端子和负极电池单元端子(12i，12ii)；以及压缩元件(30)，其中该电池单元框架(20)被配置为在由该热板(24)和该电池单元框架(20)限定的空间中接纳并容纳该袋式电池单元(10)和该压缩元件(30)。

Battery unit assembly, battery unit sub module, energy storage module and assembly method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电池单元组装件、电池单元子模块、能量储存模块及其组装方法本公开总体上涉及能量储存电池单元和能量储存模块领域，具体地涉及锂离子启动机电池。更具体地，本公开涉及可以在车辆环境以及其他能量储存/消耗应用中使用的锂离子电池单元组装件。此外，本公开涉及相应地制造/组装这种电池单元组装件、电池单元子模块和能量储存模块的方法。本部分旨在向读者介绍可能与本公开的下文所描述和/或要求保护的各种方面相关的现有技术的各个方面。相信此讨论有助于给读者提供背景信息以促进更好地理解本公开的各种方面。相应地，应当理解，这些陈述应以此角度进行解读而非对现有技术的承认。车辆通常是指使用一个或多个电池系统以便为其提供启动动力和/或运动动力的至少一部分的任何交通器具。车辆可以是指发动机供以动力的车辆和/或电供以动力的车辆，例如飞行器、船舶、有轨车辆或优选为街道车辆。街道车辆可以尤其指汽车、卡车、巴士或休闲车。在车辆中，使用不同类型的电池，例如(特别用于电动车辆或混合动力电动车辆的)牵引电池和启动机电池。在汽车应用中，启动机电池用于提供启动车辆所需的必要能量/功率。更详细地，启动机电池通常是指电池或能量储存模块，该电池或能量储存模块提供在启动车辆时所需和/或向车辆-内部电气系统(例如，灯、泵、点火和/或警报系统)提供电力所需的能量/功率的至少一部分、优选为全部能量/功率。常规地，将12伏(V)铅酸电池用作车辆的启动机电池。然而，铅酸电池特别由于其低能量密度而具有相当重的重量。恰恰相反，锂离子能量储存模块以其高能量密度而被知晓。另外，与常规铅酸电池相比，锂离子能量储存模块例如具有更长的使用寿命、更少的自放电、改进的快速充电能力和更短的维修间隔期。然而，锂离子化学过程具有与常规铅酸电池不同的需要和需求。随着电池技术发展，需要提供改进的电源、特别是用于车辆的能量储存模块。例如，锂离子电池或电池单元趋向于非常易于发热或过热，这可能对能量储存模块的部件产生负面影响。而且，锂离子电池或电池单元趋向于对各个电池单元或电池的过度充电和深度放电非常敏感。因此，本申请的目的是提供一种电池单元组装件、电池单元子模块以及能量储存模块，它们克服了常规系统的缺点，并且同时易于制造、经济且通用，并且可以容易地进行适配和组装，同时满足由锂离子电池化学过程提出的特定要求。进一步的目的是提供一种以容易、灵活且成本有效的方式组装这种能量储存模块的方法。这些目的通过根据独立权利要求的电池单元组装件、电池单元子模块、能量储存模块及其组装方法来解决。从属权利要求限定了有利的实施例。更详细地，所述目的通过一种包括电池单元框架的电池单元组装件来解决，在该电池单元框架中集成有汇流条和热板。电池单元组装件进一步包括：锂离子袋式电池单元，该锂离子袋式电池单元包括第一面和与该第一面相对的第二面，其中该袋式电池单元进一步包括布置在该袋式电池单元顶端处的正极电池单元端子和负极电池单元端子；以及压缩元件，其中该电池单元框架被配置为在由该热板和该电池单元框架限定的空间中接纳并容纳该袋式电池单元和该压缩元件。本专利技术提出形成电池单元组装件，以使得锂离子袋式电池单元和压缩元件被接纳在由电池单元框架和集成的热元件限定的空间中，实现了电池单元组装件的特别紧凑的设计，这可以容易地实现并且只用很少的标准部件。此外，通过锂离子袋式电池单元与热板之间的(相当)大的接触表面，能够以可靠的方式确保对电池单元组装件的热管理。根据另一方面，汇流条和热板可以被模内成型在电池单元框架中，该电池单元框架优选地由聚合材料制成，由此增加了电池单元框架-汇流条-热板布置的稳定性，并提供了一种在电池单元框架中布置汇流条和热板的容易且精确的方法。根据另一方面，该热板的底部部分可以延伸穿过该电池单元框架的底壁，其中该热板的底部部分优选地被配置为接触热管理特征。这确保了电池单元框架的结构完整性，也加强了对电池单元组装件的热管理。根据另一方面，该袋式电池单元的电池单元端子可以被预弯曲以便接触汇流条。由此，可以以容易且成本有效的方式确保导电。根据另一方面，该袋式电池单元可以通过有衬式或无衬式粘合剂层而被固定到热板，该粘合剂层至少部分地被施加在该热板上，优选地是胶层。因此，该袋式电池单元能够以简单的方式被牢固地布置。根据另一方面，该压缩元件可以包括至少一个泡沫层。根据另一方面，该电池单元框架可以包括几何特征以支撑所述电池单元端子的适当放置。在实施例中，所述几何特征可以包括凹部，所述凹部包括与该袋式电池单元的电池单元端子对应的形状。由此，简化了该袋式电池单元在框架中的布置和定位。根据另一方面，汇流条可以进一步包括Cu汇流条以联接到该袋式电池单元的负极端子，以及Al汇流条以联接到该袋式电池单元的正极端子。根据另一方面，电池单元端子可以被焊接到汇流条，优选地被激光焊接到汇流条。由此，通过紧密接触而增强了电池单元端子与汇流条之间的导电性。此外，本申请的目的通过根据权利要求11的电池单元子模块来解决，该电池单元子模块包括如上所述的至少两个电池单元组装件、具体地如上所述的三个电池单元组装件，其中所述至少两个电池单元组装件被堆叠以使得第一电池单元组装件的热板接触相邻电池单元组装件的压缩元件，并且以使得每个电池单元组装件的电池单元端子被布置在该电池单元子模块的第一侧上。根据另一方面，该电池单元子模块包括三个电池单元组装件。此外，提供了一种能量储存模块，该能量储存模块包括具有热管理特征的壳体，以及布置在该壳体中的如上所述的多个电池单元子模块，其中该壳体包括多个空腔，每个空腔被配置为接纳所述多个电池单元子模块中的相应一个，空腔由该壳体的至少一个壁和该壳体的内部隔板或者由该壳体的至少两个内部隔板限定。本专利技术提出形成多个电池单元子模块的能量储存模块，实现了高度通用的产品，每个电池单元子模块包括两个或更多个电池单元组装件。更详细地，通过提供具有相应数量的电池单元组装件的对应量的电池单元子模块，可以容易地且成本有效地适配能量储存模块的期望品质(例如，总电压、总容量、能量密度等)。根据另一方面，相邻的两个电池单元子模块的(对准的)汇流条通过双金属板而相互连接，以使得所述相邻的两个电池单元子模块串联地电连接，其中每个电池单元子模块的相应电池单元组装件同时彼此并联地电连接。由此，提供了一种电连接相应电池单元子模块和电池单元组装件的简单方式。根据另一方面，该双金属板包括Cu部分以便与该负极端子的Cu汇流条连接，以及Al部分以便与该正极端子的Al汇流条连接。因此，简化了双金属板的部分焊接到相应的正极汇流条和负极汇流条，由此导致更好的电连接性和降低的制造成本。根据另一方面，能量储存模块可以进一步包括感测线，以便测量电池单元组装件的电压，和/或多个电池单元子模块中的一个或多个电池单元子模块的电压。因此，可以监测电池单元组装件和/或电池单元子模块的操作，并且可以更容易地检测出缺陷或故障。根据另一方面，该感测线进一步包括集成在该感测线中的至少一个温度传感器，因为例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池单元组装件(1)，包括：/n-电池单元框架(20)，其中汇流条(22i，22ii)和热板(24)被集成到所述电池单元框架(20)中；/n-锂离子袋式电池单元(10)，所述锂离子袋式电池单元包括第一面和与所述第一面相对的第二面，其中所述袋式电池单元(10)进一步包括布置在所述袋式电池单元(10)顶端处的正极电池单元端子和负极电池单元端子(12i，12ii)；以及/n-压缩元件(30)，/n其中所述电池单元框架(20)被配置为在由所述热板(24)和所述电池单元框架(20)限定的空间中接纳并容纳所述袋式电池单元(10)和所述压缩元件(30)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170601 US 62/513,6001.一种电池单元组装件(1)，包括：
-电池单元框架(20)，其中汇流条(22i，22ii)和热板(24)被集成到所述电池单元框架(20)中；
-锂离子袋式电池单元(10)，所述锂离子袋式电池单元包括第一面和与所述第一面相对的第二面，其中所述袋式电池单元(10)进一步包括布置在所述袋式电池单元(10)顶端处的正极电池单元端子和负极电池单元端子(12i，12ii)；以及
-压缩元件(30)，
其中所述电池单元框架(20)被配置为在由所述热板(24)和所述电池单元框架(20)限定的空间中接纳并容纳所述袋式电池单元(10)和所述压缩元件(30)。


2.根据权利要求1所述的电池单元组装件(1)，
其中所述汇流条(22i，22ii)和所述热板(24)被模内成型在所述电池单元框架(20)中，所述电池单元框架优选地由聚合材料制成。


3.根据权利要求1或2所述的电池单元组装件(1)，
其中所述热板(24)的底部部分(24ii)延伸穿过所述电池单元框架(20)的底壁，其中所述热板(24)的所述底部部分(24ii)优选地被配置为接触热管理特征(50i)。


4.根据权利要求1至3之一所述的电池单元组装件(1)，
其中所述袋式电池单元(10)的所述电池单元端子(12i，12ii)被预弯曲以便接触所述汇流条(22i，22ii)。


5.根据权利要求1至4之一所述的电池单元组装件(1)，
其中所述袋式电池单元(10)通过有衬式或无衬式粘合剂层(40)而被固定到所述热板(24)，所述粘合剂层至少部分地被施加在所述热板(24)上，优选地是胶层。


6.根据权利要求1至5之一所述的电池单元组装件(1)，
其中所述压缩元件(30)包括至少一个泡沫层。


7.根据权利要求1至6之一所述的电池单元组装件(1)，
其中所述电池单元框架(20)包括几何特征以支撑所述电池单元端子(12i，12ii)的适当放置。


8.根据权利要求7所述的电池单元组装件(1)，
其中所述几何特征包括凹部，所述凹部包括与所述袋式电池单元(10)的所述电池单元端子(12i，12ii)对应的形状。


9.根据权利要求1至8之一所述的电池单元组装件(1)，
其中所述汇流条(22i，22ii)包括Cu汇流条(22ii)以联接到所述袋式电池单元(10)的负极端子(12ii)和Al汇流条(22i)以联接到所述袋式电池单元(10)的正极端子(12i)。


10.根据权利要求1至9之一所述的电池单元组装件(1)，
其中所述电池单元端子(12i，12ii)被焊接到所述汇流条(22i，22ii)，优选地被激光焊接到所述汇流条(22i，22ii)。


11.一种电池单元子模块(100)，包括根据权利要求1至10之一所述的至少两个电池单元组装件(1)，具体地三个电池单元组装件(1)，
其中所述至少两个电池单元组装件(1)被堆叠以使得第一电池单元组装件(1)的所述热板(24)与相邻电池单元组装件(1)的所述压缩元件(30)接触，并且使得每个电池单元组装件(1)的所述电池单元端子(12i，12ii)被布置在所述电池单元子模块(100)的第一侧上。


12.根据权利要求11所述的电池单元子模块(10...

【专利技术属性】
技术研发人员：约尔格·比克霍茨，马可·詹森，马丁·维格曼，亨宁·艾瑟曼，拉尔夫·约斯维奇，本杰明·施瓦兹恩，
申请(专利权)人：柯锐世先进解决方案有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE