本发明专利技术涉及用于机动车电池的电池单体模块，其包括：用于存储电能的电池单体(10)的堆叠；以及模块框架(20)，其以压力加载电池单体的堆叠，模块框架具有设置在电池单体的堆叠的第一端侧上的第一压板(21)和设置在电池单体的堆叠的第二端侧上的第二压板(22)；以及第一侧壁(23)和第二侧壁(24)，其分别与第一压板和第二压板通过焊缝(25)连接成围绕电池单体的堆叠环绕的模块框架(20)。侧壁作为型材构成，其包括具有第一壁厚的第一成型区段(A1)和至少一个具有大于第一壁厚的第二壁厚的第二成型区段(A2)，并且焊缝的缝厚度在第二成型区段的区域中至少与在第一成型区段的区域中一样大或比在第一成型区段的区域中大。大或比在第一成型区段的区域中大。大或比在第一成型区段的区域中大。
【技术实现步骤摘要】
电池单体模块和用于制造电池单体模块的方法
[0001]本专利技术涉及一种电池单体模块、尤其是用于能电动驱动的机动车的电池单体模块和一种用于制造电池单体模块的方法。
技术介绍
[0002]在能电动驱动的机动车、尤其是电动车、混合动力车辆和插电式(Plug
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in)混合动力车辆中，通常使用高电压存储器系统，以便可以为机动车的电动驱动设备提供电能。这样的高电压存储器系统通常具有多个相互电连接的子单元、所谓的电池模块，所述子单元分别具有多个相互电连接的以二次电池形式的电存储单元并且与另外的构件共同设置在高电压存储器壳体中。
[0003]这样的电池模块的电存储单体可以组合成单体堆，所述单体堆夹紧在模块框架的两个压板之间，由此，电存储单体相互夹紧。模块框架可以附加地用于将电池模块固定在支承结构或高电压存储器壳体上
[0004]同类的模块框架例如由文献DE 10 2019 110 536 A1已知。模块框架具有两个彼此对置的压板，所述压板通过两个侧壁相互连接。侧壁作为拉杆起作用，通过所述拉杆，所述压板相互拉紧。以这种方式，可以由模块框架特别好地将压力施加到电池单体的堆叠上，所述压力用于将电池单体沿堆叠方向挤压在一起。模块框架的侧壁与压板通过相应的焊缝连接，所述焊缝作为角焊缝在激光焊接方法中制造。
[0005]在运行中，电池模块经受通过充电和放电以及通过温度梯度的周期负载，其导致在电池模块中的长度变化和到模块框架上的附加的力。这些周期的长度变化在运行中与单体模块的长度的由使用时间决定的增加相叠加。所有伸展一起引起向模块框架作用的力，所述力也称为膨胀力(swelling force)。阻止所述模块框架的失效是重要的。
技术实现思路
[0006]在该背景下，本专利技术的任务是给出一种改进的模块框架，利用所述模块框架尤其是可以接收高的膨胀力，以及给出一种用于制造模块框架的方法。
[0007]该任务通过按照权利要求1所述的模块框架和按照权利要求6所述的方法解决。其他的有利的设计由从属权利要求和后续的说明得出。
[0008]给出一种用于机动车电池的电池单体模块，该电池单体模块包括用于存储电能的电池单体的堆叠以及模块框架，所述模块框架以压力加载所述电池单体的堆叠。模块框架具有设置在电池单体的堆叠的第一端侧上的第一压板和设置在电池单体的堆叠的第二端侧上的第二压板。此外，模块框架具有第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁和第二侧壁分别与第一压板和第二压板通过焊缝连接成围绕电池单体的堆叠环绕的模块框架。侧壁在此作为将压板拉紧的拉杆起作用。
[0009]按照本专利技术，所述侧壁作为型材构成，所述型材包括具有第一壁厚的第一成型区段和至少一个具有大于第一壁厚的第二壁厚的第二成型区段。每个焊缝这样构成，使得焊
缝的缝厚度在第二成型区段的区域中至少与在第一成型区段的区域中一样大或者比在第一成型区段的区域中大。在第二壁厚的区域中，可传递更高的膨胀力，由此实现整个模块框架的较高的稳定性。本专利技术尤其是能够实现模块框架的符合负载的结构并且提供用于节省材料和结构空间的附加的潜力。
[0010]在一种优选的设计中设置，电池单体以其上侧相对于侧壁的上边缘伸出并且第二成型区段构成在侧壁的上部区域中。优选地，电池单体以数毫米或还进一步地相对于侧壁的上边缘伸出。同样如侧壁那样，压板也可以不延伸直到电池单体的上侧。通过模块框架在电池单体的上侧之前结束，可以增大直至电池触点的空气腔。该设计能够实现毫无问题地维持在电池模块中的空气间隙和爬电距离。然而，结合侧壁作为型材的设计和如上所述适配的焊缝几何结构，可以给出高度稳定的模块框架，所述模块框架可以接收高的膨胀力。通过增大壁厚实现的加强可以在这里针对性地设置在最大地出现的膨胀力的区域中。在该意义中，上部区域尤其是理解为侧壁的上部的半部和优选侧壁的上部的30％或上部的20％。在另一种设计中可设想，侧壁的壁厚楔形地向上增大。
[0011]有利地，在一种设计中还可以将用于将电池模块固定在高压存储器壳体中的固定装置集成到型材中。该设计能通过侧壁的型材结构方式实现并且提供制造成本低和装配简化的优点。
[0012]优选地，压板和侧壁作为铝
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挤压型材构成。
[0013]在另一方面，给出用于制造用于机动车的电池单体模块的方法。所述方法包含步骤：
[0014]提供多个用于存储电能的电池单体，
[0015]提供第一压板和第二压板，将电池单体以堆叠设置在第一压板和第二压板之间并且将压板相互压紧，其中，电池单体的堆叠夹紧在第一和第二压板之间，
[0016]提供第一侧壁和第二侧壁，在电池单体的堆叠的第一侧上将第一侧壁与第一压板和第二压板焊接并且在电池单体的堆叠的第二侧上将第二侧壁与第一压板和第二压板焊接。
[0017]侧壁分别作为型材构成并且在第一成型区段中具有第一壁厚并且在第二成型区段中具有大于第一壁厚的第二壁厚。这样进行焊接，使得相应的焊缝在第一成型区段的区域中具有第一缝厚度并且在第二成型区段的区域中具有第二缝厚度，所述第二缝厚度至少与第一缝厚度一样大或大于第一缝厚度。
[0018]为了在电池模块的制造期间确保到模块框架中的特别小的能量输入，在一种设计中通过借助填充焊丝的激光束焊接进行侧壁与压板的焊接。为此，可以优选使用机器人引导的、触式激光焊接装置。这样的激光焊接装置例如具有包括焊接光学系统的焊接机头，利用所述焊接光学系统，激光束可以指向到构件上，以及在焊接机头上固定的送丝设备，利用所述送丝设备，填充焊丝可以输送到熔池中。在触式系统中，填充焊丝同时用于控制焊接位置。焊接机头装配在工业机器人上，所述工业机器人设计用于将所述焊接机头沿焊接方向引导通过所述构件。通过在激光束焊接时的热影响区的小的宽度，在模块框架制造期间的电池单体的热负载可以减少到最小值。在该设计中，焊缝因此作为激光焊缝并且优选作为角焊缝构成。所述角焊缝能够实现在压板和侧壁之间的相对大的连接横截面，由此实现模块框架的大的强度。通过使用填充焊丝，附加地产生用于通过借助填充焊丝引入附加的合
金元素的强度提高的可行性。
[0019]由于侧壁的型材几何结构，在具有增大的壁厚的第二侧壁区段中，更多热量从过程区中导出，这将导致减少的连接横截面。为了对此抑制并且取得不变的缝厚度或相对于第一侧壁区段的缝厚度还增大的缝厚度，在焊接期间使单个、多个或所有激光焊接参数变化。
[0020]在一种优选的设计中，作为激光焊接参数尤其是使激光束的激光束功率、送丝速度、焊接速度和/或焦点位置变化。在这里在一种设计中证实为特别有利的是，不仅射束的激光束功率、送丝速度、焊接速度而且其焦点位置变化。
[0021]为了取得均匀的焊缝厚度变化走向并且为了膨胀力的优化的传递，在一种设计中证实为有利的是，在第一成型区段的区域中以第一激光功率和/或第一送丝速度焊接，并且在第二成型区段的区域中，激光功率和/或送丝速度提高到最大值，并且斜坡形地进行激光功率和/或送丝速度的适配。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.用于机动车电池的电池单体模块，该电池单体模块具有：用于存储电能的电池单体(10)的堆叠，以及模块框架(20)，所述模块框架以压力加载所述电池单体(10)的堆叠，其中，所述模块框架(20)具有设置在所述电池单体(10)的堆叠的第一端侧上的第一压板(21)和设置在所述电池单体(10)的堆叠的第二端侧上的第二压板(22)，以及第一侧壁(23)和第二侧壁(24)，所述第一侧壁和第二侧壁分别与第一压板(21)和第二压板(22)通过焊缝(25)连接成围绕所述电池单体(10)的堆叠环绕的模块框架(20)，其特征在于，所述侧壁(23、24)作为型材构成，所述型材包括具有第一壁厚的第一成型区段(A1)和至少一个具有大于第一壁厚的第二壁厚的第二成型区段(A2)，并且所述焊缝(25)的缝厚度在第二成型区段(A2)的区域中至少与在第一成型区段(A1)的区域中一样大或者比在第一成型区段(A1)的区域中大。2.按照权利要求1所述的电池单体模块，其中，所述电池单体(10)以其上侧相对于所述侧壁(23、24)的上边缘伸出并且第二成型区段(A2)构成在侧壁(23、24)的上部区域中。3.按照上述权利要求之一所述的电池单体模块，其中，在侧壁(23、24)中还集成有用于将电池模块固定在高压存储器壳体中的固定装置(26)。4.按照上述权利要求之一所述的电池单体模块，其中，所述焊缝(25)作为角焊缝构成。5.按照上述权利要求之一所述的电池单体模块，其中，所述侧壁(23、24)作为铝
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挤压型材构成。6.用于制造用于机动车的电池单体模块的方法，该方法包括步骤：提供多个用于存储电能的电池单体(10)，提供第一压板(21)和第二压板(22)，将所述电池单体(10)以堆叠设置在第一压板(21)和第二压板(22)之间，将所述压板(21、22)相互压紧，所述电池单...
【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：宝马股份公司，
类型：发明
国别省市：
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