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具有冷却装置的电池模块和用于制造电池模块的方法制造方法及图纸

技术编号:40202391 阅读:11 留言:0更新日期:2024-02-02 22:15
本发明专利技术涉及一种具有冷却装置(18)的电池模块(10),电池模块具有沿第一方向(x)并排布置的多个电芯(14、14a、14b),其中,冷却装置(18)具有至少一个冷却单元(16),该冷却单元布置在沿第一方向(x)相邻布置的至少一个第一和第二电芯(14、14a、14b)之间,其中,冷却单元(16)具有第一壁(22)和第二壁(24)以及可被冷却剂流过的第一间隙(28),该第一间隙在第一方向(x)上由第一壁(22)和第二壁(24)界定。在此,第一壁(22)由第一材料形成,第二壁(24)由与第一材料不同的第二材料形成,其中,第一材料具有比第二材料高的热导率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有冷却装置的电池模块,其中,电池模块具有沿第一方向并排布置的多个电芯,其中,冷却装置具有至少一个冷却单元,其布置在多个电芯中的沿第一方向相邻布置的至少一个第一和第二电芯之间,其中,冷却单元具有第一壁和第二壁以及可被冷却剂流过的第一间隙,该第一间隙在第一方向上布置在第一壁与第二壁之间,该第一间隙沿第一方向由第一壁界定,逆着第一方向由第二壁界定。此外,本专利技术还涉及一种用于制造电池模块的方法。


技术介绍

1、通常,电池模块的电芯布置在冷却板上,以便在运行中冷却电芯。为了在此使电芯与冷却板热耦合,可以使用所谓的缝隙填充物。此外,在电芯之间经常使用电芯分隔元件。该电芯分隔元件可以承担不同的功能,并且例如使电芯彼此电绝缘和热绝缘。由此,电芯分隔元件防止电芯间的热传递。该功能在所谓的热失控、即电芯热失控的情况下是有利的,以便保护相邻电芯免受该热负载的影响。目标在此是,避免所谓的热传播、即热蔓延,并且因此避免所有电芯的热失控。此外,由多个电芯构成的复合体通常被预紧。由此防止电芯复合体在电芯通常鼓起的使用寿命期间的膨胀或过度膨胀。

2、缝隙填充物导致高的材料成本以及在生产和客户服务中的成本。电芯分隔元件同样也是电池中的成本增加因素。

3、de 10 2014 217 188 a1描述了一种电池模块,该电池模块具有两个或更多个堆叠的电芯和用于固定相应的电芯以形成电池堆的筒。所述筒中的每个包括与电芯接触的冷却片,其中,冷却片具有两个彼此间隔开的冷却板,以便限定冷却剂流动通道。

4、由此可以在电芯之间提供冷却,其中,然而电芯也经由筒又非常好地热耦合,这在电芯之一的热传播的情况下是不利的。

5、jp 2021-098308 a描述了一种多层板,该多层板布置在多个热源之间并且可以从热源引出热量。该板在此包括橡胶层,在橡胶层上,在两侧施加热绝缘层,并且在热绝缘层上又施加作为最外面的层的导热层。热量可以通过导热层从热源引出,而热绝缘层将热源彼此隔离。散热在此特别通过布置在该结构的下侧的冷却装置进行。该散热非常耗费结构空间地设计。此外,对于在电芯之间布置热绝缘的电芯分隔元件的迄今为止的方案,通过热源之间的附加的导热层提供热源之间的更好的热耦合,这在热失控的情况下尽管存在所设置的热绝缘层,但仍具有负面影响。

6、此外,de 10 2017 130 068 a1描述了一种电池元件,在电池元件中,除了电芯以外,还集成有具有腔的多腔空心型材形式的导热元件。被调温的多腔空心型材在此与电芯以平面方式接触,其中,电池元件的电极堆被外部的电绝缘件包围,该电绝缘件由外部的膜形成或由该膜和多腔空心型材的热塑性塑料涂层形成。

7、由此,具有集成的导热元件的电芯的制造被设计得明显更昂贵和复杂。此外,由此在电芯之间不提供热绝缘。


技术实现思路

1、因此,本专利技术的目的是,提供一种电池模块和方法,其能够实现对由电池模块包括的电芯的尽可能有效的冷却,并且同时能够实现在电芯之间的尽可能好的热绝缘。

2、该目的通过具有根据相应的独立权利要求的特征的电池模块和方法来实现。本专利技术的有利的设计方案是从属权利要求、说明书和附图的主题。

3、根据本专利技术的电池模块包括冷却装置和沿第一方向并排布置的多个电芯,其中,冷却装置具有至少一个冷却单元,该冷却单元布置在多个电芯中的沿第一方向相邻布置的至少一个第一和第二电芯之间,其中,冷却单元具有第一壁和第二壁以及可被冷却剂流过的第一间隙,该第一间隙在第一方向上布置在第一壁与第二壁之间,该第一间隙沿第一方向由第一壁界定,逆着第一方向由第二壁界定。在此,第一壁由第一材料形成,第二壁由与第一材料不同的第二材料形成,其中,第一材料具有比第二材料高的热导率。

4、由此,可以有利地在第一和第二电芯之间提供冷却,通过该冷却可以有利地冷却两个电芯中的至少一个电芯,而同时也可以在两个电芯之间提供、即通过第二壁提供热绝缘,第二壁由具有比第一壁低得多的热导率的材料形成。通过将当前由第一壁和第二壁提供的热绝缘元件和导热元件组合在一起,冷却单元因此附加地得到电芯分隔元件的功能。通过将这种冷却单元安装在两个电芯之间,特别是代替电芯分隔元件,还确保了冷却单元与邻接的电芯之间的机械接触,从而可以省去附加的缝隙填充物或热界面材料。然而特别有利的是,在热失控的情况下,冷却单元还在电芯之间提供附加的“冷壁”。换言之,第一和第二电芯不仅通过由热导率较差的材料制成的第二壁彼此热绝缘,而且还附加地通过位于第一和第二壁之间的可选地可被冷却剂流过的间隙彼此热绝缘,并且在两种情况下都非常好地热绝缘,即不仅在间隙没有被冷却剂流过的情况下,通过位于间隙中的空气或气体层彼此热绝缘,而且也在间隙被冷却剂流过的情况下,通过冷的流过间隙的冷却剂彼此热绝缘。因此,这有利地允许,在电芯之间提供冷却、特别是主动冷却,并且附加地也明显增加电芯之间的热绝缘。

5、电芯例如可以是棱柱形的电芯、软包电芯或圆形电芯。尤其是形成为软包电芯或圆形电池是特别有利的,因为冷却单元由此可以平面地构造,并且因此可以特别简单地集成在电芯之间。此外,电芯例如可以是锂离子电芯。在此,电芯也可以沿第一方向相互夹紧。换言之,夹紧力可以例如通过夹紧框架沿第一方向或逆着第一方向施加到电芯上,该夹紧框架环绕多个沿第一方向并排布置的电芯的电芯堆。这是特别有利的,因为这促进了冷却单元和与其邻接的电芯之间的接触。由此,在冷却单元和邻接的两个电芯之间没有产生或几乎没有产生空隙。因此,也可以省去冷却单元和相应邻接的电芯之间的附加的缝隙填充物。然而,仍然可想到的是,在第一和/或第二电芯与冷却单元之间设置这样的缝隙填充物、即热界面材料。

6、电芯此外可以具有垂直于第一方向的长度和宽度,即例如沿第二方向的长度和沿第三方向的宽度,其中,第二方向和第三方向相互垂直并且垂直于第一方向。冷却单元相应也可以在垂直于第一方向的方向上具有长度和宽度,其可以至少近似相当于电芯的长度和宽度。由此可以在邻接的电芯的面对冷却单元的整个电芯表面上,在电芯之间提供冷却和热绝缘。

7、由于第一材料在此具有比第二材料高的热导率,因此在此优选理解为,第一材料具有比第二材料高至少一个数量级的热导率、即高至少10倍的热导率、优选高至少100倍的热导率。因此,第二材料优选是热绝缘良好的材料,而第一材料是尽可能好地导热的。

8、在本专利技术的一个非常有利的设计方案中,第一材料大部分或完全是金属材料、特别是铝,而第二材料至少大部分或完全是塑料。通过金属特别可以提供非常高的热导率,使得金属特别好地适用于形成和提供第一壁。相反,塑料通常具有相对低的热导率,使得塑料特别好地适用于提供第二壁。由铝形成的第一壁的设计是特别有利的,因为铝具有非常高的热导率,并且同时也是特别轻的。形成第二壁的塑料此外也可以是纤维增强的塑料。增强纤维在此不一定必须由塑料制成,而是例如由玻璃或碳制成。

9、在本专利技术的另一个非常有利的设计方案中,冷却单元具有面对第一电芯本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种具有冷却装置(18)的电池模块(10),

2.根据权利要求1所述的电池模块(10),

3.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块(10),

4.根据权利要求3所述的电池模块(10),

5.根据权利要求1至3中任一项所述的电池模块(10),

6.根据权利要求5所述的电池模块(10),

7.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块(10),

8.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块(10),

9.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块(10),

10.一种用于制造电池模块(10)的方法,所述方法包括以下步骤:

【技术特征摘要】

1.一种具有冷却装置(18)的电池模块(10),

2.根据权利要求1所述的电池模块(10),

3.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块(10),

4.根据权利要求3所述的电池模块(10),

5.根据权利要求1至3中任一项所述的电池模块(10),

6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员:胡文锟
申请(专利权)人:奥迪股份公司
类型:发明
国别省市:

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