用于机动车辆的牵引电池的模块化系统以及机动车辆的制作方法

1.本发明涉及一种根据独立权利要求的前序部分所述的用于机动车辆的牵引电池的模块化系统以及一种机动车辆。


背景技术：

2.从de 10 2017 203 321 a1中已知一种用于机动车辆的牵引电池的模块化系统，该模块化系统具有包括相应的电池单池的多个电池模块。各所述电池模块能够模块化地相互电连接以形成牵引电池的不同变型方案。各所述电池模块分别具有机械接口，借助所述机械接口，电池模块能够固定在机动车辆的底侧面上。


技术实现要素：

3.本发明的任务在于，实现一种用于机动车辆的牵引电池的模块化系统以及一种机动车辆，所述模块化系统以及机动车辆能够借助特别少的不同的电池模块实现对牵引电池中的电能含量进行特别灵活的调节。
4.根据本发明，该任务通过用于机动车辆的牵引电池的具有独立权利要求的特征的模块化系统以及通过具有模块化系统的多个电池模块的具有专利权利要求7的特征的机动车辆解决。本发明的有利的实施方案是从属权利要求和说明书的主题。
5.本发明的第一方面涉及一种用于机动车辆的牵引电池的模块化系统，该模块化系统具有多个电池，这些电池分别包括多个电池单池。所述电池模块能够相互电连接，由此能够提供牵引电池的不同变型方案。为了能够以特别低的成本和特别小的开发投入提供具有特别少的不同的电池模块的模块化系统并且在牵引电池的要调节的储存容量方面实现特别高的灵活性，根据本发明设有两种电池单池类型的彼此具有不同能量含量的电池单池，在两种电池单池类型中分别提供由一个子模块组成的缩放模块和由相连接的三个子模块组成的大模块。这意味着，模块化系统包括四个不同的电池模块。所述模块化系统包括两个大模块，其中，第一大模块借助第一电池单池类型构成并且第二大模块借助第二电池单池类型构成。此外，所述模块化系统包括两个缩放模块，其中，第一缩放模块借助第一电池单池类型构成并且第二缩放模块借助第二电池单池类型构成。为了提供机动车辆的牵引电池，分别将具有相同电池单池类型的模块相互连接。为了调节牵引电池的相应的储存容量，能够将一个或者多个大模块与电池单池类型相同的一个或者多个缩放模块相互连接。尤其是相应的大模块所具有的电池单池的数量是电池单池类型相同的配设的缩放模块的三倍。换言之，同一电池单池类型的每个子模块具有相同数量的电池单池。在大模块中，子模块相互机械连接。大模块的各子模块彼此之间的电连接可能存在或者不存在。所述模块化系统能够实现，借助要提供的特别少的不同的电池模块能够在牵引电池的能量含量方面提供特别多的不同的牵引电池变型方案。
6.在本发明的另外的构造方案中，已表明有利的是，第一电池单池类型的能量含量是第二电池单池类型的能量含量的两倍。例如，第一电池单池类型具有281瓦时的电池容
量，而第二电池单池类型具有562瓦时的能量含量。第一电池单池类型是所谓的双单池，而第二电池单池类型则是所谓的小单池。通过所述电池单池类型的不同的能量含量，能够在相同能量含量的情况下借助不同数量的单池提供不同的电池模块。通过调节牵引电池中的电池单池的相应数量以及通过选择电池单池类型，能够调节相互连接的电池单池串中的相应的电压电平。
7.已表明尤其有利的是，各大模块分别具有相同的能量含量并且各缩放模块分别具有相同的能量含量。在此，如果相应的模块由如下电池单池类型组装而成，即第一电池单池类型所具有的能量含量是第二电池单池类型的两倍，则具有第一电池单池类型的大模块所具有的电池单池是具有第二电池单池类型的大模块的一半。在各缩放模块的能量含量相同的情况下，具有第一电池单池类型的缩放模块所具有的电池单池是具有第二电池单池类型的缩放模块的一半。通过相应地选择所述至少一个大模块与至少一个缩放模块的组合，能够调节要提供的牵引电池的能量含量，其中，通过相应的选择提供所述电池模块的电池单池类型，能够调节牵引电池的电池单池串的相应数量。电池单池串可理解为相互电连接的电池单池。
8.尤其是已表明有利的是，在一个电池单池串中，至少有78个至最多108个电池单池相互连接。由此，能够特别可靠地保持在相应的电池单池串中的预先给定的电压电平。在本发明中，具有第一电池单池类型的第一大模块包括30个电池单池。具有第二电池单池类型的第二大模块包括60个电池单池，具有第一电池单池类型的第一缩放模块包括10个电池单池并且具有第二电池单池类型的第二缩放模块包括20个电池单池。通过模块化系统的不同电池模块的相应组合，能够借助特别少的电池单池串提供牵引电池的期望的能量含量。此外，基于每个电池单池串的至少78个至最多108个电池单池的数量，能够确保在相应的电池单池串中相应地保持电压电平。
9.在本发明的另外的构造方案中，已表明有利的是，在牵引电池中，各子模块能够与大模块的配属性无关地经由模块连接器彼此连接。换言之，经由模块连接器，能够将一个大模块的第一子模块与另外的大模块的或者缩放模块的另外的子模块连接。因此，在牵引电池中，不仅能够仅将各大模块或者各缩放模块相互连接，而且也能够将各个子模块相互连接，由此，能够实现牵引电池的特别高的电路灵活性。
10.为了能够特别有利地借助模块连接器将各子模块彼此连接，规定在大模块上为每个子模块设有单独的电压分接头。经由所述电压分接头，各子模块能够灵活地彼此间连接。大模块中的子模块的相应的单独的电压分接头能够使连接的灵活性不仅能够在相应模块的内部、而且也能够经由各子模块的外部连接实现。
11.此外，本发明涉及一种机动车辆，其具有模块化系统的多个电池模块，如已结合根据本发明的模块化系统所描述的那样。在此，所述机动车辆包括牵引电池，该牵引电池具有所述模块化系统的至少一个电池模块。在此，尤其是规定，牵引电池包括至少一个大模块和一个另外的电池模块，其中，大模块的子模块经由单独的电压分接头与所述另外的电池模块相连接。
12.本发明的另外的特征从权利要求书、附图和后续说明中得出。前面在说明书中所述的特征和特征组合以及下面在后续说明中所述的和/或仅在附图中示出的特征和特征组合不仅能够以分别说明的组合、而且也能够以其它的组合或者单独地使用。
附图说明
13.现在根据一个优选的实施例并参照附图更详细地阐述本发明。附图如下：
14.图1示出机动车辆的车辆底板的示意性透视图以及示意性俯视图，在该车辆底板上能够布置牵引电池，借助牵引电池能够提供电能，借助所述电能又能够驱动机动车辆；
15.图2示出牵引电池的构成为大模块的电池模块的示意性俯视图，其中，所述大模块具有多个子模块，这些子模块中的每个子模块又包括多个电池单池；
16.图3示出一个电池模块的示意性透视图，该电池模块具有两个子模块，其中，每个子模块具有单独的电压分接头，经由所述电压分接头，相应的子模块能够电接触；以及
17.图4示出模块化系统的示意图，该模块化系统具有四个不同的电池模块，从这些电池模块中能够可变化地组装出机动车辆的牵引电池，其方式为，将电池模块布置在机动车辆的车辆底板上。
具体实施方式
18.在图1中示出机动车辆的车辆底板1。在车辆底板1上布置有机动车辆的牵引电池2，借助该牵引电池能够提供用于电驱动机动车辆的电能。牵引电池2的能量含量以及尺寸可与机动车辆的相应需求相匹配。
19.在本发明中，车辆底板1具有台阶部3，该台阶部优选地不保持牵引电池2。车辆底板1具有沿着车辆纵向方向x处于台阶部3前方的第一前部区域4和沿着车辆纵向方向x处于台阶部3后方的第二后部区域5。尤其是，牵引电池2的相应的电池模块不仅布置在车辆底板1的所述前部区域4中，而且也布置在车辆底板的所述后部区域5中。
20.这种类型的电池模块在图2中以俯视图示出。所述电池模块包括多个电池单池，这些电池单池连接成至少一个子模块7。在本发明中，大模块6包括相互机械连接的三个子模块7。在图3中示出大模块6的局部，从而仅示出两个子模块7。为了能够特别优化结构空间地利用车辆底板1上的可用的结构空间，大模块6的宽度a对应于车辆底板1的后部区域5沿着车辆纵向方向x的长度a。大模块6的长度b对应于车辆底板1的前部区域4沿车辆纵向方向x的长度b。因此，大模块6优选地能够以其长度b沿着车辆横向方向y延伸地设置在车辆底板1的后部区域5内并且能够以其长度b沿着车辆纵向方向x延伸地设置在车辆底板1的前部区域4内。在前部区域4中，尤其是多个电池模块能够在车辆底板1的宽度上在车辆横向方向y上并排布置。子模块7的相应高度能够通过要储存到相应的子模块7中的能量含量预先给定。因此，在大模块6的预先给定的长度b和预先给定的宽度a的情况下，能够根据要储存的能量含量所需的体积来确定相应的子模块7的高度。如在图3中能够特别清楚地看到的那样，每个子模块7具有单独的电压分接头8，经由所述电压分接头，同一大模块6的各子模块7能够彼此不相关地与另外的子模块7连接。由此能够在连接牵引电池2的相应的电池模块的情况下实现特别大的灵活性。
21.在图4中示出用于机动车辆的牵引电池2的模块化系统。该模块化系统包括两个大模块6以及两个缩放模块11。各相应的电池模块分别包括多个电池单池。第一电池类型涉及双单池10，而第二电池类型则涉及小单池9。小单池9具有281瓦时的能量含量。双单池10在本发明中具有562瓦时的能量含量。大模块6中的第一大模块包括分别由多个双单池10构成的三个子模块7。第二大模块6包括分别由多个小单池9构成的三个子模块7。缩放模块11分
别包括恰好一个子模块7，其中，第一缩放模块11包括多个双单池10并且第二缩放模块11包括多个小单池9。各大模块6分别具有16.9千瓦时的能量含量。缩放模块11分别具有5.6千瓦时的能量含量。包括双单池10的第一大模块6包括30个电池单池，其中，每个子模块7具有十个电池单池。第一缩放模块11包括十个双单池10，所述双单池组合在一个子模块7中。第二大模块6包括总共60个小单池9，其中，子模块7中的每个子模块包括20个小单池9。第二缩放模块11包括20个小单池9，所述小单池组合在一个子模块7中。因此，相应的双单池10所具有的能量含量是小单池9的两倍。为了能够使各大模块6分别彼此间具有相同的能量含量并且使各缩放模块11分别彼此间具有相同的能量含量，由双单池10构成的第一大模块6所具有的电池单池的数量是由小单池9构成的第二大模块6的一半。为了能够让各缩放模块11具有相同的能量含量，由双单池10构成的第一缩放模块11所具有的电池单池是由小单池9构成的第二缩放模块11的一半。各子模块7能够分别经由电压分接头8通过相应的模块连接器相互连接。
22.此外，在图4中示例性地示出用于机动车辆的由所述模块化系统组装而成的不同的牵引电池2。在此，针对所示出的每种变型方案示出整个牵引电池2的相应的能量含量。此外，针对列出的每种变型方案示出牵引电池2的相应的变型方案包括的电池单池的数量(s)并且相应的电池单池分别组合成多少个电池串(p)。为了能够保持相应的电池单池串中的电压电平，规定在每个电池单池串中，至少有78个电池单池并且最高有108个电池单池相互连接。所示出的牵引电池2的相应的变型方案覆盖从22千瓦时直至101千瓦时的能量含量范围。
23.所描述的模块化系统使得能够借助模块化系统的电池模块提供相应的牵引电池2的特别多的不同的、至少在30千瓦时直至100千瓦时的范围内的、尤其是在20千瓦时直至110千瓦时范围内的能量含量。为了能够实现特别多的成本优势，可将模块变型方案和单池变型方案的数量保持为特别小，其中，模块和电池单池的相应的尺寸可设置得特别大。此外，应当能够借助所述模块化系统以尽可能小的差值示出牵引电池2的特别多的不同的能量含量，所述能量含量也可称为储存容量。
24.为此，模块化系统包括两个大模块6和两个缩放模块11。由此，能够借助所述两种不同的电池单池类型和从中产生的四种模块变型方案将牵引电池2在22千瓦时直至101千瓦时的范围内连接。模块连接器能够让所述连接的灵活性不在相应的电池模块内部或者说不仅仅在相应的电池模块的内部实现，而是也能够经由各子模块7的外部的连接实现。由此能够在可能的储存容量方面实现特别高的灵活性。此外，对于不同的储存容量，只需要特别少的模块变体。为了能够单独连接各子模块7，每个子模块7具有两个电压分接头8，使得各大模块6分别能够具有多达六个电压分接头8。通过使用电池单池类型的不同的单池尺寸以及每个子模块7具有与所阐述的示例不同的电池单池数量，可示出不同于所阐述的示例的缩放差值。所述模块化系统能够实现，借助特别少的具有特别大的电池单池的电池模块能够覆盖牵引电池2的特别多的不同的储存大小。因此，电池单池或者说电池模块如可能的那样大并且如所需的那样小。
25.在整体上，本发明示出了如何能够实现一种优化的用于分级储存装置和单元模块的模块配置。
26.附图标记列表
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车辆底板
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牵引电池
[0029]3ꢀꢀꢀꢀ
台阶部
[0030]4ꢀꢀꢀꢀ
前部区域
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后部区域
[0032]6ꢀꢀꢀꢀ
大模块
[0033]7ꢀꢀꢀꢀ
子模块
[0034]8ꢀꢀꢀꢀ
电压分接头
[0035]9ꢀꢀꢀꢀ
小单池
[0036]
10
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双单池
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11
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缩放模块