用于电池模块的电池模块壳体、电池模块以及蓄电器的制作方法

1.本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于蓄电器的具有至少一个单池的电池模块的电池模块壳体。本发明还涉及一种电池模块以及一种蓄电器。


背景技术：

2.从现有技术中已经知道了电池模块壳体，其设计用于例如车辆制造中的蓄电器。在电池模块壳体内，于是可以安装至少一个单池、尤其是多个单池，其中，该电池模块壳体因此形成用于单池的框架。单池可以例如是软袋单池，其依据单池状态、尤其是依据当前荷电状态且依据单池的寿命来执行体积变化。该体积变化也被称为单池呼吸效应(zellatmung)。在此有意义的是，在电池模块壳体内的单池的体积变化可被补偿。另外，在例如棱柱形单池情况下需要对单池施加预定的压力值，从而可以调用更好的单池功率。
3.根据de 10 2018 204 220 a1，公开一种电池，其包括至少一个单池，其中，每个单池具有许多并行堆叠的电极，还包括可对电极施加压力的压力机构。框架是全面闭合的。压力机构和至少一个单池如此在框架纵向上布置在框架内，从而当压力机构施加压力时该压力机构的压力区在纵向上施压于电极并且压力机构的与压力区相对置的支承区由框架的第一框架壁在与所述纵向相反的纵向上被支承。
4.ep 3 189 552 a2涉及一种单池用夹紧装置，其中，具有可变体积的容腔的容器设置用于容纳流体，其中，该容器如此设计，即，一个单池或多个单池可被夹紧。
5.de 10 2019 007 748 a1涉及一种蓄电器，其具有至少一个电极堆，其包括在堆叠方向上叠置的多层电极和设于电极之间的分隔膜。至少一个压力板设置用于施加与堆叠方向相反作用的压力至电极堆。至少一个致动器设置用于对压力板施加力。电极堆和压力板布置在蓄电器的壳体内。蓄电器具有用于控制至少一个致动器的控制装置。控制装置设计成依据至少一个电极板的各自厚度借助致动器造成压力板被施以基本恒定的力。


技术实现要素：

6.本发明的任务是提供一种电池模块壳体、一种电池模块以及一种蓄电器，借此可以实现改善的单池工作。
7.该任务通过根据独立权利要求的电池模块壳体、电池模块以及蓄电器来完成。在从属权利要求中说明有利的实施方式。
8.本发明的第一独立方面涉及一种用于蓄电器的具有至少一个单池的电池模块的电池模块壳体，其中，该至少一个单池依据单池状态执行体积变化，该电池模块壳体具有至少一个模块框架，它形成至少一个用于至少一个单池的第一容纳区和用于电池模块壳体的压力控制机构的第二容纳区，其中，该压力控制机构在电池模块组装状态下至少局部接触该至少一个单池并且依据体积变化设计用于调节作用于该单池的预定压力值。
9.在此规定，该压力控制机构具有至少一个第一软管状柔性压力腔体和单独的第二软管状柔性压力腔体，其中，在第一压力腔体与第二压力腔体之间形成可运动的中间压力
板，第一压力腔体和第二压力腔体至少局部接触该中间压力板。
10.尤其是，因此可以实现改善的至少一个单池工作，因为尤其是可以提供更连续简单的压力控制机构结构。尤其是，可以基于软管状柔性压力腔体将可靠且恒定分布的压力施加到至少一个单池。通过第一压力腔体和第二压力腔体，因此可以实现在压力腔体内的小的体积变化，其中，基于至少两个压力腔体于是还可靠地施加相应的压力值。中间压力板尤其设计成例如将第一压力腔体的压力恒定且有序分散地施加到第二压力腔体上，其中，第二压力腔体例如通过压力板可接触至少一个单池。尤其于是可以规定，在所想到的实施例中第一压力腔体例如支承在模块框架上，由此，相应压力值于是可以施加到支承在模块框架的对置一侧的至少一个单池上。
11.由于使用若干压力腔体或多个压力腔体，也能以节约结构空间的方式进行对体积可变的单池的大的体积补偿。
12.可运动的中间压力板在此尤其是指，它可以在模块框架内视体积变化或压力控制而发生位置变化、尤其是位移。
13.尤其是，因此可以使得压力腔体全面贴靠中间压力板和压力板和进而在各自板上实现通过软管压力的精确测力。为此尤其是不需要传感器，这导致成本节约。此外，压力板不会被压弯。另外，可以在相同的单池压力下实现相比于例如气囊更低的软管内压力水平。另外，相比于气囊解决方案，整体长度很短，故可以节约结构空间。另外，得到高的结构空间灵活性，因为比之相应的气囊或筒体，尤其是软管状压力腔体能更好地集成到电池模块壳体或电池模块的正方体形的大多扁平的结构空间中。另外能够达成重量减轻，因为相应的软管状压力腔体很薄很轻。压力板或中间压力板也可以设计得很纤细且由较薄材料构成。尤其是，由此可以实现在单池表面上的很均匀的压力分布。
14.尤其是，本发明因此如此完成该任务，即，至少一个单池、尤其是多个单池在电池模块内、在此在电池模块壳体内应该被夹紧。单池尤其是所谓的软袋单池或棱柱体单池，其例如具有加强的单池呼吸效应，其中，单池呼吸效应描述体积变化或荷电状态(所谓的state of charge)。因此需要一种补偿体积变化的系统。还可以规定，某些单池需要所谓的夹紧力、即正交于单池表面的压力，以便能相应发挥功能。例如在通过压力将各层压紧在一起以优化表面接触且降低单池电阻的固体电池中，需要这种夹紧力。另外，例如可能在通过充电过程形成层膜和通过放电过程分解的所谓的锂金属阳极下需要相应的夹紧力。尤其是因此出现所谓的单池呼吸效应。还必需压紧这种单池以实现沉积过程或沉淀过程，从而扁平层膜可以形成和分解。对此尤其需要随时有作用于单池的压力，使得尤其也可称为施压件的压力控制件在有单池体积变化的情况下仍随时贴靠单池且能够传递力。
15.还规定，第一压力腔体和/或第二压力腔体在各自边缘区和/或角部具有加强结构。例如如果电池模块壳体应该基本上呈正方体形提供，则可以在相应的角部提供加强结构，从而能够达成第一压力腔体和第二压力腔体的长使用寿命。
16.根据一个有利实施方式，第一压力腔体和第二压力腔体由橡胶状材料构成。尤其是，第一压力腔体和第二压力腔体因此能以自行车内胎形式来提供。由此通过简单方式允许能在电池模块壳体内执行压力控制。在此尤其是指很轻的低成本材料，故可以极其灵活地在电池模块壳体内提供第一压力腔体和第二压力腔体。
17.也有利的是，至少第一压力腔体和第二压力腔体相互流体连通。故只需要一个压
力控制机构来调节第一压力腔体中的压力以及第二压力腔体中的压力。由此可以节约结构空间以及构件。
18.在另一个有利实施方式中，至少第一压力腔体和第二压力腔体通过被引导穿过中间压力板内的凹部的流体连通机构相互流体连通。由此允许能以节约结构空间的方式实现第一压力腔体和第二压力腔体之间的流体连通。该凹部例如能以孔或筒体形式提供，在此情况下于是通过也呈橡胶状的或软管状的连接机构又可以连接或焊接第一压力腔体与第二压力腔体。因此可以在压力控制机构内提供简单但可靠的压力控制。
19.还证明有利的是在模块框架上形成用于流体填充第一压力腔体和/或第二压力腔体的填充阀。尤其是，模块框架具有仅一个唯一的填充阀，其中，第一压力腔体和第二压力腔体于是分别也相互流体连通。因此可以在模块框架外给第一压力腔体和/或第二压力腔体填充流体。
20.此外证明有利的是第一压力腔体的和/或第二压力腔体的形状至少在局部基本对应于第二容纳区的形状。尤其是，可以通过柔性的、尤其是软管状的橡胶状第一压力腔体和/或第二压力腔体使其适配于容纳区形状。另外，第一压力腔体和第二压力腔体能事先具有基本预制的形状、例如基本上正方体形的形状，从而可以通过第一压力腔体和/或第二压力腔体实现改善的压力分布。
21.事实还证明有利的是第一压力腔体和/或第二压力腔体的横截面设计成基本呈椭圆形或基本呈圆形。尤其由此实现第一压力腔体和第二压力腔体的简单制造方式。尤其是，第一压力腔体和/或第二压力腔体是柔性的，而使得在压力输入之后的椭圆形状或圆形可以适配于至少第二容纳区的相应形状。因此能可靠地以简单方式实现在电池模块壳体内的压力控制。
22.本发明的另一方面涉及一种用于蓄电器的电池模块，具有至少一个根据前一方面的电池模块壳体和至少一个单池，其中，该至少一个单池依据单池状态执行体积变化。
23.本发明的又一方面涉及一种尤其用于至少部分电动的机动车的蓄电器，具有根据前一方面的至少一个电池模块。尤其是，蓄电器例如还可以具有根据前一方面的第二电池模块。此外，蓄电器还可以具有其它电池模块。另外，蓄电器例如可以具有相应的管理系统以监测电池模块的压力控制以及相应荷电状态。蓄电器例如可以设计成至少部分电动的机动车的牵引电池。
24.此外，本发明的又一个方面涉及一种机动车，其具有至少一个根据前一方面的蓄电器。机动车尤其设计成至少部分电动的机动车、尤其是全电动机动车。
25.本发明的独立第二方面涉及一种用于蓄电器的具有至少一个单池的电池模块的电池模块壳体，其中，该至少一个单池依据单池状态执行体积变化，该电池模块壳体具有至少一个模块框架，其形成至少一个用于至少一个单池的第一容纳区和用于电池模块壳体的压力控制机构的第二容纳区，其中，压力控制机构至少在局部在电池模块组装状态下接触该至少一个单池并依据体积变化设计用于调节作用于单池的预定压力值。在此规定，压力控制机构具有至少一个第一软管状柔性压力腔体，其中，所述至少一个压力腔体由橡胶状材料构成。
26.此外，本发明的再一个独立第三方面涉及一种用于蓄电器的具有至少一个单池的电池模块的电池模块壳体，其中，该至少一个单池依据单池状态执行体积变化，该电池模块
壳体具有至少一个模块框架，其形成至少一个用于至少一个单池的第一容纳区和用于电池模块壳体的压力控制机构的第二容纳区，其中，该压力控制机构在电池模块组装状态中至少局部接触该至少一个单池并且依据体积变化设计用于调节作用于单池的预定压力值。在此规定，压力控制机构具有至少一个软管状柔性压力腔体，其中，所述至少一个压力腔体在各自边缘区和/或角部具有加强结构。
27.第一发明方面的有利实施方式应被视为电池模块以及蓄电器和机动车的有利实施方式。另外，本发明第一方面的有利实施方式也应被视为两个独立的第二和第三方面、即带有软管状柔性压力腔体的压力控制机构的有利实施方式，其中，该压力腔体由橡胶状材料构成，和/或其中，该压力腔体在各自边缘区和/或角部具有加强结构。第一独立方面的特征在此可以与第二独立方面以及第三独立方面的特征自由组合。
附图说明
28.从以下对优选实施例的说明以及结合图得到本发明的其它优点、特征和细节。以上在说明书中提到的特征和特征组合以及以下在附图说明中提到的和/或在图中被单独示出的特征和特征组合不仅在各自所指明的组合中、也在其它组合中或单独地可采用，而没有超出本发明范围，其中：
29.图1示出具有蓄电器实施方式的机动车实施方式的示意性侧视图；
30.图2示出电池模块的实施方式的示意图；
31.图3示出根据图2的电池模块的另一示意性俯视图；
32.图4示出根据电池模块壳体的实施方式的压力腔体的实施方式的示意性透视图；和
33.图5示出电池模块的实施方式的示意性透视图。
具体实施方式
34.在图中，相同的或功能相同的零部件带有相同的附图标记。
35.图1示出具有蓄电器12的实施方式的机动车10的实施方式的示意性侧视图。机动车10尤其是可以设计成至少部分电动的机动车、尤其是全电动机动车。蓄电器12于是例如可以设计成用于驱动至少部分电动的机动车10的电驱动装置的牵引电池。另外，蓄电器12可设计用于运行机动车10的车载电源。蓄电器12在此尤其具有第一电池模块14以及第二电池模块16。
36.图2示出根据电池模块14、16的实施方式的示意性俯视图，其中，以下仅以第一电池模块14为例描述相应特征。但是，该特征也可套用至第二电池模块16。尤其是，图2因此示出第一电池模块14。电池模块14具有至少一个单池18，在此尤其是四个单池18。单池18尤其是所谓的固体单池，它们执行单池呼吸效应(zellatmung)且因此依据单池18的老化状态以及荷电状态执行体积变化。对此，为了能执行单池呼吸效应，根据本发明设有压力控制机构20。压力控制机构20又是电池模块壳体22的一部分。
37.电池模块壳体22尤其设计用于蓄电器12，其中，至少一个单池18依据各自单池状态执行体积变化。电池模块壳体22为此尤其具有模块框架24，其形成用于至少一个单池18的至少一个第一容纳区26和用于压力控制机构20的第二容纳区28，其中，压力控制机构20
在电池模块14的组装状态下至少局部接触至少一个单池18并依据体积变化设计用于调节作用于单池18的预定压力值。
38.在此规定，压力控制机构20具有至少一个第一软管状柔性压力腔体30和单独的第二软管状柔性压力腔体32，其中，在第一压力腔体30与第二压力腔体32之间形成可运动的中间压力板34，第一压力腔体30和第二压力腔体32至少局部接触该中间压力板。尤其在此示出压力控制机构20也可以具有第三压力腔体36，其中，在第二压力腔体32与第三压力腔体36之间形成另一中间板38。还能看到在本实施例中在第三压力腔体36与其中一个单池18之间形成压力板40。如果例如电池模块壳体22具有仅两个压力腔体30、32，则可以在第二压力腔体32与单池18之间形成压力板40。压力控制机构20也可以具有超过三个的压力腔体30、32、36。
39.图3示出根据图2的实施例的另一示意性俯视图。在图3中能看到压力控制机构20相应地充胀该压力腔体30、32和36且因此调整该压力值，因为例如单池18执行单池呼吸效应。尤其能看到压力腔体30、32、36在此支承在模块框架24上。另外，单池18也支承在模块框架24上。
40.尤其可以规定，第一压力腔体30和/或第二压力腔体32以及在此的第三压力腔体36由橡胶状材料构成。此方面也被视为本发明的独立方面。
41.图3还示出至少第一压力腔体30和第二压力腔体32通过流体连通机构42相连。另外，在此实施例中第二压力腔体32也与第三压力腔体36通过流体连通机构42流体相连。尤其在此情况下可以规定，流体连通机构44被引导穿过中间压力板34内的凹部44。
42.图3还示出在模块框架24上形成用于流体填充第一压力腔体30和/或第二压力腔体32的填充阀46。
43.还可以规定，第一压力腔体30的和/或第二压力腔体32的形状至少在局部基本上对应于第二容纳区28的形状，其中，还可以规定，第一压力腔体30的和/或第二压力腔体32的横截面设计成基本呈椭圆形或基本呈圆形。
44.因此，图2和图3尤其示出流体可被泵入弹性软管或压力腔体30、32、36中，其中，该流体在此不仅可以是可压缩的、例如是空气，或也可以是不可压缩的、例如是液体。压力腔体30、32、36在此尤其是软管，其中，其它形状例如泡或囊状元件也是可能的。在软管情况下，横截面例如可以设计成圆形的，但也可以是椭圆形的。在软管情况下，各自开放端例如可以被焊合。
45.软管不是自承载的，并且支承在模块框架24上，由此可以将软管设计得很薄和柔软，从而它具有很高的变形能力。软管可以因支承而被充胀到比其在例如没有罩套时所能实现的明显更高的压力。在此可以达到高于16巴的压力值，其中，在此可以使用尤其被用在自行车领域中的相似材料。如果薄软管被充气，则它充满通常为矩形的模块结构的型腔。该材料是柔软的而使得软管适配于模块几何形状。模块型腔被按下述方式设计，即，没有锐利边缘会损伤软管。如此设定半径，即，软管能良好安置。相应的间隙在此被保持得尽量最小。另一可能性是软管在首次充胀时塑性变形并且呈现模块型腔的形状。软管形状在此如已经描述通常是椭圆形的，但也可能的是如此设计软管形状，即，软管在型腔中展开成更多是立方体形。另外，软管材料可以在某些部位被加强，以便例如保护弯曲部/弧段。
46.为了能实现较大容排量，可以前后接连装入多个软管并且通过薄板分隔。所述板
尤其被称为中间压力板34，其中，其不起到机械承载作用，而是仅作为空气软管之间的接触面而使得它们不进行形状改变。如果多个软管前后接连，则软管尤其通过相应的空气连接机构例如阀或锁止装置连接，它们确保软管之间的流体压力相等。优选位于模块边缘的其中一个软管、优选在此是第一压力腔体30被供应流体。该阀是压力控制阀并且测量和控制软管内压力。阀和空气连接机构优选居中安置在中间压力板34和压力腔体30、32、36中。通过压力阀可以控制软管内的压力。可以依据所用流体采用其它的阀和连接件，而不对本发明构成限制。
47.因为软管总是完全贴靠中间压力板34以及压力板40(其是至单池18的过渡部)，故可能的是通过软管内的压力随时确定作用于单池18的压力。这只在下述情况下才是可能的，即，软管薄而柔软，使得它在非常低压力下就占满该型腔并且呈现型腔的形状。当该材料在第一次充气之后已塑性变形并且呈现型腔的几何形状，该形状即使在非常低压力下也始终存在。
48.图4示出根据压力腔体30、32、36的一个实施方式的透视示意图。在此尤其示出压力腔体30、32、36基本上呈矩形并且适配于电池模块壳体22的形状。还示出了尤其在相应的角部48中形成加强结构50，从而防止压力腔体30、32、36损伤。在此情况下，它也是本发明的独立方面，其因此能够与两个压力腔体30、32相结合地以及单独地被予以考量。
49.图5示出电池模块14的实施方式的透视示意图。在此尤其示出模块框架24。另外，示出三个压力腔体30、32、36。压力腔体30、32、36通过相应的中间压力板34、38相互分开。在第三压力腔体36与单池18之间又设有压力板18。在此，电池模块14具有许多单池18。尤其是在此可以规定，例如单池18安置在卡匣式导向机构52内，从而它们能在单池呼吸效应时在模块框架24内移动。换言之，单池18可运动地吊挂在相应导轨54中并且能视单池呼吸效应和压力控制的不同而相应伸展。尤其是图5还示出，单池18尤其支承在模块框架24的第一侧壁56上，并且第一压力腔体30支承在与第一侧壁56相对置的第二侧壁58上。通过所述支承，又可以通过单池18的压力控制和伸展来调节电池模块14内的相应压力值。