專利名稱：電池座、蓄能器電池、電池座堆垛和多電池蓄能器的制作方法
電池座、蓄能器電池、電池座堆垛和多電池蓄 能器本發(fā)明涉及一種用于保持和容納一個(gè)蓄能器電池或兩個(gè)蓄能器電池的電池座。本發(fā)明還涉及一種設(shè)置有這種電池座的蓄能器電池、電池座堆垛和設(shè)置有這種電池座堆垛的多電池蓄能器。本發(fā)明特別是涉及一種用于保持和容納鋰離子電池的電池座。用于混合動(dòng)力汽車和電動(dòng)汽車的蓄能器的鋰離子電池有各種不同的結(jié)構(gòu)形式。一種結(jié)構(gòu)形式是所謂的軟封裝 (soft pack)，其中用鋁復(fù)合膜來(lái)包裝電極。這種電池具有方形的結(jié)構(gòu)形式，可以緊湊地堆垛起來(lái)。這種蓄能器電池組裝成多電池蓄能器或多電池的電池組(Batterie)。各個(gè)電池機(jī)械地連接成電池堆垛，并包裝到殼體(電池組殼體)中。這里的一個(gè)特殊問(wèn)題是各個(gè)電池的冷卻。但如今尚不能令人滿意地實(shí)現(xiàn)將各個(gè)電池如此地連接成電池堆垛，并包裝在殼體中， 同時(shí)對(duì)各個(gè)電池進(jìn)行冷卻。本發(fā)明針對(duì)該問(wèn)題提供了一種解決方案。其目的在于提供一種電池座，這種電池座能使得各個(gè)電池機(jī)械地連接和緊湊地包裝在殼體中，同時(shí)實(shí)現(xiàn)各個(gè)電池的良好冷卻。根據(jù)本發(fā)明，采用一種用于保持和容納一個(gè)蓄能器電池或兩個(gè)蓄能器電池特別是鋰離子電池的電池座，即可實(shí)現(xiàn)該目的，該電池座的構(gòu)造形式為單側(cè)開口或兩側(cè)開口的殼體，殼體由電絕緣的材料構(gòu)成，殼體帶有后壁，在后壁中設(shè)置有冷卻劑管道；以及設(shè)置在殼體上并與冷卻劑管道連接的冷卻劑輸入管道區(qū)段和冷卻劑輸出管道區(qū)段；其中殼體具有用于電池的集電體(Ableiter)的通道(Durchlass)，并設(shè)置有用于與其它電池座連接 (Ansetzen)的榫槽連接機(jī)構(gòu)。本發(fā)明的解決方案因而提供了一種同時(shí)承擔(dān)多種功能的電池座。其一為，它給電池提供了機(jī)械保護(hù)，因?yàn)樗鳛闅んw包圍電池。另一個(gè)功能是，它負(fù)責(zé)冷卻電池，其中相應(yīng)的冷卻機(jī)構(gòu)內(nèi)置到電池座中。此外，它能使得多個(gè)電池機(jī)械地連接成機(jī)械穩(wěn)固的電池堆垛， 其中這種連接通過(guò)所設(shè)置的榫槽連接機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。最后，將實(shí)現(xiàn)包裝在殼體中，因?yàn)楦鱾€(gè)電池座在兩個(gè)端側(cè)面與相應(yīng)的端板相互連接且焊接之后形成一種電池座堆垛，其形式為封閉的蓄能器或電池組殼體。另外，由電池堆垛構(gòu)成的內(nèi)殼體可以設(shè)置有外殼體。按照本發(fā)明構(gòu)造的電池座的一個(gè)特殊優(yōu)點(diǎn)在于，它負(fù)責(zé)各個(gè)電池的良好的電絕緣，同時(shí)實(shí)現(xiàn)這些電池的冷卻。電池座的針對(duì)冷卻目的而設(shè)置的后壁同時(shí)負(fù)責(zé)所希望的電絕緣。殼體的側(cè)壁按照相應(yīng)的方式承擔(dān)相應(yīng)的絕緣任務(wù)。因而能以緊湊的方式同時(shí)實(shí)現(xiàn)冷卻和電絕緣，因?yàn)殡姵刈谋诤窨梢韵鄬?duì)較小。本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的相應(yīng)的塑料適合作為這種電池座的材料。本發(fā)明的電池座的構(gòu)造形式為單側(cè)開口或兩側(cè)開口的殼體。該電池座因而可以保持和容納一個(gè)電池或兩個(gè)電池。在同時(shí)容納兩個(gè)電池的情況下，后壁負(fù)責(zé)這兩個(gè)電池的冷卻，這兩個(gè)電池與后壁鄰接。在后壁中設(shè)置有冷卻劑管道，在電池座的工作狀態(tài)下，冷卻劑特別是水流經(jīng)所述冷卻劑管道。冷卻劑管道經(jīng)過(guò)優(yōu)選構(gòu)造，從而實(shí)現(xiàn)在很大程度上全面地冷卻鄰接電池。冷卻劑管道特別是可以形成所謂的“流場(chǎng)”，且例如在后壁中構(gòu)造成曲折形狀。
設(shè)置在電池座的殼體上的，特別是設(shè)置在其頂側(cè)上的冷卻劑輸入管道區(qū)段和冷卻劑輸出管道區(qū)段負(fù)責(zé)將冷卻劑輸送至冷卻劑管道，或者從冷卻劑管道輸出冷卻劑。這些冷卻劑輸入管道區(qū)段和冷卻劑輸出管道區(qū)段可以在多個(gè)電池座相互并列或堆垛時(shí)組裝成冷卻劑輸入管道和冷卻劑輸出管道，冷卻劑輸入管道和冷卻劑輸出管道給位于電池座的相應(yīng)后壁中的冷卻劑管道供應(yīng)以冷卻劑，或者從冷卻劑管道輸出冷卻劑。 此外，每個(gè)電池座都設(shè)置有榫槽連接機(jī)構(gòu)，借此能連接其它電池座，以便形成相應(yīng)的電池座堆垛。這種榫槽連接機(jī)構(gòu)可以構(gòu)造成不同的形式，如果其僅實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單地將多個(gè)電池座接合或插接在一起。在實(shí)現(xiàn)時(shí)，例如可以使得位于一個(gè)電池座一側(cè)的突出的凸緣與位于另一個(gè)電池座的另一側(cè)的槽配合作用。就按照本發(fā)明構(gòu)造的電池座而言，殼體優(yōu)選為方形，用于容納一個(gè)方形的或兩個(gè)方形的蓄能器電池。此外，電池座優(yōu)選具有固定腳區(qū)段，可以利用該固定腳區(qū)段固定在外殼體上。后壁最好由冷卻板構(gòu)成，冷卻板由兩個(gè)部分構(gòu)成，這兩個(gè)部分的外側(cè)面相互連接， 其中冷卻劑管道優(yōu)選嵌入到板部分中。在冷卻劑輸入管道區(qū)段和冷卻劑輸出管道區(qū)段之間，電池座優(yōu)選具有用于容納或安置蓄能器的相關(guān)電子機(jī)構(gòu)的空間。電池座的殼體還可以具有一個(gè)或多個(gè)下凹，用于布置緊固機(jī)構(gòu)例如緊固帶，其中利用這些緊固機(jī)構(gòu)將所形成的電池座堆垛固緊。如已經(jīng)提到的那樣，按照本發(fā)明構(gòu)造的電池座特別適合于軟封裝形式的鋰離子電池。這種鋰離子電池具有密封邊緣(Siegelrand)，鋁復(fù)合膜與該密封邊緣焊接。密封邊緣帶有褶皺，使得它緊密地貼靠在電池上?？傊?，以這種方式得到一種方形的鋰離子電池。按照本發(fā)明構(gòu)造的電池座具有殼體，該殼體可以容納一個(gè)或兩個(gè)這種電池，其中電池的集電體經(jīng)由殼體上的通道向外伸展。這些集電體在一個(gè)或多個(gè)電池裝入到電池座中之后，在電池座之外相互連接。按照本發(fā)明設(shè)置的榫槽連接機(jī)構(gòu)經(jīng)過(guò)有益構(gòu)造，使得它們能通過(guò)過(guò)盈(Ubermafi) 來(lái)吸收(aufnehmen)電池厚度誤差。電池座可以不計(jì)其數(shù)地上下堆垛，通過(guò)串聯(lián)連接可以調(diào)節(jié)多電池蓄能器的所希望的電壓。本發(fā)明還涉及一種具有按照本發(fā)明構(gòu)造的電池座的蓄能器電池，特別是鋰離子電池。本發(fā)明還涉及一種電池座堆垛，其具有多個(gè)按照本發(fā)明構(gòu)造的電池座，這些電池座通過(guò)榫槽連接機(jī)構(gòu)相互接合或插接。這種電池座堆垛可以由任意多個(gè)電池座構(gòu)成。在電池座接合的情況下，還使得冷卻劑輸入管道區(qū)段和冷卻劑輸出管道區(qū)段以緊密地方式相互插接，從而形成沒(méi)有泄漏損失(Leckverlust)的連貫的冷卻劑輸入管道或冷卻劑輸出管道。 為了在兩側(cè)進(jìn)行封閉，電池座堆垛優(yōu)選具有兩個(gè)端板，這些端板設(shè)置有用于所形成的冷卻齊U輸入管道和冷卻劑輸出管道的冷卻劑輸入接頭和冷卻劑輸出接頭。為了將所形成的電池座堆垛固緊，使用優(yōu)選彈性的緊固機(jī)構(gòu)。這種緊固機(jī)構(gòu)例如是緊固帶，其布置在或者已布置在設(shè)置于電池座殼體上的下凹中。這種電池座堆垛優(yōu)選還具有多個(gè)電池連接器，用于連接相鄰電池的集電體。以此方式可以將相互接合的電池串聯(lián)連接。在由多個(gè)電池座構(gòu)成的這種電池座堆垛中，可以使得各個(gè)電池座彼此間隔開地相互接合，用于補(bǔ)償誤差，以便以此方式能容納不同厚度的電池。本 發(fā)明還涉及一種具有由按照本發(fā)明構(gòu)造的電池座構(gòu)成的電池座堆垛的多電池蓄能器或多電池的電池組。這種多電池蓄能器還可以設(shè)置有外殼體，外殼體固定在電池座堆垛的固定腳上，這種固定腳由各個(gè)電池座的多個(gè)固定腳區(qū)段構(gòu)成。按照本發(fā)明構(gòu)造的電池座因而可以構(gòu)建一種特別是用于混合動(dòng)力汽車或電動(dòng)汽車電池組的機(jī)械穩(wěn)固的電池堆垛。在這種電池堆垛中機(jī)械地保護(hù)各個(gè)電池免于受到外部影響。相應(yīng)的冷卻功能整合在堆垛中。由于電池座的后壁優(yōu)選較薄，故從電池到冷卻劑的熱量傳遞路徑很短，由此形成很小的溫度梯度。由于后壁或冷卻板可以構(gòu)造得很薄，故相比于其它冷卻方案能得到安裝空間方面的優(yōu)勢(shì)。裝入到電池座中的電池可以非常簡(jiǎn)便地由機(jī)器人來(lái)操作，從而可以自動(dòng)地構(gòu)建電池堆垛。作為電池座的材料，可以使用廉價(jià)的塑料。由于在電池座上絕對(duì)沒(méi)有金屬部分，故在所要求的安全測(cè)試方面得到了顯著的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)榉乐沽藘?nèi)部短路。特別要提及的是對(duì)于電動(dòng)汽車來(lái)說(shuō)必須要保證的耐高壓性。下面借助實(shí)施例，結(jié)合附圖詳細(xì)介紹本發(fā)明。附圖示出

圖1為電池座的立體圖2為電池座堆垛的立體圖3為電池座后壁的示意圖，其中示意性地示出設(shè)置在后壁中的冷卻劑管道；和圖4為電池座的與另一電池座連接的部分的水平剖視圖。圖1中以立體圖示意性地示出的電池座1具有單側(cè)開口的殼體，該殼體在豎直剖視圖中大致呈矩形，并具有后壁3以及上壁20、兩個(gè)側(cè)壁2和下壁21。在上壁20上設(shè)有冷卻劑輸入管道區(qū)段5和冷卻劑輸出管道區(qū)段6。這兩個(gè)區(qū)段與布置在電池座的后壁3中的冷卻劑管道(未示出)連接，從而合適的冷卻劑例如水能經(jīng)由管道區(qū)段5被輸入，并進(jìn)入到未示出的冷卻劑管道中。冷卻劑流經(jīng)冷卻劑管道之后經(jīng)由冷卻劑輸出管道區(qū)段6又被輸出。電池座1還具有榫槽連接機(jī)構(gòu)，該電池座可以通過(guò)榫槽連接機(jī)構(gòu)與其它相應(yīng)的電池座組裝成電池堆垛。這些榫槽連接機(jī)構(gòu)示意性地用7 (槽)和8 (板條)示出。此外，電池座在其側(cè)壁2的下端具有固定腳區(qū)段4，該電池座可以利用固定腳區(qū)段固定在外殼體上。圖1中所示的電池座1用于容納鋰離子電池，即所謂的軟封裝，鋰離子電池安置在用30表示的空留空間中，并與冷卻劑所流經(jīng)的后壁3接觸。電池座由合適的塑料材料構(gòu)成， 塑料材料負(fù)責(zé)使得電池相應(yīng)地電絕緣。圖2為由圖1的電池座1組裝而成的電池座堆垛的立體圖。該電池座堆垛由多個(gè)電池座1組裝而成，這些電池座通過(guò)榫槽連接機(jī)構(gòu)相互連接。電池座堆垛在最終狀態(tài)下設(shè)有兩個(gè)端板(未示出)，這兩個(gè)端板具有冷卻劑輸入機(jī)構(gòu)和冷卻劑輸出機(jī)構(gòu)5、6。將各個(gè)電池座相互接合，就能以緊密的方式將管道區(qū)段5、6相互接合，從而得到連貫的與冷卻劑管道13連接的管道。圖2中還示出位于管道5、6頂側(cè)的槽11，這些槽用于容納緊固帶，利用緊固帶將電池座固緊。電池連接器12負(fù)責(zé)能將各個(gè)電池連接成排。電池的相應(yīng)的集電體未示出，這些集電體延伸穿過(guò)電池座的壁。圖3示出正面已去掉的電池座1的后壁3?？梢钥吹剑诤蟊?內(nèi)設(shè)置有曲折狀的冷卻劑管道13，冷卻劑管道形 成流場(chǎng)(Flowf ield)，并負(fù)責(zé)在很大程度上均勻地冷卻后壁 3。冷卻劑從冷卻劑輸入管道區(qū)段5進(jìn)入到冷卻管道13中，流經(jīng)冷卻管道，進(jìn)入到冷卻劑輸出管道6中，并從這里輸出。在圖3中示出位于冷卻劑輸入管道區(qū)段上的兩個(gè)冷卻劑管道接頭和位于冷卻劑輸出管道區(qū)段上的兩個(gè)冷卻劑管道接頭。不言而喻，當(dāng)然也可以采用其它形式的流場(chǎng)。圖4為電池座1的與另一電池座連接的部分的剖視圖。可以看到，電池座的后壁 3由兩個(gè)冷卻板區(qū)段構(gòu)成，其中的內(nèi)部冷卻板區(qū)段14具有冷卻管道13，該冷卻管道嵌入到所述冷卻板區(qū)段中。兩個(gè)板區(qū)段相互焊接。圖4還示出電池座的榫槽連接機(jī)構(gòu)。所示的電池座1具有槽15，相鄰的電池座的榫16 (板條)插入到該槽中。相應(yīng)的連接機(jī)構(gòu)經(jīng)過(guò)適當(dāng)構(gòu)造，使得它們能針對(duì)不同厚度的電池實(shí)現(xiàn)一定的誤差補(bǔ)償。圖4示出，相鄰的電池座彼此間隔開地布置。
權(quán)利要求
1.一種用于保持和容納一個(gè)蓄能器電池或兩個(gè)蓄能器電池特別是鋰離子電池的電池座，該電池座的構(gòu)造形式為單側(cè)開口或兩側(cè)開口的殼體，殼體由電絕緣的材料構(gòu)成，殼體帶有后壁(3)，在后壁中設(shè)置有冷卻劑管道(13);以及設(shè)置在殼體上并與冷卻劑管道(13)連接的冷卻劑輸入管道區(qū)段和冷卻劑輸出管道區(qū)段(5、6);其中殼體具有用于電池的集電體的通道，并設(shè)置有用于與其它電池座(1)連接的榫槽連接機(jī)構(gòu)(7、8 )。
2.如權(quán)利要求1所述的電池座，其特征在于，冷卻劑輸入管道區(qū)段和冷卻劑輸出管道區(qū)段(5、6)設(shè)置在殼體的頂側(cè)上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電池座，其特征在于，冷卻劑管道(13)在后壁(3)中構(gòu)造成曲折形狀。
4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電池座，其特征在于，殼體為方形，用于容納一個(gè)方形的或兩個(gè)方形的蓄能器電池。
5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電池座，其特征在于，它設(shè)置有固定腳區(qū)段(4)。
6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電池座，其特征在于，后壁(3)由冷卻板構(gòu)成，冷卻板由兩個(gè)部分構(gòu)成，這兩個(gè)部分的外側(cè)面相互連接。
7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電池座，其特征在于，它在冷卻劑輸入管道區(qū)段和冷卻劑輸出管道區(qū)段(5、6)之間具有用于容納相關(guān)電子機(jī)構(gòu)的空間(10)。
8.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電池座，其特征在于，它在冷卻劑輸入管道區(qū)段和冷卻劑輸出管道區(qū)段(5、6)的頂側(cè)具有用于容納緊固帶的下凹(11)。
9.一種蓄能器電池，其特征在于，它具有根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的電池座(1)。
10.一種電池座堆垛，其具有多個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)的電池座(1)，所述電池座通過(guò)榫槽連接機(jī)構(gòu)(7、8 )相互接合。
11.如權(quán)利要求10所述的電池座堆垛，其特征在于，它具有在兩側(cè)將堆垛封閉的兩個(gè)端板。
12.如權(quán)利要求11所述的電池座堆垛，其特征在于，端板設(shè)置有用于所形成的冷卻劑輸入管道和冷卻劑輸出管道的冷卻劑輸入接頭和冷卻劑輸出接頭。
13.如權(quán)利要求10至12中任一項(xiàng)所述的電池座堆垛，其特征在于，它設(shè)置有用于固緊電池座(1)的緊固機(jī)構(gòu)。
14.如權(quán)利要求10至13中任一項(xiàng)所述的電池座堆垛，其特征在于，它具有用于電連接相鄰電池的多個(gè)電池連接器(12 )。
15.如權(quán)利要求10至14中任一項(xiàng)所述的電池座堆垛，其特征在于，各個(gè)電池座(1)彼此間隔開地相互接合，用于補(bǔ)償誤差。
16.一種多電池蓄能器，其特征在于，它具有根據(jù)權(quán)利要求10至15中任一項(xiàng)的電池座堆垛。
17.如權(quán)利要求16所述的多電池蓄能器，其特征在于，它具有外殼體，外殼體固定在電池座堆垛的固定腳上。
全文摘要
介紹一種電池座(1)、一種蓄能器電池、一種電池座堆垛和一種多電池蓄能器。該電池座的構(gòu)造形式為單側(cè)開口或兩側(cè)開口的殼體，殼體由電絕緣的材料構(gòu)成，殼體帶有后壁(3)，在后壁中設(shè)置有冷卻劑管道(13)。多個(gè)電池座(1)可以通過(guò)榫槽連接機(jī)構(gòu)(7、8)組裝成電池座堆垛，該電池座堆垛容納多個(gè)電池。借助于這種電池座(1)可以實(shí)現(xiàn)所容納的電池的良好冷卻。它還負(fù)責(zé)所述電池的良好的電絕緣以及良好的機(jī)械保護(hù)。電池座(1)特別適合于容納軟封裝形式的鋰離子電池。
文檔編號(hào)H01M10/50GK102217133SQ200980145361
公開日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月13日
發(fā)明者K·西姆貝克, N·古納 申請(qǐng)人:歐陸汽車有限責(zé)任公司