專利名稱：電池電芯模塊、電池以及機(jī)動車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池電芯模塊，包括多個(gè)電池電芯，所述多個(gè)電池電芯設(shè)置成組并且分別具有呈大致棱柱形的電芯殼體，其中，各個(gè)電芯殼體具有殼體高度、殼體寬度和殼體深度三個(gè)尺度。此外，本發(fā)明涉及一種電池，其包括至少一個(gè)依據(jù)本發(fā)明的電池電芯模塊。本發(fā)明通過一種機(jī)動車進(jìn)行補(bǔ)充，該機(jī)動車具有至少一個(gè)依據(jù)本發(fā)明的電池。
背景技術(shù)：
包括一個(gè)或多個(gè)直流電池電芯的電池用作電化學(xué)能量存儲器或能量轉(zhuǎn)換器。在電池或相應(yīng)的電池電芯放電時(shí)，在電池中存儲的化學(xué)能通過電化學(xué)氧化還原反應(yīng)轉(zhuǎn)換成電能。該電能可以根據(jù)用戶需求來供給。特別在混合動力和電力驅(qū)動的機(jī)動車中，在所謂的電池組中使用鋰離子電池或鎳金屬氫化物電池，這類電池由大量串聯(lián)的電化學(xué)電芯組成。在此，包括電池狀態(tài)識別功能的電池控制系統(tǒng)通常用于安全監(jiān)控，并用以確保盡可能長久的使用壽命。在鋰離子存儲器技術(shù)中，將多個(gè)單獨(dú)的電池電芯組合成一整個(gè)電池。在此，每個(gè)單獨(dú)電芯具有殼體，以包圍住活動的電池電芯組件和電解質(zhì)。從該電池電芯殼體中僅伸出電端子或電池電芯的電極。由DE 690 22 892 T2已知一種模塊化的電池安裝系統(tǒng)，該電池安裝系統(tǒng)由多個(gè)單獨(dú)的模塊單元組成。這種單獨(dú)的模塊單元可以是電池電芯。這些基礎(chǔ)構(gòu)造單元可以根據(jù)模塊設(shè)計(jì)原理構(gòu)造成具有幾乎任意尺寸的電池設(shè)備。在DE 10 2007 052 375 Al中描述了一種具有高效冷卻的能量存儲器及用于低成本制造這種能量存儲器的方法，該方法實(shí)現(xiàn)了根據(jù)不同用戶需求制造能量存儲器。在DE 102007 052 375 Al描述的實(shí)施方式中，還實(shí)現(xiàn)了一種緊湊且低成本的模塊化構(gòu)造方式，該構(gòu)造方式可以用在堆砌式系統(tǒng)(Baukastensystem)的范圍內(nèi)。這里也可以將任意數(shù)量的電芯互連成模塊。因此綜上可知，將設(shè)計(jì)用于相同使用目的或相同類型的電池電芯組裝成模塊。然而在此，要考慮到電池電芯的不同類型或不同使用目的的電池電芯。例如，在不同類型的電力驅(qū)動機(jī)動車中使用的電池在其結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方面以及其外部尺寸方面相對存在差別。這一方面受到不同的功率需求的限制，另一方面受到不同的待利用的結(jié)構(gòu)空間特性或裝置位置的限制。此外，不同的電池電芯或電池具有彼此不同的端子，例如不同的螺紋尺寸。電池或電池電芯的這些差異造成運(yùn)輸、存放以及操作和裝配的相對麻煩。為此，必須對供給系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、固定系統(tǒng)、維修系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)和操作系統(tǒng)進(jìn)行相對復(fù)雜的設(shè)計(jì)，以使這些系統(tǒng)能夠用于不同的電池電芯類型或電池類型。

發(fā)明內(nèi)容
提供一種電池電芯模塊，其包括多個(gè)電池電芯，特別是鋰離子電池電芯，所述多個(gè)電池電芯設(shè)置成組并且分別具有呈大致棱柱形的電芯殼體，其中，各個(gè)電芯殼體具有殼體高度、殼體寬度和殼體深度三個(gè)尺度。根據(jù)本發(fā)明，其中的兩個(gè)尺度在所述電池電芯模塊的所有電池電芯中是基本相同的，而第三個(gè)尺度至少在所述電池電芯模塊的兩個(gè)電池電芯中是不同的。也就是說，第三尺度的大小從一個(gè)電池電芯到另一個(gè)電池電芯是可以變化的，其中，第一和第二尺度的大小在各個(gè)電池電芯中是相同的。在此，本發(fā)明并不局限于鋰離子電池電芯，而是可以根據(jù)本發(fā)明替換地設(shè)計(jì)和布置其他電池電芯，例如鎳金屬氫化物電池電芯。由放置在基礎(chǔ)面上的呈棱柱形的電池電芯可知，其殼體高度是從該基礎(chǔ)面到將電池電芯殼體于最頂側(cè)邊緣封閉的覆蓋面的距離。殼體寬度對應(yīng)于基礎(chǔ)面的邊緣的長度并垂直于殼體高度延伸。殼體深度垂直于殼體高度和殼體寬度延伸，并且在具有矩形基礎(chǔ)面的呈棱柱形的電池電芯中對應(yīng)于基礎(chǔ)面的第二邊緣的長度延伸，該第二邊緣垂直于基礎(chǔ)面的第一邊緣延伸。當(dāng)在殼體中，例如在殼體高度上分級時(shí)，與此相應(yīng)的殼體具有高度不同的區(qū)段。根據(jù)本發(fā)明，模塊的電池電芯的相同高度在這里的意思是，模塊的所有電池電芯具有高度尺寸相同的級，優(yōu)選還具有寬度相同的級。根據(jù)本發(fā)明，基于一般的電池電芯(這樣的電池電芯相鄰放置或可放置在基礎(chǔ)面上并且分別具有優(yōu)選帶有優(yōu)選為矩形的基礎(chǔ)面的呈棱柱形的電芯殼體)，當(dāng)作為可變的第三值的殼體深度從一個(gè)電池電芯到另一個(gè)電池電芯變化時(shí)，這些基礎(chǔ)面在至少兩個(gè)電池電芯中具有不同的尺寸。與此相對，在基礎(chǔ)面前面和后面的、優(yōu)選垂直于基礎(chǔ)面的側(cè)面在各個(gè)電池電芯中具有相同尺寸。優(yōu)選，這三個(gè)所提到的尺度——?dú)んw高度、殼體寬度和殼體深度是電池電芯的決定體積的尺度，也就是說，電池電芯作為實(shí)際的呈棱柱形的電芯殼體沒有其他的體積要素。這些電池電芯設(shè)置成組，其中，在電池電芯之間在需要的情況下可以設(shè)置各一個(gè)或多個(gè)中間層。然而，這些中間層相比于電池電芯的深度相對較薄地實(shí)施，從而使設(shè)置成組的電池電芯構(gòu)造成一個(gè)緊湊的模塊。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)特別在于:由于電池電芯的至少兩個(gè)幾何尺度相同，在電池電芯模塊的使用、存放、手動操作、運(yùn)輸和裝配中存在電池電芯模塊的周長幾何參數(shù)相同的可能。當(dāng)例如電池電芯模塊的各個(gè)電池電芯的殼體高度和殼體寬度相同而僅深度變化時(shí)，由此也確定地預(yù)先給出了整個(gè)電池電芯模塊的兩個(gè)幾何尺度，即模塊寬度和模塊高度。電池電芯模塊的變化可以僅在其長度上發(fā)生，該長度是由多個(gè)單獨(dú)電池電芯的不同深度來決定的。在特別的結(jié)構(gòu)方案中，盡管單獨(dú)采用的多個(gè)電池電芯具有不同的深度，但是也可以使由這些電池電芯制成的模塊具有相同的長度。通過可靠地保持相同的模塊寬度和模塊高度實(shí)現(xiàn)了對運(yùn)輸系統(tǒng)、存放系統(tǒng)、供給系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、固定系統(tǒng)、維修系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)和操作系統(tǒng)統(tǒng)一的調(diào)整，并且在需要時(shí)僅在深度或長度方面進(jìn)行可變的設(shè)計(jì)。由此實(shí)現(xiàn)了運(yùn)輸系統(tǒng)、存放系統(tǒng)、供給系統(tǒng)和操作系統(tǒng)的統(tǒng)一或更簡單的設(shè)計(jì)。由所提到的系統(tǒng)執(zhí)行的過程是可更容易預(yù)見的。溫控系統(tǒng)或檢測系統(tǒng)能夠以較少的深度消耗來規(guī)劃。通過尺度的統(tǒng)一化，為后續(xù)的電池開發(fā)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步約束，由此加速了電池電芯或電池的開發(fā)過程。優(yōu)選，所述相同的尺度是殼體高度和殼體寬度，而至少兩個(gè)電池電芯的不同的尺度是殼體深度。因此，殼體深度決定了各個(gè)電池電芯之間的體積差。所希望的電池的容量越大,應(yīng)該使電池電芯深度越大。優(yōu)選,本發(fā)明的電池電芯模塊包括一對尺寸基本相同的夾板，其中，各夾板貼靠在所述電池電芯模塊的一個(gè)外側(cè)電池電芯的外側(cè)殼體壁上并且對該電池電芯施加一個(gè)朝向相應(yīng)的另一塊夾板方向的力。該夾持力或多個(gè)夾持力能夠借助于適宜的夾持裝置、諸如拉緊螺栓或繃帶來實(shí)現(xiàn)，在需要時(shí)還在彈簧元件的輔助下實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的該實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)在于，盡管使用不同的電池電芯，卻可以使用相同的夾板。在另一個(gè)有利的結(jié)構(gòu)方案中規(guī)定，本發(fā)明的電池電芯模塊具有至少一塊冷卻板，所述冷卻板貼靠在由電池電芯的組構(gòu)成的外表面上。所述外表面整體通過多個(gè)單獨(dú)的電池電芯的外表面構(gòu)造而成，因此例如構(gòu)造在電池電芯的組的底側(cè)上,從而使電池電芯的多個(gè)以及優(yōu)選所有的底側(cè)接觸冷卻板。由于相同的尺度，例如相同的電池電芯寬度，而優(yōu)選采用寬度分別與這些標(biāo)準(zhǔn)寬度相匹配的冷卻板。僅使冷卻板的長度可以根據(jù)各個(gè)電池電芯模塊的長度而變化。由此可知，為制造這種統(tǒng)一的冷卻板要求的制造消耗和裝配消耗更少，并且使用的加工部件更簡單且數(shù)目更少。此外，各個(gè)電池電芯模塊的電池電芯的端子可以設(shè)計(jì)成具有基本相同的幾何尺寸。優(yōu)選，這些端子包括相同的形狀元素，例如螺紋形式的連接方案。例如可以規(guī)定，所有端子構(gòu)造有螺紋M8。在此，端子的概念可以理解為從電池電芯殼體伸出的電池電芯電極，其與電池電芯內(nèi)部的線圈導(dǎo)電連接。本發(fā)明的該結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)點(diǎn)在于使不同類型的電芯連接件的數(shù)量減少，并且使電芯連接件的裝配更簡單。另外，本發(fā)明涉及一種電池，特別是鋰離子電池，其包括至少一個(gè)本發(fā)明的電池電芯模塊。根據(jù)功率需求，電池可以具有多個(gè)這種本發(fā)明的電池電芯模塊。在此，這種電池可以這樣構(gòu)成，使得第一電池電芯模塊包括至少一個(gè)電池電芯，該電池電芯的第三尺度大于或小于第二電池電芯模塊的至少一個(gè)電池電芯的第三尺度；其中，屬于所述電池電芯模塊的冷卻板基本具有相同的尺寸和相同的幾何形狀。在一個(gè)實(shí)施方式變型中，一個(gè)模塊的所有電池電芯具有相同的第三尺度，也就是說，這些尺度的大小在該模塊的所有電池電芯中是相同的。在此，可以使不同數(shù)量的電池電芯互連成模塊，由此使一個(gè)模塊的電池電芯的整體可以布置在一塊冷卻板上，該冷卻板的尺寸與屬于另一模塊的冷卻板的尺寸基本相同。該結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)點(diǎn)在于，盡管具有不同的第三尺度，例如在多個(gè)單獨(dú)模塊中多個(gè)單獨(dú)的電池電芯的不同深度以及不同數(shù)量的電池電芯，仍然可以使用相同的冷卻板。在本發(fā)明電池的特別實(shí)施方式中規(guī)定，電池電芯模塊相互堆疊布置。由于相同的基礎(chǔ)面尺寸，這些電池電芯模塊特別適用于堆疊，特別是在電池電芯如此組裝成模塊的情況下，即，即使在多個(gè)單獨(dú)的電池電芯的深度不同的條件下，模塊仍具有相同的長度。在需要模塊具有不同長度時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)錯落地堆疊，而這樣的堆疊實(shí)現(xiàn)了電池電芯堆疊結(jié)構(gòu)的改善的強(qiáng)度。也就是說，根據(jù)本發(fā)明，電池電芯同樣可以布置在一個(gè)組合系統(tǒng)中并且相互疊地布置成一塊電池。另外，本發(fā)明還包括一種機(jī)動車，而且特別是電動機(jī)驅(qū)動的機(jī)動車，該機(jī)動車包括至少一個(gè)具有本發(fā)明的電池電芯模塊的電池，其中，所述電池與所述機(jī)動車的驅(qū)動系統(tǒng)連接。


參照附圖和以下的說明對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。附圖中:圖1示出了電池電芯模塊的立體圖；圖2示出了兩個(gè)電池電芯模塊的俯視圖；圖3示出了一個(gè)電池電芯模塊的俯視圖。
具體實(shí)施例方式圖1中示出了依據(jù)本發(fā)明的電池電芯模塊的整體結(jié)構(gòu)。該電池電芯模塊由多個(gè)單獨(dú)的電池電芯I組裝而成。每個(gè)電池電芯I具有限定體積的電芯殼體10?？梢郧宄亓私庵羭J，電池電芯I分別具有相同的殼體高度11和殼體寬度12。所示的每個(gè)電池電芯分別具有不同的殼體深度13。由此，所示的每個(gè)電池電芯I具有不同的體積。盡管使用具有不同體積并因此具有不同容量的電池電芯1，但是能夠如圖1所示地布置電池電芯1，使這些電池電芯I例如能夠共同以簡單的方式運(yùn)輸、存放或裝配。電池電芯I在頂側(cè)分別具有多個(gè)端子40。這些端子優(yōu)選在其幾何尺寸和/或連接方案方面同樣相同地實(shí)施，從而可以使用相同類型的連接器，以使電池電芯相互連接并與其他電池連接。多個(gè)單獨(dú)的組裝成組的電池電芯I可以作為模塊而放置在冷卻板30上，和/或被冷卻板覆蓋。如圖2所示，例如在冷卻板30上可以布置第一電池電芯模塊50和第二電池電芯模塊60。然而根據(jù)圖3,也可以在冷卻板30上僅布置一個(gè)電池電芯模塊,該冷卻板與圖2的冷卻板具有相同的幾何尺寸 。由于根據(jù)圖2使用的電池電芯I具有較小的殼體深度13，能夠在該冷卻板30上布置了相當(dāng)于圖3中冷卻板30上的電池電芯雙倍數(shù)量的電池電
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Λ ο然而本發(fā)明并不局限于在較長的冷卻板30上布置兩個(gè)電池電芯模塊50、60，而是還可以在該冷卻板30上如圖3那樣僅布置一個(gè)電池電芯模塊，但該電池電芯模塊具有雙倍數(shù)量的電池電芯I。因此，各個(gè)模塊長度70由多個(gè)單獨(dú)的電池電芯I的不同深度13以及根據(jù)各模塊布置的電池電芯I的數(shù)量來確定。在圖2和圖3所示的電池電芯可以如圖1所示的那樣具有不同的殼體深度13，從而可以實(shí)現(xiàn)模塊長度70的其他變化。在一個(gè)電池電芯模塊中數(shù)量確定的電池電芯I借助于第一夾板20和第二夾板21保持在一起。各夾板20、21分別貼靠在相應(yīng)的外側(cè)的電池電芯14的殼體壁上，并且通過適宜的夾持件分別朝向另一塊夾板的方向牽拉或擠壓。由于使用具有相同的殼體高度11和殼體寬度12的電池電芯1，同樣還可以使用相同尺寸的夾板，從而在夾板的制造和裝配方面僅需很低的成本。
權(quán)利要求
1.一種電池電芯模塊，包括多個(gè)電池電芯(I)，特別是鋰離子電池電芯，所述多個(gè)電池電芯被設(shè)置成組并且分別具有呈大致棱柱形的電芯殼體(10)，其中，各個(gè)電芯殼體(10)具有殼體高度(11)、殼體寬度(12)和殼體深度(13)三個(gè)尺度，其特征在于，其中的兩個(gè)尺度在所述電池電芯模塊的所有電池電芯(I)中是基本相同的，而第三個(gè)尺度至少在所述電池電芯模塊的兩個(gè)電池電芯(I)中是不同的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池電芯模塊，其中，相同的兩個(gè)尺度是殼體高度(11)和殼體寬度(12)，不同的尺度是殼體深度(13)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中至少一項(xiàng)所述的電池電芯模塊，其中，所述電池電芯模塊包括一對尺寸基本相同的夾板(20、21),其中,各夾板(20)貼靠在所述電池電芯模塊的一個(gè)外側(cè)電池電芯的殼體壁(14)上并且對該電池電芯(I)施加一個(gè)朝向相應(yīng)的另一夾板(21)方向的力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中至少一項(xiàng)所述的電池電芯模塊，其中，所述電池電芯模塊具有至少一塊冷卻板(30)，所述冷卻板貼靠在由電池電芯的組構(gòu)成的外表面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中至少一項(xiàng)所述的電池電芯模塊，其中，所述電池電芯(I)具有端子(40)，其中，各個(gè)電池電芯模塊的電池電芯(I)的端子(40)設(shè)計(jì)成具有基本相同的幾何尺寸。
6.—種電池,包括至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1至5中至少一項(xiàng)所述的電池電芯模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池，所述電池具有多個(gè)根據(jù)權(quán)利要求4和5中至少一項(xiàng)所述的電池電芯模塊，其中，第一電池電芯模塊(50)包括至少一個(gè)電池電芯(I)，該電池電芯的第三尺度大于或小于第二電池電芯模塊(60)的至少一個(gè)電池電芯⑴的第三尺度；并且其中，屬于所述電池電芯模塊(50、60)的冷卻板(30)基本具有相同的尺寸和相同的幾何形狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的電池，其中，所述電池電芯模塊相互堆疊布置。
9.一種機(jī)動車，特別是電動機(jī)驅(qū)動的機(jī)動車，包括至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求6至8中至少一項(xiàng)所述的電池，其中，所述電池與所述機(jī)動車的驅(qū)動系統(tǒng)連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電池電芯模塊，其包括多個(gè)電池電芯(1)，特別是鋰離子電池電芯，所述多個(gè)電池電芯被設(shè)置成組并且分別具有呈大致棱柱形的電芯殼體(10)，其中，各個(gè)電芯殼體(10)具有殼體高度(11)、殼體寬度(12)和殼體深度(13)三個(gè)尺度。根據(jù)本發(fā)明，其中的兩個(gè)尺度在所述電池電芯模塊的所有電池電芯(1)中是基本相同的，而第三個(gè)尺度至少在所述電池電芯模塊的兩個(gè)電池電芯(1)中是不同的。另外涉及一種電池，其包括至少一個(gè)依據(jù)本發(fā)明的電池電芯模塊；以及一種機(jī)動車，其包括至少一個(gè)依據(jù)本發(fā)明的電池。
文檔編號H01M2/10GK103119749SQ201180034771
公開日2013年5月22日 申請日期2011年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日
發(fā)明者R·安格鮑爾, C·布貝克 申請人:羅伯特·博世有限公司, 三星Sdi株式會社