專利名稱:用于電池模塊的冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于電池模塊的冷卻裝置，并涉及一種電池裝置。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代混合電動汽車或電動汽車(HEV/EV)中應(yīng)用了高效的能量存儲器，例如鋰離或鎳氫蓄電池或超電容器。在快速充電和放電時由于電池內(nèi)外的電阻會導致溫度上升。超過50°C的溫度會持久地損壞能量存儲器。為了確保能量存儲器的功能，它們必須主動地冷卻。為此，能量存儲器要與專門的冷卻器達成熱接觸。也就是說，所有的電池都應(yīng)處于相同的溫度水平上。電池的溫度水平影響著它的使用壽命以及性能，并因此決定性地影響著整個電池的使用壽命。為了最佳地發(fā)揮冷卻功能，重要的是，冷卻器在每個電池或每個電池模塊上都具有盡可能均勻的熱接觸。此外，為此需要均勻的擠壓力。在經(jīng)過數(shù)年之后在不同的振動、負荷變換、材料疲勞、溫度影響、沉淀現(xiàn)象等情況下仍然能保持足夠高的擠壓力。為此目的，在結(jié)構(gòu)上通常使用彈簧。
彈簧在此這樣使用，即單個或多個冷卻片或電池借助彈簧拉緊或擠壓在冷卻板上。例如，DE 2009 081 909 254 665 I描述了電池堆的豎直拉緊。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的是，提供一種改進的用于電池模塊的冷卻裝置，并創(chuàng)造一種改進的電池裝置。
此目的通過按權(quán)利要求
I所述的冷卻裝置以及按權(quán)利要求
9所述的電池裝置得以實現(xiàn)。
本實用新型基于的理念是，可應(yīng)用彈簧，它的彈力通過電池或模塊的安裝來自動地激活，以確保冷卻器在電池或電池模塊上的持久擠壓力。因此，按本實用新型使用換檔的彈簧來冷卻電池。
有利的是，當電池冷卻器例如由于構(gòu)造空間的原因很難觸及到時，按本實用新型的方案是尤其有用的。當電池冷卻器設(shè)置在電池殼體的底部或設(shè)置在電池或電池模塊的后面時，則正是這種情況。在這種情況下，安裝時存在的問題是，擠壓力必須通過電池或模塊的安裝才能施加到冷卻器上，因為彈簧在安裝之后就不再能觸及到。第一模塊的安裝會引起冷卻器位置的改變，并因此使彈簧拉緊。然而，因為不是所有的電池或模塊都能同時安裝，所以在安裝時產(chǎn)生的問題是，冷卻器通過彈力在電池或模塊還未安裝的區(qū)域內(nèi)負載。彈簧的所有擠壓力在此都作用在冷卻器自身上，并可能將它損壞。
按實用新型的通過換檔彈簧的方案，可解決這個安裝問題。
這一點通過以下方式來實現(xiàn)，即彈簧連同冷卻器和彈簧容納部按本實用新型這樣構(gòu)成，因此，冷卻器的位置變化不會激活彈力，而是通過電池或電池模塊的安裝來拉緊彈簧，并因此構(gòu)建彈力。因此，在還未安裝電池或電池模塊的區(qū)域內(nèi)，彈簧是松弛的，并且還不會把擠壓力施加到冷卻器上。
在此，彈簧可設(shè)計成例如片簧、盤形彈簧或線形彈簧。換檔功能可通過彈簧自身(即單體的)來實現(xiàn)。備選的是，換檔功能可通過彈簧和附加的輔助零件(例如桿杠或鉸鏈)來實現(xiàn)。換檔彈簧也可由多個組接在一個零件中的彈簧構(gòu)成，來代替單個零件，并構(gòu)成為例如無端部的片簧。
本實用新型提供了一種用于電池模塊的冷卻裝置，其具有以下特征冷卻元件，其從冷卻元件的面向電池模塊的第一側(cè)面延伸至冷卻元件的相對而置的第二側(cè)面；以及至少一個彈簧元件，其設(shè)置在冷卻元件的第二側(cè)面上，以便在拉緊狀態(tài)下將擠壓力施加在冷卻元件的第二側(cè)面上；以及至少一個拉緊裝置，其與彈簧元件相耦合，并且當彈簧元件處于松弛狀態(tài)下時，拉緊裝置的接觸區(qū)域延伸出冷卻元件的第二側(cè)面。
電池模塊可指能量存儲器，例如鋰離或鎳氫蓄電池或超級電容器。電池模塊可以包含一個電池或多個電池。冷卻元件可以是冷卻板，它為了冷卻電池模塊可貼靠在電池模塊的表面上。冷卻元件可由傳熱良好的材料構(gòu)成，例如金屬。彈簧元件可構(gòu)成為彈簧，它的·彈力在拉緊狀態(tài)下作用在冷卻元件上，使得冷卻元件壓向電池模塊。拉緊元件可以是剛性的杠桿，它的一個端部與彈簧元件相耦合并拉緊彈簧元件，并且當電池模塊靠近冷卻元件時，它的另一個端部通過電池模塊進行移動。當電池模塊貼靠在冷卻元件上時，拉緊元件被電池模塊壓入通穿孔中。在這種狀態(tài)下，彈簧元件的彈力是最大的。
因此，當拉緊裝置的接觸區(qū)域在第二側(cè)面的方向上運動時，拉緊裝置可構(gòu)造為用來提高彈簧元件的彈簧應(yīng)力。此拉緊裝置的接觸區(qū)域在此可通過電池模塊來移動，此電池模塊在安裝時可安放在冷卻元件上。
為此，當電池模塊靠近冷卻元件的第一側(cè)面時，接觸區(qū)域可構(gòu)造為用于抵靠電池模塊，并被電池模塊壓向第二側(cè)面。接觸區(qū)域可以是倒圓的，以便在靠近電池模塊時沿著其表面滑動，并避免卡住。
按實施例，拉緊裝置可由彈簧元件的端部區(qū)域形成。拉緊裝置和彈簧元件因此可由一個部件形成。
備選的是，拉緊裝置通過鉸鏈與彈簧元件相連。因此，可改善拉緊行為。
彈簧可例如設(shè)計成片簧、盤形彈簧或線形彈簧。彈簧類型可根據(jù)所需的擠壓力和可用的安裝空間來選擇。也可以把不同的彈簧種類結(jié)合起來。
彈簧元件可具有至少一個朝向冷卻元件的第二側(cè)面的第一接觸區(qū)域，并具有至少一個朝向電池殼體的第二接觸區(qū)域，冷卻元件設(shè)置在此第二接觸區(qū)域中。因此，彈簧元件可設(shè)置在電池殼體和冷卻元件之間。從而，可把與擠壓力反向的作用力施加到電池殼體上。
冷卻元件可具有通穿孔，尤其是多個通穿孔。在這種情況下，拉緊裝置可通過至少一個通穿孔延伸，或者冷卻裝置可以具有數(shù)量與多個通穿孔相一致的拉緊裝置。這些通穿孔可分散地設(shè)置在冷卻元件上。通穿孔尤其可設(shè)置在冷卻元件的與電池模塊相鄰的區(qū)域內(nèi)。
在這種情況下，冷卻裝置具有數(shù)量與多個通穿孔相一致的彈簧元件。因此，每個通穿孔都配備了拉緊裝置，每個拉緊裝置都配備了彈簧元件。
備選的是，至少一個彈簧元件可以在冷卻元件的包含多個或所有通穿孔的區(qū)域上延伸。例如可設(shè)置唯一一個彈簧元件，它在冷卻元件的設(shè)置有通穿孔的區(qū)域上延伸。[0023]冷卻元件可構(gòu)成為冷卻板，它由于擠壓力壓向一個或多個電池模塊。在此，可指已經(jīng)用來導出能量存儲器的熱量的常規(guī)冷卻板。
本實用新型還提供了一種具有以下特征的電池裝置電池殼體；以有按上述權(quán)利要求
中任意一項所述的冷卻裝置，該冷卻裝置設(shè)置在電池殼體中，以使至少一個彈簧元件設(shè)置在電池殼體的內(nèi)壁和冷卻元件之間。電池殼體可具有底部元件和壁板元件。冷卻元件可設(shè)置在底部元件上。
電池裝置可具有至少一個電池模塊，此電池模塊設(shè)置在電池殼體中與冷卻元件的第一側(cè)面相鄰。因此，電池模塊可安放在冷卻裝置上，并在靠近冷卻裝置后操縱拉緊元件，并因此拉緊彈簧元件。


下面將參照附圖詳細地闡述了本實用新型的有利實施例。其中
圖I是電池裝置的視圖；·
圖2是電池裝置的剖視圖；
圖3是電池裝置的細節(jié)圖；
圖4是電池裝置的另一視圖；
圖5是電池裝置的剖視圖；
圖6是電池裝置的另一視圖；
圖7是電池裝置的剖視圖；
圖8是按本實用新型的電池裝置的視圖；
圖9是按本實用新型的電池裝置的剖視圖；
圖10是按本實用新型的電池裝置的細節(jié)圖；
圖11是按本實用新型的電池裝置的另一細節(jié)圖；
圖12是按本實用新型的電池裝置的視圖；
圖13是按本實用新型的電池裝置的剖視圖；
圖14是按本實用新型的電池裝置的剖視圖；
圖15是按本實用新型的電池裝置的細節(jié)圖；
圖16是按本實用新型的電池裝置的剖視圖；
圖17是按本實用新型的電池裝置的視圖；以及
圖18是按本實用新型的電池裝置的剖視圖。
具體實施方式
在本實用新型的優(yōu)選實施例的以下描述中，為那些在不同附圖中描述的、起類似作用的元件使用相同或類似的參考標記，其中省略了這些元件的重復描述。
圖I示出了電池裝置的俯視圖。此電池裝置具有電池殼體101和兩個并排地設(shè)置在殼體101中的電池模塊103。在電池模塊103下方、電池殼體101的內(nèi)部設(shè)置有冷卻元件105。此外還示出了剖開線A-A。
圖2示出了通過圖I所示的電池裝置沿剖開線A-A的剖視圖。示出的是具有底部元件和兩個側(cè)面元件的電池殼體101以及電池模塊103，此電池模塊在殼體101中設(shè)置在擋塊上。冷卻元件105貼靠在電池模塊103的下側(cè)上。此冷卻元件105借助彈簧207壓向電池殼體101。因此，彈簧207把冷卻器105壓在電池模塊103上。
圖4至7示出了電池模塊103的安裝情況。
圖4示出了電池裝置的俯視圖。電池裝置具有電池殼體101，并在這種情況下具有設(shè)置在殼體101中的電池模塊103。冷卻元件105設(shè)置在電池殼體101中。此外還示出了剖開線A-A。
圖5示出了通過圖4所示的電池裝置沿剖開線A-A的剖視圖。示出的是具有冷卻元件105的電池殼體101，此冷卻元件借助多個彈簧207固定。
電池模塊103在通過箭頭標出的方向上插入到電池殼體101中，并安放在冷卻元件105上。
安裝時，在第一步驟中只把冷卻器105設(shè)置在電池殼體101中。在此還沒有安裝 電池模塊103。彈簧207是松弛的，并且彈簧行程是最大的，此彈簧應(yīng)該把冷卻器105擠壓在模塊103上。因此，冷卻器105在預先設(shè)置的最終位置上突出來。
圖6示出了圖4所示的電池裝置的俯視圖。電池裝置除了已經(jīng)裝好的第一電池模塊103以外，還具有第二待安裝的電池模塊103。又還示出了剖開線A-A。
圖7示出了通過圖6所示的電池裝置沿剖開線A-A的剖視圖。示出的是具有冷卻元件105的電池殼體101，它已安裝有電池模塊103。第二電池模塊103在通過箭頭標出的方向上插入電池殼體101中，并安放在冷卻兀件105上。
在安裝的第二步驟中，首先安裝的電池模塊103借助彈簧207將冷卻器105擠入預先給定的安裝位置中。電池模塊103的最終位置通過殼體來預先給定，例如通過幾何形狀的擋塊和螺紋連接。彈簧207把冷卻器105擠壓在電池模塊103上，以便持久地確保熱接觸。
冷卻器105通過彈力在電池或模塊103還未安裝的區(qū)域內(nèi)負載。彈簧207的所有擠壓力在此都作用在冷卻器105自身上，并可能將它損壞。
圖8至13示出了按本實用新型的在使用換檔彈簧時的解決方案。
圖8示出了按本實用新型的實施例的電池裝置的俯視圖。電池裝置具有電池殼體101和電池模塊103，此電池模塊設(shè)置在殼體101中。在電池模塊103下方、電池殼體101的內(nèi)部設(shè)置有冷卻元件105。電池殼體101是長方形的。在電池殼體101的底部沿著縱向側(cè)面在內(nèi)部設(shè)置有兩個擋塊809，電池模塊103的邊緣區(qū)域可安放在此擋塊上。因此，電池模塊103通過擋塊809來支撐。冷卻元件105設(shè)置在擋塊809之間?？煽吹降氖抢鋮s元件的面向電池模塊103的表面。冷卻元件105構(gòu)成為冷卻板。此冷卻元件具有多個孔口 811。按此實施例，孔口 811沿著冷卻元件105的縱向側(cè)面設(shè)置成兩排。此孔口 811是長方形的。拉緊裝置通過孔口 811中的每一個延伸。此外還示出了剖開線A-A。
圖9示出了通過圖8所示的電池裝置沿剖開線A-A的剖視圖。示出的是帶有冷卻元件105的電池殼體101，此冷卻元件通過多個彈簧元件207固定。彈簧元件設(shè)置在電池殼體101的底部和冷卻元件105之間。該冷卻元件可以通過彈簧元件207從電池殼體101的底部向著電池模塊103的方向被擠壓，電池模塊103在通過箭頭標出的方向上插入到電池殼體101中，并在插入狀態(tài)下安放在冷卻元件105上。每個彈簧元件207具有在不同情況下穿過冷卻元件的孔口中的一個的拉緊元件913。每個拉緊元件913突出冷卻元件105的面向電池模塊103的表面。電池模塊103在被安放在冷卻元件105上之前，被安放在拉緊元件913的突出的端部區(qū)域上，并通過進一步靠近冷卻元件105，將拉緊元件913擠壓進冷卻元件105的孔口中。由此在拉緊元件913位置處產(chǎn)生的改變導致彈簧207拉緊。彈簧207的彈力通過其拉緊而增加，因此，冷卻元件105通過預先給定的作用力壓向電池模塊103，并被固定在此處。按此實施例，相互關(guān)聯(lián)的彈簧元件207和拉緊元件913分別被制造成一體。例如，為此，可以將彈簧鋼帶或彈簧鋼絲的一端彎折成半圓形，使另一端具有從彎折段傾斜突出的直段。彈簧207可以由彎折段和呈直段的拉緊元件913形成。
在所示的第一安裝步驟中，只有冷卻器105位于電池殼體101中。電池模塊103還未被安裝。彈簧207在未安裝的狀態(tài)下是松弛的，且彈簧行程最大。
冷卻器105緊挨在它預先給定的安裝位置的下方。每個彈簧207的組成部分913在應(yīng)該安裝電池模塊103的側(cè)面上略微突出冷卻器105 (以及安裝位置)。
圖10示出了圖9所示的電池裝置的一部分的細節(jié)圖。示出的是具有拉緊元件913的彈簧207，此拉緊元件通過冷卻器105的凹槽或缺口 913進行引導。
彈簧207在未安裝狀態(tài)下是松弛的。冷卻器105緊挨在它預先給定的安裝位置的下方。彈簧207的組成部分在應(yīng)該安裝電池模塊103的側(cè)面上略微突出冷卻器105。
圖11示出了圖10所示的細節(jié)圖，其中電池模塊103現(xiàn)在平放在冷卻器105上。拉緊元件913通過電池模塊103被壓入凹槽811中并固定在該處。因此，彈簧207拉緊，并以與拉緊單元913相對而置的端部壓向冷卻器105的下側(cè)。
在所示的第二步驟中，通過安裝電池模塊把彈簧207的突出部分壓低，因此彈簧207拉緊，并且冷卻器105在此區(qū)域內(nèi)壓在模塊103上。
圖12示出了按本實用新型的實施例的電池裝置的俯視圖。此電池裝置相當于圖8所示的裝置。再次示出了剖開線A-A。
圖13示出了通過圖12所示的電池裝置沿剖開線A-A的剖視圖。示出的是具有第一電池模塊103的電池殼體101，此電池模塊已經(jīng)平放在冷卻元件105上。第二電池模塊103在通過箭頭標出的方向上插入到電池殼體101中并位于第一電池模塊103的旁邊。
在所示的第二步驟中，首先安裝的電池模塊103在它的安裝區(qū)域內(nèi)自己拉緊彈簧207。在冷卻器105的其它部分的彈簧207還是松弛的。
電池模塊103的最終位置通過殼體101來預先給定，例如通過幾何形狀的擋塊和螺紋連接。彈簧207把冷卻器105擠壓在電池模塊103上，以便持久地確保熱接觸。
這帶來的優(yōu)點是，冷卻器不會通過彈力在電池或模塊103還未安裝的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力。
所述的實施例只是示例性的，并且可以相互組合。
在圖14和15中示出了按本實用新型的電池裝置的另一實施例。圖14示出了按本實用新型的電池裝置的其它實施例的剖視圖，此時電池模塊103在箭頭方向上插入。圖15示出了圖14的電池裝置的俯視圖，此時電池模塊103定位在電池裝置中。在此可看到，彈簧207與拉緊單元913不再通過通穿孔引導，而是冷卻器105在其邊緣上具有凹口 811。彈簧207插入通過這些凹口，因此拉緊單元913在待安裝的電池模塊103的方向上突出冷卻器105。以這種方式，即使不使用按圖8至13所述的通穿孔，也能實現(xiàn)按本實用新型的解決方案。在這種實施例中，應(yīng)該確保彈簧元件207的適當固定(例如在殼體101的底部上以鉸接軸承的形式固定)，因此彈簧元件207在電池模塊103插入時不會從凹口 811中滑脫出來。
備選地是，可以在冷卻器105旁邊引導彈簧元件207，例如在按圖16至18所述的本實用新型的實施例中實現(xiàn)的一樣。圖16再次描述了本實用新型的其它實施例的剖視圖，其中在箭頭方向上插入電池模塊103?，F(xiàn)在在此可看到，在電池模塊插入之后面向此電池模塊103的側(cè)面上，彈簧207借助拉緊單元突出冷卻器。圖17示出了具有已插入的電池模塊103的其它實施例的俯視圖，其中，現(xiàn)在可以看到，彈簧207從側(cè)面，即在冷卻器105和擋塊809中的一個之間進行引導。在這種情況下，也應(yīng)該確保彈簧元件207的適當固定，以防止在未拉緊的狀態(tài)下滑落出來。圖17還示出了剖開線A-A，它構(gòu)成為圖16的視圖的剖開方向。
圖18再次示出了其它的實施例的剖視圖，其中刻畫出了電池裝置的與線A-A垂直的剖視圖。在圖18中現(xiàn)在可清楚地看到，彈簧元件207在冷卻器105和擋塊809中的一個之間引導。但為了使冷卻器105牢固地壓在電池模塊103上，彈簧207不僅在冷卻器105和擋塊809中的一個之間引導，而且還有一定數(shù)量的彈簧定位在各個相對而置的擋塊809和冷卻器105之間，因此冷卻器105能夠通過兩側(cè)均勻的擠壓力壓在電池模塊103上。這一點確保了良好且大面積的熱接觸，并減少了冷卻器105的不均勻負載。
權(quán)利要求
1.一種用于電池模塊的冷卻裝置，其特征在于，包括 冷卻元件(105 )，其從冷卻元件的面向電池模塊(103 )的第一側(cè)面延伸至冷卻元件的相對而置的第二側(cè)面； 至少一個彈簧元件(207)，其設(shè)置在冷卻元件的第二側(cè)面上，以便在拉緊狀態(tài)下將擠壓力施加在冷卻元件的第二側(cè)面上；以及 至少一個拉緊裝置(913)，其與彈簧元件相耦合，并且當彈簧元件處于松弛狀態(tài)下時，拉緊裝置的接觸區(qū)域延伸出冷卻元件的第二側(cè)面。
2.按權(quán)利要求
I所述的冷卻裝置，其特征在于，當拉緊裝置的接觸區(qū)域在第二側(cè)面的方向上運動時，拉緊裝置(913)構(gòu)造為用于提高彈簧元件(207)的彈簧應(yīng)力。
3.按上述權(quán)利要求
中任意一項所述的冷卻裝置，其特征在于，當電池模塊靠近冷卻元件(105)的第一側(cè)面時，接觸區(qū)域構(gòu)造為用于抵靠電池模塊(103)，并被電池模塊壓向第二側(cè)面。
4.按上述權(quán)利要求
中任意一項所述的冷卻裝置，其特征在于，拉緊裝置(913)由彈簧元件(207)的端部區(qū)域形成。
5.按上述權(quán)利要求
中任意一項所述的冷卻裝置，其特征在于，彈簧元件(207)具有至少一個朝向冷卻元件(105)的第二側(cè)面的第一接觸區(qū)域，并具有至少一個朝向電池殼體(101)的第二接觸區(qū)域，冷卻元件設(shè)置在該第二接觸區(qū)域中。
6.按上述權(quán)利要求
中任意一項所述的冷卻裝置，其特征在于，冷卻元件(105)具有至少一個通穿孔(811)，尤其是多個通穿孔(811)，并且拉緊裝置(913)通過至少一個通穿孔(811)延伸，或者冷卻裝置具有數(shù)量與多個通穿孔相一致的拉緊裝置(913)。
7.按權(quán)利要求
6所述的冷卻裝置，其特征在于，它具有數(shù)量與多個通穿孔(811)相一致的彈簧元件(207)。
8.按權(quán)利要求
6所述的冷卻裝置，其特征在于，至少一個彈簧元件(207)在冷卻元件(105)的包含多個或所有通穿孔(811)的區(qū)域上延伸。
9.一種電池裝置，其特征在于，包括 電池殼體(101);以及 按上述權(quán)利要求
中任意一項所述的冷卻裝置，其設(shè)置在電池殼體中，以使至少一個彈簧元件(207)設(shè)置在電池殼體的內(nèi)壁和冷卻元件(105)之間。
10.按權(quán)利要求
9所述的電池裝置，其特征在于，它具有至少一個電池模塊(103)，該電池模塊設(shè)置在電池殼體(101)中與冷卻元件(105)的第一側(cè)面相鄰。
專利摘要
本實用新型涉及一種用于電池模塊的冷卻裝置，它包含具有至少一個通穿孔(811)的冷卻元件(105)，其從冷卻元件的面向電池模塊(103)的第一側(cè)面延伸至冷卻元件的相對而置的第二側(cè)面；至少一個彈簧元件(207)，其設(shè)置在冷卻元件的第二側(cè)面上，以便在拉緊狀態(tài)下將擠壓力施加在冷卻元件的第二側(cè)面上；以及至少一個拉緊裝置(913)，其與彈簧元件相耦合并穿過通穿孔延伸，并且當彈簧元件處于松弛狀態(tài)下時，拉緊裝置的接觸區(qū)域延伸出冷卻元件的第二側(cè)面。
文檔編號H01M10/50GKCN202695675SQ201090001377
公開日2013年1月23日 申請日期2010年12月3日
發(fā)明者斯忒芬·赫希 申請人:貝洱兩合公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan