密封电池单元的密封元件、用于制造其的模制本体及方法

摘要

提供用于对机动车辆的纯电力驱动的电池模块(34)的电池单元(18)进行密封的密封元件(10)，具有：第一密封盘(12)，基本上安排在一平面中、用于在呈框架形式的外壳(32)与第一附接框架(44)之间以密封方式形成附接；第二密封盘(14)，在距离第一密封盘一距离处基本上安排在一平面中，用于在呈框架形式的外壳(32)与第二附接框架(46)之间以密封方式形成附接；及，多个接纳凹座(16)，将第一密封盘连接到第二密封盘且具空心设计，以容纳电池单元(18)。借助于密封元件，电池单元能仅借助于两个密封点来相对于冷却介质以低结构花费和良好的密封效果而密封，实现对电池单元的高冷却功率而没有发生电短路的风险。

权利要求

1.一种用于对机动车辆的纯电力驱动的电池模块(34)的电池单元(18)进行密封的密封元件，其特征在于，该密封元件具有：一个第一密封盘(12)，该第一密封盘基本上被安排在一个平面中，以用于在一个呈框架形式的外壳(32)与一个第一附接框架(44)之间以密封方式形成附接，一个第二密封盘(14)，该第二密封盘在距该第一密封盘(12)一距离处基本上被安排在一个平面中，以用于在呈框架形式的该外壳(32)与一个第二附接框架(46)之间以密封方式形成附接，以及多个接纳凹座(16)，这些接纳凹座将该第一密封盘(12)连接到该第二密封盘(14)上并且具有空心设计，以用于在各自的情况下容纳一个电池单元(18)，其中该第一密封盘(12)和该第二密封盘(14)以及这些接纳凹座(16)是由一种密封材料一件式制造而成的。

2.如权利要求1所述的密封元件，其特征在于，该接纳凹座(16)在该第一密封盘(12)中形成一个第一贯通开口(20)和/或在该第二密封盘(14)中形成一个第二贯通开口(22)。

3.如权利要求1或2所述的密封元件，其特征在于，该第一密封盘(12)和该第二密封盘(14)被安排成基本上彼此平行，其中这些接纳凹座(16)被安排成基本上垂直于该第一密封盘(12)并垂直于该第二密封盘(14)。

4.如权利要求1或2所述的密封元件，其特征在于，该接纳凹座(16)是以基本上空心圆柱形方式来构型的，以便容纳被构型成圆形单元的电池单元(18)。

5.一种用于机动车辆的纯电动驱动的电池模块，其特征在于，该电池模块具有：一个基本上呈框架形式的外壳(32)，其中该外壳(32)具有一个第一周向端面(36)和背离该第一周向端面(36)指向的一个第二周向端面(38)；一个如权利要求1至4之一所述的密封元件(10)，其中该密封元件(10)用该第一密封盘(12)周向地压在该第一周向端面(36)上，并且用该第二密封盘(14)周向地压在该第二周向端面(38)上；多个电池单元(18)，这些电池单元各自插入到一个接纳凹座(16)中；一个第一附接框架(44)，该第一附接框架连接到该外壳(32)上，其中该第一密封盘(12)以一种形成密封的方式被压在该外壳(32)与该第一附接框架(44)之间；一个第二附接框架(46)，该第二附接框架连接到该外壳(32)上，其中该第二密封盘(14)以一种形成密封的方式被压在该外壳(32)与该第二附接框架(46)之间；用于将对这些电池单元(18)进行冷却的冷却介质引入该外壳(32)的一个入口(40)；以及用于将该冷却介质从该外壳(32)排出的一个出口(42)。

6.如权利要求5所述的电池模块，其特征在于，该电池单元(18)以一种平坦方式、用压力配合的方式被该接纳凹座(16)所容纳。

7.一种用于制造如权利要求1至4之一所述的密封元件(10)的模制本体，其特征在于，该模制本体具有一个第一基板(26)，该第一基板用于对该第一密封盘(12)的背向该第二密封盘(14)指向的一个第一表面定界，一个第二基板(28)，该第二基板用于对该第二密封盘(14)的背向该第一密封盘(12)指向的一个第二表面定界，多个芯本体(30)，这些芯本体将连接到该第一密封盘(12)和/或将连接到该第二密封盘(14)上，以便在这些接纳凹座(16)中形成一个空腔。

8.如权利要求7所述的模制本体，其特征在于，该芯本体(30)、具体地所有这些芯本体(30)能够以一种可反复分开的方式连接到该第一基板(26)上或连接到该第二基板(28)上。

9.一种用于制造如权利要求1至4之一所述的密封元件(10)的方法，其特征在于，该方法使用如权利要求7或8所述的模制本体(24)，其中将这些芯本体(30)和该第一基板(26)与该第二基板(28)的朝着彼此指向的内面涂覆一种实质上液体的密封材料，使得该密封材料固化成一种凝固状态，

将该第一基板(26)和/或该第二基板(28)从这些芯本体(30)松脱开，

将该第一基板(26)与该第一密封盘(12)松脱并且将该第二基板(28)与该第二密封盘(14)松脱，其中将这些芯本体(30)与该第一基板(26)和/或与该第二基板(28)从这些接纳凹座(16)中拉出。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，通过将该模制本体(24)浸入实质上液体的密封材料中来实施对该第一基板(26)、该第二基板(28)以及这些芯本体(30)的涂覆。

说明书

密封电池单元的密封元件、用于制造其的模制本体及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于密封牵引用电池的电池单元的密封元件、一种用于制造该密封元件的模制本体以及一种用于制造该密封元件的方法，借助于该密封元件，机动车辆的纯电力驱动的电池模块的电池单元(“牵引用电池”)可以相对于对电池单元进行冷却的冷却介质、具体是冷却水而密封，以避免电池单元通过冷却介质而发生电气短路。

背景技术

[0002] US 2010/0285346 A1披露了一种电池模块，其中电池单元各自被插入金属凹座内，冷却介质可以围绕该金属凹座流动。金属凹座具有侧向地突出的凸缘，其中凸缘通过盖件被压在外壳上，以便防止冷却介质在凸缘处从该外壳流出，经过电池单元。

[0003] 需要不断提高电池模块的效率而不增加其故障率。

发明内容

[0004] 本发明的目标是指明使电池模块具有高效率和低故障率成为可能的措施。

[0005] 该问题根据本发明是通过具有如下述1所述的特征的密封元件、具有如下述7所述的特征的模制本体和具有如下述9所述的特征的方法来解决的。在下述2-4、6、8和10限定了本发明的优选改进，这些改进可以各自单独地或组合地构成本发明的一个方面。

[0006] 1.一种用于对机动车辆的纯电力驱动的电池模块(34)的电池单元(18)进行密封的密封元件，该密封元件具有：

[0007] 一个第一密封盘(12)，该第一密封盘基本上被安排在一个平面中，以用于在一个呈框架形式的外壳(32)与一个第一附接框架(44)之间以密封方式形成附接，[0008] 一个第二密封盘(14)，该第二密封盘在距该第一密封盘(12)一距离处基本上被安排在一个平面中，以用于在呈框架形式的该外壳(32)与一个第二附接框架(46)之间以密封方式形成附接，以及

[0009] 多个接纳凹座(16)，这些接纳凹座将该第一密封盘(12)连接到该第二密封盘(14)上并且具有空心设计，以用于在各自的情况下容纳一个电池单元(18)，

[0010] 其中该第一密封盘(12)和该第二密封盘(14)以及这些接纳凹座(16)是由一种密封材料一件式制造而成的。

[0011] 2.如上述1所述的密封元件，该接纳凹座(16)在该第一密封盘(12)中形成一个第一贯通开口(20)和/或在该第二密封盘(14)中形成一个第二贯通开口(22)。

[0012] 3.如上述1或2所述的密封元件，该第一密封盘(12)和该第二密封盘(14)被安排成基本上彼此平行，其中这些接纳凹座(16)被安排成基本上垂直于该第一密封盘(12)并垂直于该第二密封盘(14)。

[0013] 4.如上述1至3所述的密封元件，该接纳凹座(16)是以基本上空心圆柱形方式来构型的，以便容纳被构型成圆形单元的电池单元(18)。

[0014] 5.一种用于机动车辆的纯电动驱动的电池模块，该电池模块具有：一个基本上呈框架形式的外壳(32)，其中该外壳(32)具有一个第一周向端面(36)和背离该第一周向端面(36)指向的一个第二周向端面(38)；一个如上述1至4之一所述的密封元件(10)，其中该密封元件(10)用该第一密封盘(12)周向地压在该第一端面(36)上，并且用该第二密封盘(14)周向地压在该第二端面(38)上；多个电池单元(18)，这些电池单元各自插入到一个接纳凹座(16)中；一个第一附接框架(44)，该第一附接框架连接到该外壳(32)上，其中该第一密封盘(12)以一种形成密封的方式被压在该外壳(32)与该第一附接框架(44)之间；一个第二附接框架(46)，该第二附接框架连接到该外壳(32)上，其中该第二密封盘(14)以一种形成密封的方式被压在该外壳(32)与该第二附接框架(46)之间；用于将对这些电池单元(18)进行冷却的冷却介质引入该外壳(32)的一个入口(40)；以及用于将该冷却介质从该外壳(32)排出的一个出口(42)。

[0015] 6.如上述5所述的电池模块，该电池单元(18)以一种平坦方式、具体地用压力配合的方式被该接纳凹座(16)所容纳。

[0016] 7.一种用于制造如上述1至4之一所述的密封元件(10)的模制本体，该模制本体具有

[0017] 一个第一基板(26)，该第一基板用于对该第一密封盘(12)的背向该第二密封盘(14)指向的一个第一表面定界，

[0018] 一个第二基板(28)，该第二基板用于对该第二密封盘(14)的背向该第一密封盘(12)指向的一个第二表面定界，

[0019] 多个芯本体(30)，这些芯本体将连接到该第一密封盘(12)和/或将连接到该第二密封盘(14)上，以便在这些接纳凹座(16)中形成一个空腔。

[0020] 8.如上述7所述的模制本体，该芯本体(30)、具体地所有这些芯本体(30)能够以一种可反复分开的方式连接到该第一基板(26)上或连接到该第二基板(28)上。

[0021] 9.一种用于制造如上述1至4之一所述的密封元件(10)的方法，该方法使用如上述7或8所述的模制本体(24)，其中

[0022] 将这些芯本体(30)和该第一基板(26)与该第二基板(28)的朝着彼此指向的内面涂覆一种实质上液体的密封材料，

[0023] 使得该密封材料固化成一种凝固状态，

[0024] 将该第一基板(26)和/或该第二基板(28)从这些芯本体(30)松脱开，[0025] 将该第一基板(26)与该第一密封盘(12)松脱并且将该第二基板(28)与该第二密封盘(14)松脱，其中将这些芯本体(30)与该第一基板(26)和/或与该第二基板(28)从这些接纳凹座(16)中拉出。

[0026] 10.如上述9所述的方法，其中通过将该模制本体(24)浸入实质上液体的密封材料中来实施对该第一基板(26)、该第二基板(28)以及这些芯本体(30)的涂覆。

[0027] 根据本发明，提供了一种用于对机动车辆的纯电力驱动的电池模块的电池单元进行密封的密封元件，该密封元件具有：第一密封盘，该第一密封盘基本上被安排在一个平面中、以用于在呈框架形式的外壳与第一附接框架之间以密封的方式形成附接；第二密封盘，该第二密封盘在距该第一密封盘的一距离处基本上被安排在一个平面中，以用于在呈框架形式的外壳与第二附接框架之间以密封的方式形成附接；以及，多个接纳凹座，这些接纳凹座将该第一密封盘连接到该第二密封盘上并且具有空心设计，以用于在各自情况下容纳一个电池单元，其中该第一密封盘和该第二密封盘以及这些接纳凹座是由密封材料一件式制造而成的。

[0028] 可以将呈框架形式的外壳安排在这些密封盘之间，其结果是，在外壳与以三维方式形成的密封元件之间形成冷却介质(具体是冷却水)可以流过来冷却容纳在接纳凹座中的电池单元的体积。在本上下文中，有可能仅提供两个有待密封的密封点。一个密封点可以沿着外壳的呈框架形式的轮廓形成在该外壳与该第一密封盘之间，并且第二密封点可以沿着外壳的呈框架形式的轮廓形成在该外壳与该第二密封盘之间。结果是，有可能仅用单个密封元件相对于冷却介质密封多个电池单元。由此降低了安装花费。具体而言，与密封每个单独的电池单元相比较，能够降低电池单元未充分密封的风险。密封面可以提供在密封单元不会受到例如由公差引起的部件偏移的不利影响的区域中。密封盘和外壳的壁厚可以被选择成足够大，从而甚至在部件相对于外壳不精确地取向的情况下实现足够高的密封水平。由此，能够降低由于冷却介质进入电池单元内引起的电池单元的故障率。电池单元的电极可以在接纳凹座的同一侧上或不同侧上突出，并且能够使用电接触装置容易地形成电接触而不会使冷却介质到达这些电极并且能够使其不引起短路。

[0029] 此外，电池单元的形成电池单元的外侧表面的单元壁不与冷却介质直接接触。其结果是，电池单元通过接纳凹座的密封材料与冷却介质间隔开。由于密封材料可能(具体地作为接纳凹座的一部分)具有小的材料厚度，所以电池单元与冷却介质之间的热交换不会在很大程度上受到不利影响，其结果是能够实现电池单元的相应高的冷却功率，从而允许电池单元特别高效的运行。不必在电池单元与冷却介质之间通过进一步的中间连接的导热部分产生交换热量，其结果是，冷却功率可以相应地是高的。由此提高了电池单元的效率、以及由此的电池模块的效率。同时，接纳凹座的密封材料能够充当电绝缘介质。其结果是，不需要使电池单元内的单元壁与电池单元的电极电绝缘。而是，单元壁甚至能够形成电池单元的电极或电连接到电极上。这通过消除和/或减少单元壁与同一安装空间的电绝缘而允许增加电池单元的电储存能力，其结果是，就安装空间方面而言，能够以基本上中间的方式进一步提高电池模块的效率。借助于以三维方式形成的带有用于电池单元的接纳凹座的密封元件，这些电池单元就可能仅借助于密封盘上的两个密封点来相对于流过外壳的冷却介质以低的结构花费和良好的密封效果而密封这些电池单元，其结果是，能够实现对电池单元的高冷却功率而没有通过冷却介质发生电短路的风险，其结果是，使得具有高效率且低故障率的电池模块成为可能。

[0030] 该密封元件可以由密封材料制造而成，该密封材料可以具体地是柔性的、可伸缩的、可压缩的和/或弹性的。例如，该密封材料可以由硅、乳胶、聚氯丁烯、天然橡胶和/或合成橡胶、丁腈橡胶(NBR)和/或热塑性弹性体制造而成。

[0031] 具体而言，该接纳凹座在该第一密封盘中形成一个第一贯通开口和/或在该第二密封盘中形成一个第二贯通开口。结果是，电池单元可以插入该接纳凹座中和/或通过该第一贯通开口和/或该第二贯通开口被从其中拉出。该接纳凹座可以在该第一密封盘或该第二密封盘的区域中是以封闭的方式并以袋的方式实施的。该接纳凹座优选地被构型成从该第一贯通开口到该第二贯通开口是连续的，并且结果是，在两侧上是以开放的样式实施的。结果是，电池单元的第一极能够被导向通过第一出口开口，并且电池单元的第二极能够被导向通过第二出口开口，其结果是，能够容易地彼此上下地安排多个电池单元的平面并且放置成彼此电接触。

[0032] 该第一密封盘和该第二密封盘优选地安排成基本上彼此平行，其中这些接纳凹座被安排成基本上垂直于该第一密封盘和该第二密封盘。结果是，有可能以对称的样式构造密封元件，结果是当其旋转过180°时，它还是具有相同的形状。结果是，避免了密封元件的特定必需的安装位置，这简化了安装。

[0033] 接纳凹座特别优选地被构型成基本上空心圆柱形的样式，以便容纳被构型成圆形单元的电池单元。结果是，在周向方向上，电池单元相对于密封元件的特定相对位置并不是必需的，这方便了安装。

[0034] 本发明还涉及一种用于机动车辆的纯电动驱动的电池模块，该电池模块具有：一个基本上呈框架形式的外壳，其中该外壳具有一个第一周向端面和背离该第一周向端面指向的一个第二周向端面；一个能够如上所述实施和开发的密封元件，其中该密封元件用该第一密封盘周向地压在该第一端面上，并且用该第二密封盘周向地压在该第二端面上；多个电池单元，这些电池单元各自插入到一个接纳凹座中；一个第一附接框架，该第一附接框架连接到该外壳上，其中该第一密封盘以一种形成密封的方式压在该外壳与该第一附接框架之间；一个第二附接框架，该第二附接框架连接到该外壳上，其中该第二密封盘以一种形成密封的方式压在该外壳与该第二附接框架之间；用于将对这些电池单元进行冷却的冷却介质引入该外壳的一个入口；以及用于将该冷却介质从该外壳排出的一个出口。借助于以三维方式形成的带有用于电池单元的接纳凹座的密封元件，这些电池单元就能够仅借助于密封盘上的两个密封点来相对于流过外壳的冷却介质以低的结构花费和良好的密封效果而密封这些电池单元，其结果是，能够实现对电池单元的高冷却功率而没有通过冷却介质发生电短路的风险，其结果是，使得具有高效率且低故障率的电池模块成为可能。对应的密封盘能够通过将附接框架连接到外壳上(具体是通过旋拧、铆接、夹紧等等)而用相应的压力牢固地压在指定的端面与附接框架之间。密封框架可以具体地(优选地一件式)是更大的结构单元的一部分，例如，是电池模块的盖。

[0035] 具体而言，电池模块以一种平坦方式、具体地用压力配合的方式被接纳凹座所容纳。由此，可以避免电池单元与密封元件的密封材料之间的隔热气隙，结果是能够实现电池单元与冷却介质之间良好的热传递。

[0036] 本发明还涉及一种用于制造能够如上所述实施和开发的密封元件的模制本体，该模制本体具有一个第一基板，该基板用于对该第一密封盘的背向该第二密封盘指向的第一表面定界；一个第二基板，该基板用于对该第二密封盘的背向该第一密封盘指向的第二表面定界；多个芯本体，这些芯本体将连接到该第一密封盘和/或将连接到该第二密封盘上，以便在这些接纳凹座中形成空腔。该模制本体可以构成相对于密封元件的凹模。由于能够使用该模制本体制造并且以三维方式形成的带有用于电池单元的接纳凹座的这种密封元件，这些电池单元就能够仅借助于与密封盘的两个密封点来相对于流过外壳的冷却介质以低的结构花费和良好的密封效果而密封这些电池单元，其结果是，能够实现对电池单元的高冷却功率而没有通过冷却介质发生电短路的风险，其结果是，使得具有高效率且低故障率的电池模块成为可能。为了制造密封元件，这些芯本体和基板的朝着彼此指向的内面可以涂覆有基本上以液体状态存在的密封材料，并且在密封材料固化之后，所述芯本体能够从该密封元件上松脱开。该模制本体的朝着密封元件指向的面优选地涂覆有分离剂以简化这些板和这些芯本体相对于该密封元件的相对移动并且避免该密封元件的密封材料粘附到该模制本体上。

[0037] 具体而言，芯本体、尤其是所有这些芯本体可以是以一种可反复分开的方式连接到该第一基板上或连接到该第二基板上的。这些芯本体优选地以不可分开的方式在一端连接到该第一基板上或连接到该第二基板上。具体而言，所有这些芯本体以可分开的方式在同一端连接到一个基板上并且以不可分开的方式连接到另一个板上。由于板能够与这些芯本体分开，与这些芯本体分开的板能够在接纳凹座的轴向方向上移动远离该密封元件，其中连接到这些芯本体上的板能够在这些接纳凹座的相反的轴向方向上移动远离该密封元件。这些芯本体能够与这个板一起从这些接纳凹座中被移除。

[0038] 本发明还涉及一种用于使用模制本体制造能够如上所述实施和开发的密封元件的方法，该模制本体能够如上所述实施和开发，其中这些芯本体和第一基板的与第二基板的朝着彼此指向的内面涂覆有实质上液体的密封材料，使得该密封材料固化成凝固状态，使得该第一基板和/或该第二基板从这些芯本体上松脱开，使得该第一基板从该第一密封盘松脱开，并且使得第二基板从该第二密封盘松脱开，其中这些芯本体与该第一基板和/或与该第二基板一起从这些接纳凹座中拉出。借助于能够使用该方法制造并且以三维方式形成的带有用于电池单元的接纳凹座的这种密封元件，这些电池单元就能够仅借助于密封盘上的两个密封点来相对于流过外壳的冷却介质以低的结构花费和良好的密封效果而密封这些电池单元，其结果是，能够实现对电池单元的高冷却功率而没有通过冷却介质发生电短路的风险，其结果是，使得具有高效率且低故障率的电池模块成为可能。

[0039] 具体而言，通过将该模制本体浸入实质上液体的密封材料中来实施对该第一基板、该第二基板以及这些芯本体的涂覆。具体而言，如果密封材料在液体状态下具有低粘度，并且因此相当粘稠，则能够特别容易地实施使用浸渍的涂覆。该模制本体可以被浸渍到具有液体密封材料的浴槽中并且随后被拉出该浴槽。随后，能够等到过量的密封材料已经流出该模制本体和/或模制本体的表面上的密封材料已经固化。

[0040] 在涂覆过程中，优选地冷却模制本体。结果是，能够在模制本体的冷却表面上特别快速地获得固化后的材料层。

附图说明

[0041] 现在将借助以下实例、通过参见附图并且藉由多个优选示例性实施例解释本发明，其中以下所呈现的这些特征可以各自单独和组合地代表本发明的一个方面。在附图中：

[0042] 图1：示出了密封元件的示意性透视侧视图，

[0043] 图2：示出了图1的密封元件的示意性平面图，

[0044] 图3：示出了制造过程中图1的密封元件的示意性透视图，

[0045] 图4：示出了具有图1的密封元件的电池模块的示意性透视图，并且[0046] 图5：示出了图4的电池模块的示意性截面图。

具体实施方式

[0047] 图1和图2中所展示的并且由柔性密封材料制造的密封元件10具有一个第一密封盘12和安排在距该第一密封盘12一距离处的一个第二密封盘14，这些密封盘12、14借助于多个用于容纳电池单元18(其被构型成圆形单元)的空心圆柱形接纳凹座16连接到彼此上。这些接纳凹座16在两个轴向侧上是开放的，结果是电池单元18的第一极能够突出通过在第一密封盘12中由接纳凹座16形成的第一贯通开口20，并且电池单元18的第二极能够突出通过在第二密封盘14中由接纳凹座16形成的第二贯通开口22。

[0048] 如图3中所展示，密封元件10可以被构型成模制本体24的拆开涂层，该模制本体被构型成密封元件10的凹模。模制本体24具有对第一密封盘12定界的第一基板26和对第二密封盘14定界的第二基板28，这些密封盘12、14借助于对对应的接纳凹座16定界的芯本体30连接到彼此上。在所展示的示例性实施例中，这些芯本体30以可分开的方式连接到第一基板26上，结果是在将模制本体24浸渍到液体密封材料中并且在模制本体24的涂覆表面上固化密封材料之后，模制本体24能够分两部分从密封元件10松脱开而不损坏密封元件10。

[0049] 如图4和图5中所展示的，柔性密封元件10能够装配到电池模块34的呈框架形式的外壳32中，结果是第一密封盘12能够以平面样式压在例如外壳32的向上指向的第一端面36上。同时，第二密封盘14能够以平面样式压在例如外壳32的向下指向的第二端面38上。外壳32可以具有用于给送冷却介质的入口40和用于排出冷却介质的出口42，结果是借助于密封元件10的材料受到保护的电池单元18可以用高冷却功率来冷却。在本上下文中，密封元件
10的第一密封盘12可以使用旋拧到外壳32上的第一附接框架44来以流体密封方式压在外壳32的第一端面36上，并且密封元件10的第二密封盘14可以使用旋拧到外壳32上的第二附接框架46来以流体密封方式压在外壳32的第二端面38上。结果是，在外壳32与密封元件10的附接框架44、46之间仅产生两个密封点来相对于冷却介质密封所有被插入密封元件10的接纳凹座16中的电池单元18。