电池壳体部件、电池模块以及用于制造电池壳体部件的方法与流程
1.本发明涉及一种用于电池模块的电池壳体的电池壳体部件，所述电池模块用于容纳电池单体，所述电池壳体部件具有冷却通道，所述冷却通道具有冷却通道底部、用于限制冷却通道的冷却通道壁和用于干扰冷却通道中的冷却剂流动的流动干扰元件，其中，所述流动干扰元件在高度方向上突出状地从冷却通道底部伸出。本发明还涉及一种具有这种电池壳体部件的电池模块以及一种用于制造这种电池壳体部件的方法。
背景技术：
2.已知的是，将各个电池单体互连成电池模块。电池模块又可以互连成电池系统。电池单体由于化学转化过程而发热、特别是在快速功率输出以及快速功率消耗的情况下。电池模块的功率越大，加热就会越大，并且有效的冷却系统就越重要。这尤其是因为，电池模块的使用寿命在大于约40℃的运行温度时明显降低。此外适用的是，实现从电池单体到电池单体的尽可能保持不变的温度梯度。
3.电池模块的调温在已知的系统中主要通过使用呈冷却液形式的冷却剂来实现。冷却剂通常被引导通过电池模块中的冷却通道。由专利申请de 10 2018 220 937 a1和de 10 2018 220 939 a1已知的是，冷却通道利用遮盖器件材料锁合地封闭或在制造电池壳体时封闭。遮盖器件优选与电池壳体的基体焊接。在专利申请de 10 2018 220 937 a1中还描述，为了增大冷却通道面积，可以在冷却通道中设计所谓的流动干扰元件。在焊接时，在焊缝的区域中由工艺决定地产生隆起和不平整度，所述隆起和不平整度通过后续的工艺如刷涂和/或铣削再次平整。尽管如此，在这些区域中以及在遮盖器件的整个表面上仅能够实现有限的平整度。在安装电池模块时，遮盖器件的表面用作安装空间中的支承面。在此可以接受一定的不平整度。然而，在遮盖器件的整个区域上观察，可通过焊接以及通过后续工艺实现的平整度足以用于在电池系统的制造中的特定的工艺步骤并且尤其用于将电池壳体准确地定位在高度方向或z方向上。
4.在流动干扰元件和遮盖器件之间需要间距，从而在遮盖器件和流动干扰元件的头部之间可以形成足够强的冷却剂流动。遮盖器件与流动干扰元件的头部之间的间距越小，冷却通道中的冷却剂流动中的压力损失越大。必须尽可能防止这种情况。由于遮盖器件与流动干扰元件之间的期望的间距，冷却通道中的该区域在已知的系统中不适合于将电池壳体容纳在工件托架中。在沿z方向施加力时，遮盖器件不会得到充分的支撑。这会导致遮盖器件的弯曲。这种力例如在将单体堆叠装配到电池壳体中时产生。
技术实现要素：
5.在本发明的范围内，现在提供一种系统，利用该系统能够以简单的方式在电池模块的制造过程中准确地定位所述类型的电池壳体。尤其提出一种根据权利要求1所述的电池壳体部件、一种根据权利要求9所述的电池模块以及一种根据权利要求10所述的用于制造电池壳体部件的方法。本发明的其他实施方式由从属权利要求、说明书和附图得出。在
此，结合电池壳体部件描述的特征当然也适用于结合根据本发明的电池模块、根据本发明的方法的特征，并且分别反之亦然，从而关于各个发明方面的公开内容总是相互参照和/或能够相互参照。
6.根据本发明的第一方面，提供一种用于电池模块的电池壳体的电池壳体部件，所述电池模块用于容纳电池单池。所述电池壳体部件具有冷却通道，所述冷却通道具有冷却通道底部、用于限制所述冷却通道的冷却通道壁和用于干扰和/或定义所述冷却通道中的冷却剂流动的流动干扰元件。流动干扰元件在高度方向上突出状地从冷却通道底部伸出。流动干扰元件的一部分以标准元件的形式设计。流动干扰元件的另一部分以承载元件的形式设计，其中，承载元件为了承载遮盖冷却通道的遮盖器件而在高度方向上比标准元件更高地设计。
7.在本发明的范围内的试验中已经发现，通过有针对性地局部提高流动干扰元件，不仅实现了用于改进地定位电池壳体部件或具有这种电池壳体部件的电池模块的承载结构，而且可以防止冷却剂流动中的压力损失或至少将其保持在可接受的低值上。也就是说，一方面现在能够实现在工件托架中用于装配过程的足够高的支撑力并且由此能够实现电池壳体或电池模块在工件托架中用于后续工艺（例如电池的构造）的期望的定位精度。另一方面，仅需要在工件托架中在流动干扰元件和电池壳体的遮盖器件之间的接收点或接触部位的区域中的冷却剂流动中忍受小的压力损失和相应可接受的压力损失的提高。此外，通过电池壳体部件的根据本发明的设计方案能够有效地防止在电池模块的装配过程期间在z方向上施加装配力时支撑元件的变形。
8.电池模块可以理解为具有多个用于在机动车中使用的电池单体的电池模块。所述电池模块尤其以用于驱动机动车的驱动电池系统的形式或作为驱动电池系统的一部分来设计，即以高压电池模块的形式或作为高压电池模块的一部分来设计。电池壳体部件相应地配置用于在这种驱动电池模块中使用。电池壳体部件由此尤其被配置用在电化学储能器中、优选在锂离子电池模块和/或其组件中使用。
9.标准元件和承载元件优选具有相同的框架。也就是说，直至标准元件在高度方向上的高度的例如50%的高度，流动干扰元件的框架优选是相同的或至少近似相同的。由此得到冷却剂通过冷却通道的均匀的流动模式。此外，这导致电池壳体部件的相对简单的制造。
10.流动干扰元件优选具有在2mm和8mm之间的范围内、尤其在3mm和5mm之间的范围内的平均直径。所述标准元件和/或所述承载元件优选分别具有在高度方向上在2mm与8mm之间的范围内、尤其在3mm与5mm之间的范围内的高度，其中，所述承载元件根据本发明略高于所述标准元件，从而所述承载元件在所述电池壳体的组装状态中接触所述遮盖器件，而在所述标准元件的端侧与所述遮盖器件之间分别设计小的间距或小的间隙。流动干扰元件之间的间距优选在5mm至15mm之间的范围内、尤其在9mm至11mm之间的范围内。
11.关于电池壳体部件，冷却通道可以理解为敞开的冷却通道。只有在完成的电池壳体中和/或在完成的电池模块中（在其中遮盖器件装配在电池壳体部件上）冷却通道才可以被视为闭合的冷却通道。因此，遮盖器件可以在电池壳体和/或电池模块中形成冷却通道的一部分或至少相应地理解为冷却通道的一部分。
12.根据本发明的另一实施方式可行的是，电池壳体部件包括多个承载元件组，所述承载元件组分别具有多个彼此相邻地设计的承载元件，其中，所述承载元件组利用在所述
承载元件组之间的标准元件彼此间隔开地设计。通过多个承载元件组的分组的和/或局部有限的分组的布置，可以实现用于将电池壳体部件和/或遮盖器件定位在电池壳体部件上的提高的稳定性，而在冷却通道中的冷却剂流动中的压力损失还可以保持足够小。承载元件组优选地设计在冷却通道和/或电池壳体部件的角区域中。也就是说，在承载元件组和最接近的冷却通道壁之间沿着假想的直线优选地没有或仅几个、例如少于五个标准元件。因此可以提供的是，例如四个承载元件组设计在冷却通道的四个不同的角区域中和/或尽可能地远离彼此间隔开。相应的承载元件组的或稍后在工件托架中用作用于遮盖器件的支承面和/或参考面的相应的区域的尺寸如此大地实施，使得在施加装配力时、例如在单体堆叠装配和焊接单体连接器时，在遮盖器件上和/或在流动干扰元件上不产生塑性变形。换句话说，所述承载元件的端侧能够形成参考高度，所述参考高度对于在电池模块的构造中的所有其他步骤作为用于在z方向上或在高度方向上定位电池壳体部件的基础使用。每个承载元件组可以具有3至15个之间、特别是4至10个之间的承载元件。因此，一个承载元件组例如可以具有7个承载元件，所述承载元件共同形成一个承载元件组，所述承载元件组具有用于保持器件的圆形或六边形的接触面。
13.此外可行的是，流动干扰元件在根据本发明的电池壳体部件中销形地和/或栓形地设计。这样的形状给冷却剂提供了高的流动自由空间。此外，由此可以明显增大有效的冷却剂面积，而不忍受冷却剂流动中的过度的压力损失。此外，这种销形和/或栓形可以简单地制造。
14.此外，在根据本发明的电池壳体部件中可行的是，在承载元件的端侧上与冷却通道底部间隔开地分别设计有平坦的支承平台。支承平台可以理解为如下支承面，所述支承面优选具有在4mm
²
和25mm
²
之间的范围内、尤其在10mm
²
和20mm
²
之间的范围内的面积。因此，每个支承平台可以具有例如4mm的直径或4mm的长度和/或宽度。支承平台优选具有圆形横截面，但也可以具有多角的横截面。通过支承平台可以实现到承载元件上的面状的力分布。可以防止由例如过尖的支承接触引起的对遮盖器件的损坏。
15.此外，在根据本发明的电池壳体部件中可行的是，流动干扰元件远离冷却通道底部锥形地和/或凹入地变细。因此，冷却通道中的流动干扰元件可以稳定地并且仍然尽可能低阻力地设计，即用于在冷却剂流动中实现尽可能小的压力损失。
16.根据本发明的电池壳体部件的承载元件在高度方向上优选在0.2 mm和1mm之间的范围内比标准元件高。因此，标准元件几乎具有承载元件和/或冷却通道壁的高度。因此，标准元件可以形成用于冷却冷却通道中的冷却剂的尽可能大的冷却面。同时，减小的高度足以将冷却剂流动中的压力损失保持得尽可能小。高度差特别优选在0.4 mm和0.8 mm之间的范围内。
17.根据本发明的另一设计变型方案可行的是，在电池壳体部件中，承载元件在从冷却通道底部出发的高度方向上具有与冷却通道壁相同的高度。因此，承载元件和冷却通道壁可以共同用作用于定向电池壳体部件的参考面和/或参考高度。因此，电池壳体部件或电池壳体的期望的定向在装配期间能够简单且准确地执行。
18.此外，在根据本发明的电池壳体部件中可行的是，冷却通道包括冷却通道底部、冷却通道壁以及流动干扰元件一体地和/或整体地设计。因此，电池壳体部件特别简单地并且此外坚固地提供。所述电池壳体部件尤其能够设计为铸造体、优选设计为金属铸造体并且
特别优选设计为铝压铸体。
19.本发明的另一方面涉及一种电池模块，所述电池模块具有如上所述的电池壳体部件、多个布置在电池壳体部件中的电池单体和用于遮盖冷却通道的遮盖器件，其中，遮盖器件与冷却通道壁焊接并且与标准元件间隔开。因此，根据本发明的电池模块带来与参照根据本发明的电池壳体部分详细描述的优点相同的优点。在电池模块中，遮盖器件可以被视为冷却通道的一部分。也就是说，冷却通道也可以被理解为其包括遮盖器件。遮盖器件与标准元件之间的间距优选在0.2 mm与1mm之间的范围内，和/或对应于标准元件与承载元件之间的高度差。
20.此外，本发明的一个方面涉及一种用于制造如上所述的电池壳体部件的方法。所述方法具有以下步骤：-提供壳体基体，所述壳体基体具有冷却通道，所述冷却通道具有冷却通道底部、用于限制冷却通道的冷却通道壁和用于干扰冷却通道中的冷却剂流动的流动干扰元件，其中，流动干扰元件在高度方向上突出状地从冷却通道底部伸出，流动干扰元件的一部分设计为标准元件，流动干扰元件的另一部分设计为承载元件或过高的承载元件，并且所述承载元件在高度方向上设计为高于所述标准元件并且从所述冷却通道底部出发设计为高于所述冷却通道壁，并且-去除相应的承载元件或过高的承载元件的端部区段，使得用于承载用于遮盖所述冷却通道的遮盖器件的过高的承载元件的高度在所述高度方向上等于所述冷却通道壁的高度或相应地改变。
21.因此，根据本发明的方法也带来上述优点。流动干扰元件的框架分别彼此相同或至少近似彼此相同。壳体基体的承载元件首先仅在高度上与壳体基体的标准元件不同。此外，在去除端部区段之后，电池壳体部件的承载元件还在端侧的形状方面与电池壳体部件的相应的标准元件不同。框架还保持相同或近似相同。所述壳体基体的承载元件可以理解为过高的承载元件，而所述完成的电池壳体部件的承载元件或在去除过高的承载元件的端部区段之后的承载元件能够被称为缩短的承载元件，然而所述缩短的承载元件仍然高于所述标准元件。所述去除优选通过机械加工、尤其通过对过高的承载元件进行过铣削来执行。由此，尤其去除在端部区段上的之前可能的半径，从而与在所述壳体基体浇铸之后的初始状态相比得到更大的平坦的支承面或支承平台。为了实现冷却通道壁以及承载元件的尽可能相同的高度，可以共同地和/或同时以相同的高度对过高的承载元件和冷却通道壁进行去除和/或铣削。在制造壳体基体时，在可能的压铸过程中一起构造过高的承载元件。对于压铸模具的使用寿命有利的是，承载元件构造有足够大的半径和/或足够大的脱模斜面。一旦端部区段被去除，遮盖器件就可以与冷却通道壁材料锁合地连接、特别是焊接并且优选借助搅拌摩擦焊接工艺材料锁合地连接。
22.改进本发明的其他措施由以下对本发明的不同实施例的说明得出，所述实施例在附图中示意性地示出。从权利要求书、说明书或附图中得出的所有特征和/或优点、包括结构细节和空间布置不仅本身而且以不同的组合的形式对于本发明来说是重要的。
附图说明
23.分别示意性地示出：
图1示出了根据本发明的优选实施方式的电池壳体部件，其具有待固定在其上的遮盖器件，图2以俯视图示出了根据优选实施方式的电池壳体部件，图3示出了根据优选实施方式的电池壳体部件的详细视图，图4示出了用于示出根据本发明的细节的剖示图，图5和6示出了用于阐述根据本发明的方法的示图，和图7示出了一种电池模块，其具有根据本发明的优选实施方式的电池壳体部件。
24.具有相同功能和作用方式的元件在附图中分别设有相同的附图标记。
具体实施方式
25.图1示出了用于在图7中示出的电池模块30的电池壳体10的电池壳体部件11，电池模块用于容纳电池单体。所述电池壳体部件11以铝压铸构件的形式一件式地（einst
ü
ckig）设计并且包括冷却通道12，所述冷却通道具有冷却通道底部13、用于限制冷却通道12的冷却通道壁14以及用于干扰或定义冷却通道12中的冷却剂流动的销形或栓形的流动干扰元件15。流动干扰元件15在高度方向21上突出状地从冷却通道底部13伸出。如图1中所示那样，流动干扰元件15部分地设计为标准元件15a并且部分地设计为承载元件15b。为了承载遮盖冷却通道12的遮盖器件19，承载元件15b在高度方向21上比标准元件15a更高地设计。更准确地说，示出的承载元件15b在高度方向21上以大约0.5mm高于标准元件15a设计。在电池壳体10的组装状态中，遮盖器件19为了遮盖冷却通道12与冷却通道壁14焊接、接触承载元件15b并且与标准元件15a间隔开。
26.如图2中所示那样，承载元件15b以四个承载元件组16提供。每个承载元件组16具有七个彼此相邻地设计的承载元件15b。承载元件组16在俯视图中是圆形的或以六边形的形式设计。承载元件组16分别利用在承载元件组16之间的标准元件15a在冷却通道12的四个角区域中彼此间隔开地设计。
27.图3以进一步的细节示出了电池壳体部件11。参考图3尤其可以看出，在承载元件15b的端侧上与冷却通道底部13间隔开地分别设计有平坦的支承平台17。此外可以看出，流动干扰元件15远离冷却通道底部13锥形地或远离冷却通道底部13首先凹入并且然后锥形地变细。在根据图4的横截面中可以看出承载元件15b和标准元件15之间的高度差。此外，在那里可以看出，承载元件15b在从冷却通道底部13出发的高度方向21上具有与冷却通道壁14相同的高度。
28.接着参照图5和6阐述一种用于制造如上所述的电池壳体部件11的方法。如图5中所示那样，为此首先提供壳体基体18。壳体基体18具有冷却通道12，所述冷却通道具有冷却通道底部13、用于限制冷却通道12的冷却通道壁14和呈标准元件15a和承载元件15b或首先还过高的承载元件15b形式的流动干扰元件15。承载元件15b在高度方向21上比标准元件15a高地设计并且从冷却通道底部13出发也比冷却通道壁14高地设计。如图6中所示那样，为了制造所期望的电池壳体部件11，相应的承载元件15b的端部区段20随后被这样去除、尤其铣削，使得用于承载用于遮盖冷却通道12的遮盖器件19的承载元件15b的高度在高度方向21上等于冷却通道壁14的高度。然而，缩短的承载元件15b仍然高于标准元件15a。
29.在图7中示出了具有如上所述的电池壳体部件11的电池模块30。电池模块30具有
用于容纳电子组件的电子器件壳体22和用于容纳多个电池单体的电池壳体10。
30.除了所示出的实施方式之外，本发明允许另外的设计原理。也就是说，本发明不应被视为局限于参照附图阐述的实施例。
技术特征：
1.一种用于电池模块（30）的电池壳体（10）的电池壳体部件（11），所述电池模块用于容纳电池单体，所述电池壳体部件具有冷却通道（12），所述冷却通道具有冷却通道底部（13）、用于限制所述冷却通道（12）的冷却通道壁（14）和用于干扰所述冷却通道（12）中的冷却剂流动的流动干扰元件（15），其中，所述流动干扰元件（15）在高度方向（21）上突出状地从所述冷却通道底部（13）伸出，其特征在于，所述流动干扰元件（15）的一部分以标准元件（15a）的形式设计，并且所述流动干扰元件（15）的另一部分以承载元件（15b）的形式设计，其中，所述承载元件（15b）为了承载遮盖所述冷却通道（12）的遮盖器件（19）而在所述高度方向（21）上比所述标准元件（15a）更高地设计。2.根据权利要求1所述的电池壳体部件（11），其特征在于多个承载元件组（16），所述多个承载元件组分别具有多个彼此相邻地设计的承载元件（15b），其中，所述承载元件组（16）利用在所述承载元件组（16）之间的标准元件（15a）彼此间隔开地设计。3.根据前述权利要求中任一项所述的电池壳体部件（11），其特征在于，所述流动干扰元件（15）销形地和/或栓形地设计。4.根据前述权利要求中任一项所述的电池壳体部件（11），其特征在于，在所述承载元件（15b）的端侧上与所述冷却通道底部（13）间隔开地分别设计有平坦的支承平台（17）。5.根据前述权利要求中任一项所述的电池壳体部件（11），其特征在于，所述流动干扰元件（15）远离所述冷却通道底部（13）锥形或凹入地变细。6.根据前述权利要求中任一项所述的电池壳体部件（11），其特征在于，所述承载元件（15b）在所述高度方向（21）上在0.2 mm和1mm之间的范围内比所述标准元件（15a）高。7.根据前述权利要求中任一项所述的电池壳体部件（11），其特征在于，所述承载元件（15b）在从所述冷却通道底部（13）出发的高度方向（21）上具有与所述冷却通道壁（14）相同的高度。8.根据前述权利要求中任一项所述的电池壳体部件（11），其特征在于，所述冷却通道（12）包括所述冷却通道底部（13）、所述冷却通道壁（14）以及所述流动干扰元件（15）一体地和/或整体地设计。9.一种电池模块（30），具有根据前述权利要求中任一项所述的电池壳体部件（11）、多个布置在所述电池壳体部件（11）中的电池单体和用于遮盖所述冷却通道（12）的遮盖器件（19），其中，所述遮盖器件（19）与所述冷却通道壁（14）焊接并且与所述标准元件（15a）间隔
开。10. 用于制造根据权利要求1至8中任一项所述的电池壳体部件（11）的方法，所述方法具有以下步骤：-提供壳体基体（18），所述壳体基体具有冷却通道（12），所述冷却通道（12）具有冷却通道底部（13）、用于限制所述冷却通道（12）的冷却通道壁（14）和用于干扰所述冷却通道（12）中的冷却剂流动的流动干扰元件（15），其中，所述流动干扰元件（15）在高度方向（21）上突出状地从所述冷却通道底部（13）伸出，所述流动干扰元件（15）的一部分设计为标准元件（15a），所述流动干扰元件（15）的另一部分设计为承载元件（15b），并且所述承载元件（15b）在高度方向（21）上高于所述标准元件（15a）地设计并且从所述冷却通道底部（13）出发高于所述冷却通道壁（14）地设计，并且-去除相应的承载元件（15b）的端部区段（20），使得用于承载用于遮盖所述冷却通道（12）的遮盖器件（19）的承载元件（15b）的高度在所述高度方向（21）上等于所述冷却通道壁（14）的高度。
技术总结
本发明涉及一种用于电池模块的电池壳体的电池壳体部件，所述电池模块用于容纳电池单池，具有冷却通道，所述冷却通道具有冷却通道底部、用于限制所述冷却通道的冷却通道壁和用于干扰所述冷却通道中的冷却剂流动的流动干扰元件，其中，所述流动干扰元件在高度方向上突出状地从所述冷却通道底部伸出，并且其中，所述流动干扰元件的一部分以标准元件的形式设计，并且所述流动干扰元件的另一部分以承载元件的形式设计。本发明还涉及一种具有根据本发明的电池壳体部件的电池模块以及一种用于制造根据本发明的电池壳体部件的方法。制造根据本发明的电池壳体部件的方法。制造根据本发明的电池壳体部件的方法。
