多单元电池模块
技术领域
本发明涉及一种用于沿前进方向行驶的机动车辆的底板牵引电池的多单元电池模块。
背景技术
具有电牵引驱动装置的机动车辆的牵引电池由多个多单元电池模块组成，这些多单元电池模块进而具有多个板形的电池单元。牵引电池通常被布置在机动车辆底板中，并且因此在发生侧面碰撞时可能严重变形。在此，当电池模块被布置成使得电池模块中的电池单元以横向于行驶的机动车辆的前进方向的方式被定向(即处于竖直平面或处于水平平面)时，电池单元在电池模块变形时(尤其大体上在处于板形的电池单元的基准平面中的横向方向上)同样严重变形。因此，这些电池单元受到严重压缩。
从DE 10 2014 210 572 A1中已知的是，分别处于竖直平面中的电池单元藉由固体导热体与底壁热连接，以产生从这些电池单元到电池模块的模块壳体的主动被冷却的底壁的良好的热量排放。由此，相应的电池单元与该底壁以机械的方式牢固连接。在发生侧面碰撞时，电池单元也由于底壁的变形而塑性变形。严重变形的电池单元引发严重的火灾危险。
发明内容
针对于此，本发明的目的是，创造一种在碰撞情况下具有较小的火灾危险的牵引电池的多单元电池模块。
根据本发明，该目的通过具有如下特征的用于沿前进方向行驶的机动车辆的牵引电池的多单元电池模块来实现：该多单元电池模块具有：模块壳体，该模块壳体具有金属性的底壁；以及板形的并且能够变形的多个袋式电池单元，这些袋式电池单元以竖直地、彼此平行地并且沿相对于该前进方向的横向方向直立的方式被布置在该模块壳体中，其中以直接邻接该底壁并且与该底壁热接触的方式填入有非粘性并且未固化的导热物质，该导热物质与这些袋式电池单元的下端热接触。
根据本发明的多单元电池模块，用于沿前进方向行驶的机动车辆的牵引电池、尤其用于底板牵引电池，具有带有金属性的底壁的模块壳体，该底壁具有良好的导热能力。在该模块壳体中布置有多个板形的并且能够变形的袋式电池单元，这些袋式电池单元以其基准平面分别以竖直地、彼此平行地并且沿相对于机动车辆的前进方向的横向方向直立的方式被布置。因此，竖直地布置这些电池单元是有利的，因为以这种方式在该模块壳体的底壁上可以以相对简单的方式对所有电池单元进行冷却。
以直接邻接该底壁并且与该底壁热接触的方式填入有非粘性并且未固化的导热物质，该导热物质与这些袋式电池单元的下端热接触。弹性的和/或在较小程度上甚至低粘性的导热物质以其边界层一方面非常紧地贴靠该底壁的表面并且另一方面贴靠这些电池单元的所涉及的表面，从而使得在这里分别确保到边界面的良好的热传递。这些电池单元仅平放在该导热物质的边界层上或者贴靠该边界层，然而不以材料配合、或力配合、或形状配合的方式与该边界层机械连接。由于该导热物质的弹性或塑性可变形性，在碰撞情况下没有力或仅有很小的力从该模块壳体底壁被传递到这些电池单元。这些电池单元浮动式地支承在该模块壳体的内部。由于这些电池单元自身被设计为所谓的袋式电池单元，因此这些袋式电池单元在发生从外部压缩该模块壳体时由于其良好的塑性变形能力对应地机械弯曲，而在此不一定受到损坏或破坏。由此，在发生侧面碰撞的情况下显著减少火灾危险。
优选地提出的是，该导热物质具有大于2.5瓦/米·开尔文的特定的导热能力。由此，确保从这些电池单元到该模块壳体的底壁的足够的热传递。
该导热物质在室温下优选具有至少50-150mPa·s的粘度。因此，该导热物质在最小程度上是粘性的，因此还可以如液体般以流动的方式被引入该模块壳体中，然而在对该导热物质施加速度时其表现得非常迟钝。
替代性地，该导热物质可以由垫构成，例如在将电池单元插入该模块壳体之前将该垫放入该模块壳体中。
该导热物质优选具有超过300℃的燃烧温度并且特别优选地设有阻燃剂，一旦去除热源，这些阻燃剂就促使导热物质自熄灭。
根据优选的设计方案，该导热物质由聚合物基组成并且是不含硅的。
优选地，分别在两个相邻的电池单元之间分别布置有中间单元填充物，该中间单元填充物不和与之邻接的两个电池单元机械连接。该中间单元填充物用于将电池单元彼此机械间隔开，并且是导热的并且同样是能够弹性变形和/或塑性变形的。该中间单元填充物可以特别优选地由导热物质的材料组成。该中间填充物特别优选地由所谓的压缩垫构成。
根据优选的设计方案，该模块壳体底壁具有至少一个填充开口，该填充开口由局部固化的导热物质封闭。位于该模块壳体内部的导热物质原理上是未固化的。然而，该导热物质在该填充开口的区域内被固化，并且例如通过对应的局部UV光照射而固化。可以在制造该电池模块时从下方穿过该填充开口将粘性的导热物质填入底部区域中。一旦该导热物质在所提供的范围内被填入该模块壳体中，该填充过程就停止，并且通过对应的处理(例如用UV光进行照射)使该导热物质的插入该填充开口的部分固化，从而使得该填充开口以这种方式对流体密封地封闭。
附图说明
以下借助于附图对本发明的实施例进行详细解释。在附图中：
图1示意性示出具有底板牵引电池的沿前进方向行驶的机动车辆的俯视图，该底板牵引电池具有多个多单元电池模块，
图2示出图1的电池模块的竖直的横截面II-II，
图3示出图1和图2的电池模块的水平的纵截面III-III，以及
图4示出图1至图3的电池模块的竖直的纵截面IV-IV。
具体实施方式
在图1中以俯视图示意性地示出机动车辆10，该机动车辆沿前进方向V行驶并且具有左侧L和右侧R。机动车辆10在底部区域中具有牵引电池12，该牵引电池由多个相同的多单元电池模块20组成，这些多单元电池模块被布置在牵引电池壳体14的内部。
在图2至图4中详细示出多单元电池模块20。电池模块20具有带有六个壁的长方体的模块壳体22，即平置于水平平面的金属底壁27、直立于竖直平面的前壁24、直立于竖直平面的后壁25、分别直立于竖直平面的右侧的侧壁292和左侧的侧壁291、以及平置于水平平面的壳体盖26。竖直的壁24、25、291、292和/或壳体盖26可以由金属组成，并且由此具有高的机械强度或良好的导热特性。
在模块壳体22的内部布置有五个板形的并且无损地在一定程度上可变形的袋式电池单元301-305，这些袋式电池单元以其基准平面分别直立于竖直平面并且被布置成彼此平行的。电池模块20被布置在牵引电池壳体14中，其方式为使得电池单元301-305直立于相对于车辆10的前进方向V的横向平面中。
如图2所示，电池模块20以其底壁27竖立在牵引电池壳体14的具有冷却液冷却通道64的底壁60上。
模块壳体底壁27全面地覆盖有导热物质50，所有电池单元301-305的下端浸入该导热物质中。然而，电池单元301-305不由导热物质50支撑。导热物质50具有聚合物基并且形成为不含硅的。导热物质50具有超过300℃的燃烧温度并且还具有促使导热物质50自熄灭的阻燃剂或阻燃材料。
导热物质50为非粘性并且未固化的，而在一定程度上是弹性的并且在一定程度上也是粘性的。由此，在导热物质50的边界层处确保一方面到相应的电池单元301-305以及另一方面到电池模块底壁27的良好的热传递。
导热物质50还传递电池模块底壁27与电池单元301-305之间的仅很小的机械力。由此，在发生侧面碰撞的情况下实现：在模块壳体22在横向方向上被压缩时，电池单元301-305同样仅简单地被压缩，但也仍不会额外地被经由底壁27引入的力扭曲。由此，在发生侧面碰撞的情况下显著增加了电池单元301-305在很大程度上无损坏地变形的可能性，这进而显著减小了火灾危险。
在电池单元301-305之间、和在最前方的电池单元301与前壁24之间、以及在最后方的电池单元305与后壁25之间分别布置有中间单元填充物401-406，这些中间单元填充物分别与邻接的面(例如与邻接的电池单元301-305)在机械上非牢固地连接，从而由此也能够实现电池单元301-305的浮动式支承。在此，中间单元填充物402-404分别由所谓的压缩垫402’-404’构成。
在电池模块20的底壁27中设置有多个填充开口28，在安装时通过这些填充开口填入粘性的导热物质50。在填入所期望的量的导热物质50之后，例如通过在该区域中局部地使用UV光，使该导热物质的插入填充开口28的部分固化。由此，利用已固化的导热物质50’封闭所有的填充开口28，其方式为使得没有导热物质50能够通过填充开口28从电池模块20的内部溢出。
