CN118507869A - 电池管理单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池管理单元，其具有：第一导电体装置(20)；第二导电体装置(30)；至少一个电结构元件(40)，所述电结构元件至少与所述两个导电体装置(20、30)之一电连接；以及载体装置(50)，所述第一导电体装置(20)、所述第二导电体装置(30)以及所述电结构元件(40)固定在所述载体装置上，其中，所述载体装置(50)实施为多层的并且具有多个可松脱地相互连接的载体元件(52、54、56)，其中，所述第一导电体装置(20)固定地布置在第一载体元件(52)上，所述第二导电体装置(30)固定地布置在第二载体元件(54)上，其中，所述至少一个电结构元件(40)固定地布置在所述两个载体元件(20、30)之一上或者在所述两个载体元件(52、54)之间布置的第三载体元件(56)上。

Description

电池管理单元

技术领域

本发明涉及一种用于监控和控制电动车的可再充电的电池、特别是HV牵引电池的运行的电池管理单元。

背景技术

在此，电池的运行特别是包括电池的充电和放电过程。放电过程特别是可理解为利用电动车的具有相应的电消耗器、例如电牵引机的电池。充电过程描述通过连接到外部充电站上对已放电的电池进行再充电。在两个过程中，电池管理系统通常在考虑到要对电池提出的安全性要求、功率要求和/或使用寿命要求的情况下确保可靠的运行。

在此，在电池管理单元中，除了低电压，诸如电池单体的单个电压之外，也测量和监控其它系统电压、特别是高电压，诸如多个或所有电池单体的高电压、中间回路电压、充电器的车载电网电压和低电压-高电压-DC-DC转换器的系统电压。在此，来自电池或者连接在其上的系统的高电压部分的电压通过电池管理单元的高电压部分来测量并且相应的测量数据被传输给电池管理单元的低电压部分。此外，单个电池单体的单个电压或其它测量参数，诸如电池单体或其控制电子装置的温度由独立的电池单体测量装置测量并且相应的测量数据被传输给电池管理单元。

此外，这种电池管理单元通常包括接触器作为用于将电池与电消耗器和/或充电装置电隔离的分离装置。在此，这种接触器构造用于接收操控信号，并且基于此当检测到的测量值指示所述电池单体的对安全关键的状态时将各个电池单体或电池单体组、如特别是各个电池模块与电池的极端子电分离。电池单体的这种分离是非常重要的，以避免不仅电池而且由电池供给的电消耗器装置或给电池再充电的充电装置的更大的损坏。

为了提供这种电池管理单元，因此需要多个导电体装置和电结构元件，它们必须彼此定位和定向。这通过载体装置来实现，在该载体装置上固定有导电体装置和电结构元件。

发明内容

本发明的任务是提供一种电池管理单元，其可以简单且节省时间地被装配。

该任务通过权利要求1的特征来解决。

根据本发明，载体装置实施为多层的并且具有多个可松脱地相互连接的载体元件，其中，载体元件能够简单地被相互连接。载体元件优选分别具有板状的形状并且能够由此被堆叠成夹层状的结构。在此，载体元件以朝向彼此的侧面彼此贴靠。

各个导电体装置(其优选具有多个刚性的汇流排)分别固定在一个载体元件上，使得第一导电体装置固定地布置在第一载体元件上，并且第二导电体装置固定地布置在第二载体元件上。导电体装置能够可松脱地或者不可松脱地与对应的载体元件连接。在装配过程中，导电体元件可以在装配载体装置之前实施的过程中被固定在载体元件上，从而在装配载体元件时也自动地将导电体装置置于预先定义的位置中。

所述至少一个电结构元件(其优选是接触器、电阻器、烟火保险装置或熔断保险装置)固定地布置在所述两个载体元件之一上。替代地，所述至少一个电结构元件固定地布置在第三载体元件上，其中，第三载体元件布置在两个另外的载体元件之间并且同样可松脱地与载体元件连接。在两种情况下，所述至少一个电结构元件在装配载体装置之前实施的过程中被固定在载体元件上，从而电结构元件在装配载体装置时、也就是说在将载体元件相互固定时也自动地运动到预先定义的位置中并且被一起装配。

以这种方式，电池管理单元可以以简单且节省时间的方式被装配，其中，为了定位导电体装置和所述至少一个电结构元件，仅须将载体元件彼此固定。

优选地，所述至少一个电结构元件布置在第一载体元件的朝向第二载体元件的一侧上或者布置在第二载体元件的朝向第一载体元件的一侧上，其中，所述至少一个结构元件形锁合地和/或力锁合地固定在载体元件上。由于所述至少一个电结构元件布置在所述载体元件之一的朝向另一个载体元件的一侧上，电结构元件可以这样布置在所述载体元件之间并且优选布置在通过所述两个载体元件限定的空间中，使得电结构元件被保护免受机械负荷。通过电结构元件在载体元件上的形锁合的和/或力锁合的固定，可以降低装配花费。在此，电结构元件可以通过夹紧连接件力锁合地与载体元件连接，其中，电构件这样被推到载体元件的容纳开口中，使得在此必须克服一定的摩擦力。在已装配的状态下，电结构元件通过轻微的压配合和在此起作用的摩擦固定在载体元件上。通过随后将载体元件相互固定，电结构元件再次被固定以防掉出。电结构元件的形锁合的连接可以通过卡锁或者卡夹连接实现，其中，在此电结构元件同样被推入容纳空间中并且不像在力锁合的连接中那样通过摩擦效应、而是通过卡锁钩或者卡夹被保持在推入的位置中。在此，电结构元件以第一端部贴靠在止挡部上并且在另一个端部处通过卡锁钩或者卡夹保持。电结构元件的固定也可以通过形锁合的和力锁合的连接的组合来实现。

替代地，所述至少一个电结构元件固定在第三载体元件上，其中，该第三载体元件具有容纳空腔，电结构元件布置在该容纳空腔中并且形锁合地和/或力锁合地与第三载体元件连接。第三载体元件特别是用于容纳多个电结构元件，从而第三载体元件具有多个容纳空间，其中，每个电结构元件分别布置在一个为此设置的容纳空间中。以这种方式，电结构元件能够通过第三载体元件被预定位并且在装配载体装置时相应地与预定位在另一个载体元件上的导电体装置简单地连接。在此，一个或多个电结构元件的固定也形锁合地和/或力锁合地实现。针对固定的不同设计方案，参见前述的段落。

优选地，载体装置由塑料制成。由此可以简单且成本有利地制造载体元件。载体装置特别是通过注塑成型过程来制造，由此可以特别简单地制造载体装置。在一个优选的设计方案中，第一导电体装置由第一载体元件和/或第二导电体装置由第二载体元件至少部分地注塑包封。以这种方式取消导电体装置在载体元件上的预装配步骤，由此可以简化电池管理单元的制造。此外，通过注塑包封导电体装置提供了导电的导电体装置的电绝缘，以及导电体装置以简单的方式被保护免受灰尘和湿气。

优选地，载体元件相互卡锁和/或用螺纹连接。以这种方式，载体元件可以简单且节省时间地相互连接。特别是通过卡锁来固定载体元件导致特别简单且省时地装配电池管理单元。例如，其中一个载体元件具有多个卡锁开口，而另一个载体元件具有多个在卡锁时能弹性变形的卡锁凸起部，其中，在将所述载体元件插在一起时，所有卡锁凸起部都锁入到卡锁开口中。

在一个优选的设计方案中，在所述载体元件之一上固定有电路板。电路板与导电体装置电连接。通过将电路板固定在其中一个载体元件上，电路板也可以被预装配并且在装配载体装置时被一起装配。以这种方式能够简化电池管理单元的装配。

优选地，导电体装置、所述至少一个电结构元件和载体装置布置在一个壳体中。由此，导电体装置、所述至少一个电结构元件和载体装置被保护免受环境影响、特别是免受湿气和污物影响，其中，壳体为此具有与外部环境流体密封地分离的壳体内部空间。此外，壳体优选包括排气阀，以便提供在壳体内部空间与外部环境之间的压力平衡。为了将载体装置固定在壳体中，其中一个载体元件具有贯通开口，相应一个螺钉能够通过所述贯通开口被插入并且被拧入到壳体上的螺纹中。因此，最终装配的、具有导电体装置以及电结构元件的载体装置能够被插入到壳体中并且通过螺纹连接被固定在壳体中。壳体特别是具有罐状的基体及盖件。

优选地，在壳体上布置有至少一个与所述两个导电体装置之一电连接的电连接元件和/或用于将冷却剂引入到壳体中的冷却剂接口。电连接元件实施为HV连接元件或NV连接元件并且布置在壳体的开口处，其中，连接元件具有多个导电的触点接通元件。在壳体之内，触点接通元件与相应的导电体装置连接。在壳体之外，配合连接元件可以被插套或插入在连接元件上，其中，配合连接元件固定在电缆上，该电缆与所述部件中的另一个部件、例如电消耗器、充电装置或传感器连接。冷却剂接口用于将冷却剂引入到壳体中或从壳体中导出。冷却剂穿流壳体，由此布置在壳体之内的部件被冷却。冷却剂特别是电介质的冷却剂，例如油。

替代地，电池管理单元可以优选地布置在电池壳体中并且不具有单独的壳体。电池壳体具有相对于外部环境密封的壳体内部空间，在该壳体内部空间中布置有电池单池和电池管理单元。

优选地，所述两个导电体装置相互电连接。在一个优选的设计方案中，所述两个导电体装置中的至少一个导电体装置具有至少一个朝向另一个导电体装置的方向折弯的电线区段，通过所述电线区段，所述两个导电体装置相互电连接或者所述两个导电体装置中的至少一个导电体装置与电结构元件电连接。折弯的电线区段在载体元件的装配方向上延伸，其中，在载体装置的装配过程中，所述两个导电体装置在装配方向上朝向彼此移动，并且在载体元件的端部位置中这样彼此布置，使得电线区段能够简单地被导电地连接到另一个导电体装置上。在当前的第三载体元件中，该第三载体元件优选对于每个电线区段具有一个贯通开口，电线区段延伸通过该贯通开口。因此，折弯的电线区段突出穿过第三载体元件。

在一个优选的设计方案中，所述两个导电体装置和/或所述两个导电体装置之一以及所述至少一个电结构元件经由插接连接件相互电连接。插接连接件被实施为，使得插接连接件的插接方向对应于载体元件的装配方向，从而通过装配载体装置也自动地建立插接连接。

由此提供一种电池管理单元，其能够以简单且节省时间的方式来装配。

附图说明

下面借助附图详细阐述本发明。在此：

图1以分解示图示出电池管理单元的第一实施方式，以及

图2以分解示图示出电池管理单元的第二实施方式。

具体实施方式

图1示出用于电动车的电池的电池管理单元10。电池管理单元10用于电池的运行，也就是说电池的充电过程以及放电过程，特别是在电动车的行驶运行中。在考虑到要对电池提出的安全性要求、功率要求和/或使用寿命要求的情况下，不仅在充电过程中而且在放电过程中电池管理单元10用于可靠的运行。在此，在电池管理单元10中，除了低电压，诸如电池单体的单个电压之外，也测量和监控其它系统电压、特别是高电压，诸如多个或所有电池单体的高电压、中间回路电压、充电器的车载电网电压、低电压-高电压-DC-DC转换器的系统电压。为此，电池管理单元10具有两个导电体装置20、30和多个电结构元件40。导电体装置20、30和电结构元件40这样固定在载体装置50上，使得导电体装置20、30和电结构元件40不仅彼此而且相对于其它部件预先限定地定位并且相应地电连接。

根据本发明，载体装置50实施为多层的并且由此具有夹层状的结构。多层的载体装置50具有多个载体元件52、54、56，这些载体元件在最终装配的状态下可松脱地相互连接，其中，导电体装置20、30和电结构元件40固定在载体元件52、54、56上。载体装置50、也就是说载体元件52、54、56实施为板状的并且由塑料制成。载体元件52、54、56通过注塑方法制造。

在接下来的段落中借助两个附图(图1和图2)阐述电池管理单元10的两种不同的实施方案。

图1示出电池管理单元10的第一实施方式。在此，载体装置50具有三个载体元件52、54、56。

第一载体元件52形成载体装置50的下层，其中，在第一载体元件52上固定有第一导电体装置20。第一载体装置52具有多个刚性的汇流排22、24，其中，在图1中仅示出两个汇流排22、24。汇流排22、24通过第一载体元件注塑包封并且在预先定义的位置处从第一载体元件52中突出以用于与其它部件电耦合。因此，汇流排22、24通过第一载体元件52电绝缘。

第二载体元件54形成载体装置50的上层。在第二载体元件54上固定有第二导电体装置30，其如第一导电体装置20那样也包括多个刚性的汇流排32、34、36，其中，在图1中仅示出其中的三个汇流排32、34、36。汇流排32、34、36通过第二载体元件54注塑包封并且在预先定义的位置处从第二载体元件54中突出以用于与其它部件电耦合。汇流排32、34、36在此也通过第二载体元件54电绝缘。此外，第二载体元件54用于容纳电路板68，该电路板布置在第二载体元件54的背离第一载体元件52的一侧上并且与第二导电体装置30电连接。

第三载体元件56形成中间层并且布置在两个另外的载体元件52、54之间。第三载体元件56用于容纳电结构元件40。这种电结构元件40可以是接触器、熔断保险装置或电阻器。在此，例如仅示出接触器42，其用于将电池与电消耗器装置和充电装置电分离。为了容纳电结构元件40，第三载体元件56对于每个电结构元件40具有容纳空间60，其中，电结构元件40形锁合地固定在容纳空间60中。在此，电结构元件40以外周面贴靠在在周向上限定容纳空间60的面62上。此外，电结构元件40以第一端部贴靠在止挡部63上并且以第二端部贴靠在卡锁连接件64的卡锁凸起部66上。因此，电结构元件40卡锁在第三载体元件56上。

载体元件52、54、56的连接通过两个卡锁连接件70、80实现。第一载体元件52通过第一卡锁连接件70可松脱地连接在第三载体元件56上。为此，第一载体元件52具有多个卡锁钩72，这些卡锁钩在耦联的状态下分别接合到与卡锁钩72对应的卡锁开口74中。第三载体元件56在朝向第二载体元件54的一侧上同样具有多个卡锁钩82，这些卡锁钩在耦联的状态下分别接合到第二载体元件54的相应一个与之对应的卡锁开口84中。

所述两个导电体装置20、30在电池管理单元10的最终装配的状态下相互电连接。此外，在图1和图2中所示的电结构元件40在电池管理单元10的最终装配的状态下与两个导电体装置20、30电连接。电连接通过第一导电体装置20的在载体元件52、54、56的装配方向上折弯的电线区段26、27、28、29以及通过第二导电体装置30的同样在载体元件52、54、56的装配方向上折弯的电线区段44、45、46实现。第一导电体装置20的所述两个电线区段26、29和第二导电体装置30的所述两个电线区段44、45用于在所述两个导电体装置20、30之间的电耦合。在此，电线区段26、29、44、45伸入到两个设置在第三载体元件56上的贯通开口581、582中并且分别通过一个插接连接件110、112相互连接。电线区段27、28、46用于与电结构元件40电气耦合，其中，这些电结构元件也分别通过一个插接连接件114、116、118与电结构元件40电连接。此外，电结构元件40通过电线区段47和插接连接件120与电路板68电连接。

在装配电池管理单元10时，三个载体元件52、54、56在装配方向上朝向彼此移动并且经由卡锁连接件70、80相互卡锁。在此，也形成插接连接件110、112、114、116、118、120。

图2示出电池管理单元10的第二实施方式，其中，决定性的区别在于，电结构元件40不是固定在第三载体元件56上，而是固定在第一载体元件52上，并且取消第三载体元件56。在此也仅示出和阐述电结构元件40中的一个电结构元件。为了容纳电结构元件40，第一载体元件52具有容纳空间61，其中，电结构元件40通过具有摩擦的夹紧连接件固定在容纳空间61中。

载体元件52、54的固定如在根据图1的实施方案中那样通过卡锁连接件71实现，其中，在第一载体元件52上设置有两个卡锁钩75并且在第二载体元件54上设置有两个卡锁开口77。在导电体装置20、30、电结构元件40和电路板68之间的电连接也通过插接连接件122、124、126、128、130、132实现。

在第二实施方式中，载体元件52、54也简单地被插在一起并且在此也建立电连接件122、124、126、128、130、132。

这种电池管理单元10可以布置在单独的壳体90中或者布置在电池壳体中，以保护其不受环境影响。在图1和图2中，电池管理单元10布置在壳体90中。壳体90具有罐形的基体92和盖件94，其中，为了相对于外部环境流体密封地进行密封，在最终装配的状态下在盖件94与基体92之间布置有环绕的密封件97。在壳体90上示例性地布置有电连接元件96，该电连接元件与第一导电体装置20电连接，并且通过该电连接元件能够将电池管理单元10与其它部件连接。此外，在壳体90上设置有两个冷却剂接口100、102，通过所述冷却剂接口能够将冷却剂引入到壳体90中或导出到壳体90中。由此，布置在壳体90中的部件能够被主动冷却。

由此提供一种电池管理单元10，其能够以简单且节省时间的方式来装配。

附图标记列表

10 电池管理单元

20 第一导电体装置

22 第一汇流排

24 第二汇流排

26 电线区段

27 电线区段

28 电线区段

29 电线区段

30 第二导电体装置

32 第一汇流排

34 第二汇流排

36 第三汇流排

40 电结构元件

42 接触器

44 电线区段

45 电线区段

46 电线区段

47 电线区段

50 载体装置

52 第一载体元件

54 第二载体元件

56 第三载体元件

581 贯通开口

582 贯通开口

60、61 容纳空间

62 面

64 卡锁连接件

66 卡锁凸起部

68 电路板

70 第一卡锁连接件

70 卡锁连接件

72 卡锁凸起部

74 卡锁开口

75 卡锁凸起部

77 卡锁开口

80 第二卡锁连接件

82 卡锁凸起部

84 卡锁开口

90 壳体

92 基体

94 盖件

96 电连接元件

97 密封件

100 冷却剂接口

102 冷却剂接口

110至132 插接连接件

Claims (15)

1.电池管理单元，该电池管理单元具有：

第一导电体装置(20)，

第二导电体装置(30)，

至少一个电结构元件(40)，所述电结构元件至少与所述两个导电体装置(20、30)之一电连接，以及

载体装置(50)，所述第一导电体装置(20)、所述第二导电体装置(30)以及所述电结构元件(40)固定在所述载体装置上，

其特征在于，所述载体装置(50)实施为多层的并且具有多个可松脱地相互连接的载体元件(52、54、56)，其中，所述第一导电体装置(20)固定地布置在第一载体元件(52)上，所述第二导电体装置(30)固定地布置在第二载体元件(54)上，其中，所述至少一个电结构元件(40)固定地布置在所述两个载体元件(20、30)之一上或者在所述两个载体元件(52、54)之间布置的第三载体元件(56)上。

2.根据权利要求1所述的电池管理单元，其特征在于，所述至少一个电结构元件(40)布置在所述第一载体元件(52)的朝向所述第二载体元件(54)的一侧上或者布置在所述第二载体元件(54)的朝向所述第一载体元件(52)的一侧上，其中，所述至少一个结构元件(40)形锁合地和/或力锁合地固定在所述载体元件(52、54)之一上。

3.根据权利要求1所述的电池管理单元，其特征在于，所述至少一个电结构元件(40)固定在所述第三载体元件(56)上，其中，所述第三载体元件(56)具有容纳空腔(60)，所述电结构元件(40)布置在所述容纳空腔中并且形锁合地和/或力锁合地与所述第三载体元件(56)连接。

4.根据前述权利要求中任一项所述的电池管理单元，其特征在于，所述载体装置(50)由塑料制成。

5.根据权利要求4所述的电池管理单元，其特征在于，所述第一导电体装置(20)由所述第一载体元件(52)至少部分地注塑包封和/或所述第二导电体装置(30)由所述第二载体元件(54)至少部分地注塑包封。

6.根据前述权利要求中任一项所述的电池管理单元，其特征在于，各所述载体元件(52、54、56)相互卡锁和/或用螺纹连接。

7.根据前述权利要求中任一项所述的电池管理单元，其特征在于，在所述载体元件(52、54、56)之一上固定有电路板(68)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的电池管理单元，其特征在于，所述电结构元件(40)是接触器、电阻器、烟火保险装置或熔断保险装置。

9.根据前述权利要求中任一项所述的电池管理单元，其特征在于，所述导电体装置(20、30)、所述至少一个电结构元件(40)和所述载体装置(50)布置在一个壳体(90)中。

10.根据权利要求9所述的电池管理单元，其特征在于，在所述壳体(90)上布置有至少一个与所述两个导电体装置(20、30)之一电连接的电连接元件(96)和/或用于将冷却剂引入到所述壳体(90)中的冷却剂接口(100、102)。

11.根据前述权利要求中任一项所述的电池管理单元，其特征在于，所述两个导电体装置(20、30)相互电连接。

12.根据权利要求11所述的电池管理单元，其特征在于，所述两个导电体装置(20、30)中的至少一个导电体装置具有至少一个朝向另一个导电体装置(20、30)的方向折弯的电线区段(26、29；44、45、46、47)，通过所述电线区段，所述两个导电体装置(20、30)相互电连接或者所述两个导电体装置(20、30)中的至少一个导电体装置与所述至少一个电结构元件(40)电连接。

13.根据权利要求3和12所述的电池管理单元，其特征在于，所述第三载体元件(56)具有至少一个贯通开口(581、582)，所述折弯的电线区段(26、29；44、45)延伸穿过所述贯通开口。

14.根据前述权利要求中任一项所述的电池管理单元，其特征在于，所述两个导电体装置(20、30)和/或所述两个导电体装置(20、30)之一以及所述至少一个电结构元件(40)通过插接连接件(110、112、114、116；122、124、126、128、130、132)相互电连接。

15.根据前述权利要求中任一项所述的电池管理单元，其特征在于，所述第一导电体装置(20)和/或所述第二导电体装置(30)具有多个刚性的汇流排。