阅读说明：本技术 电池模块控制器、其在另外元件处的布置及两者连接方法 (Battery module controller, arrangement thereof at a further element and method for connecting the two ) 是由 M.吕克 E.伯肯哈根 M.克内泽尔 A.科汉斯基 于 2019-08-02 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种电池模块控制器、其在另外元件处的布置及两者连接方法。该控制器用于为了车辆的驱动所设置的电池模块(10),其带有至少一个壳体(18)、带有至少一个冷却剂流体引导部(38)以及至少一个电气接口(50),其中,在控制器(12)的至少一个连接侧(14,16)处设置有用于与其他元件(36)建立插接-流体连接的冷却剂-联结器件(58)和用于与其他元件(36)建立插接-电连接的至少一个接口-联结器件(52),其中,插接-流体连接和插接-电连接具有相同的插接-连接方向(S)。本发明此外涉及这样的控制器(12)在电池模块(10)处的一种布置以及一种用于在这样的控制器(12)与电池模块(10)之间建立连接的方法。(The invention relates to a battery module controller, its arrangement at a further element and a method for connecting the two. The control unit is used for a battery module (10) provided for driving a vehicle, having at least one housing (18), having at least one coolant fluid guide (38) and having at least one electrical interface (50), wherein a coolant coupling means (58) for establishing a plug-in fluid connection with a further element (36) and at least one interface coupling means (52) for establishing a plug-in electrical connection with the further element (36) are provided on at least one connection side (14,16) of the control unit (12), wherein the plug-in fluid connection and the plug-in electrical connection have the same plug-in connection direction (S). The invention further relates to an arrangement of such a controller (12) at the battery module (10) and to a method for establishing a connection between such a controller (12) and the battery module (10).)

电池模块控制器、其在另外元件处的布置及两者连接方法

技术领域

本发明涉及一种用于为了车辆的驱动所设置的电池模块(尤其高压-电池模块)的控制器、这样的控制器在另外的元件(尤其电池模块)处的布置以及用于在这样的控制器与另外的元件(尤其电池模块)之间建立连接的方法。设置用于车辆的驱动的电池模块部分地也被称为牵引电池模块。

利用在本发明的意义中设置用于车辆的驱动的电池模块尤其来提供在300V至1200V的范围中的额定电压。对此，电池模块优选地包括在90与120个之间的电池单元，其分别提供在2V至10V的范围中的电压。根据本发明的电池模块的功率处于大约120kW至480kW。在本发明的意义中电池模块的优选的尺寸处于至少50cm×25cm，尤其处于该值与100cm×50cm或100cm×100cm之间的范围中。重量尤其处于至少20kg、优选地至少50kg并且也可以为至少80kg、90kg或至少100kg。

当前车辆尤其指摩托车和机动车，其中，这些车辆至少在一定的运行阶段中或者还仅借助于电池模块来电驱动，也就是说本发明尤其涉及混动车辆或纯电动车辆。

背景技术

由文件DE 10 2006 001 890 A1已知一种电子的安装-控制器，其应与可控制的设备、承载板和装配在承载板上的电子-模块相结合地使用。安装-控制器应经由常见的缆线-插接连接与设备的执行器和/或传感器相连接。从该文件中不能得悉与设置用于车辆的驱动的电池模块的关系。

由文件DE 10 2011 107 075 A1已知一种带有联合在单元模块中的蓄电池单元的电池模块，其中，单元模块和控制模块布置在模块化地构建的承载板上。单元模块被壳体围绕且可借助于在冷却通道中在闭合的冷却循环中所引导的冷却介质冷却。在此，冷却通道集成到承载板中，并且插接连接设置到形成前行(Vorlauf)和到形成回行(Ruecklauf)的冷却通道处。单元模块彼此之间以及控制器与单元模块应如何来连接在该文件中未详细说明。

由文件DE 10 2010 063 155 A1已知一种用于控制器的壳体的固定装置。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于为了车辆的驱动所设置的电池模块的控制器、这样的控制器在另外的元件处的布置以及用于在这样的控制器与另外的元件之间建立连接的方法，其简化操作和装配。

该目的的解决方案根据本发明利用独立权利要求的特征实现。本发明的另外的实际的实施形式和优点结合从属权利要求来说明。

用于为了车辆的驱动所设置的电池模块的根据本发明的控制器具有壳体、此外至少一个冷却剂流体引导部(Kuehlmittelfluidfuehrung)和至少一个电气接口。在控制器的至少一个连接侧处设置有至少一个冷却剂-联结器件(Kopplungsmittel)用于建立与其他元件的插接-流体连接。其他元件尤其是带有可相应地兼容的联结器件的电池模块或另外的功能元件。另外的功能元件例如可以是换热器或测量装置。

此外在控制器的该至少一个连接侧处设置有至少一个接口-联结器件用于建立与其他元件(尤其电池模块)的插接-电连接。设置用于与控制器相连接的电池模块具有至少一个单元模块，在其中布置有多个电池单元。单元模块尤其具有在90与120个之间的电池单元。电池单元尤其以彼此并行延伸的排来布置，其中，每个排优选地由大量以相同方向布置的电池单元形成。插接-电连接尤其是高压(HV)-连接，经由其可传输在300V至1200V的范围中的电压。相对于此备选地或补充地，插接-电连接是低压(NV)-连接，经由其可传输在2V至10V的范围中的各个电池单元的电压并且/或者可传输各个电池单元组合(Batteriezellverbund)的电压。优选地，插接-电连接具有HV-连接和NV-连接。插接-流体连接和插接-电连接具有相同的插接-连接方向S，尤其这样使得以一插接过程可同时建立HV-连接和NV-连接。

控制器尤其用于控制车辆通过该至少一个电池模块的电压供应。尤其可接通或切断电压供应并且将该至少一个电池模块与驱动器电气分离。优选地由控制器来控制该至少一个电池模块的充电过程。此外，通过检测且必要时更改布置在该至少一个电池模块中的各个电池单元的充电状态和电压，经由控制器可实现各个电池单元的平衡。附加地可设置有温度测量，其可借助于控制器来读取。对此，控制器具有至少一个电气接口。此外，控制器具有冷却剂流体引导部，以便将布置在控制器的壳体中的电子部件冷却。

所设置的冷却剂-联结器件和该至少一个接口-联结器件用于建立与其他元件的(优选地可容易地装配的)插接连接，尤其这样使得通过将控制器与其他元件简单地推在一起不仅可建立冷却剂连接而且可建立电气连接。

用于建立插接-流体连接的冷却剂-联结器件和用于建立插接-电连接的接口-联结器件使能够以简单的方式将控制器与另外的元件连接(通过使控制器和另外的元件在插接-连接方向S上彼此靠近且将相应的联结器件插在一起)。尤其可使这样的连接自动化地、无附加的工具且无待附加地装配的附加的构件地简单地且成本有利地实现。

如果冷却剂-联结器件作为冷却剂流体引导部的末端区段相对于控制器在连接侧处伸出并且冷却剂-联结器件具有比其他元件的对应的冷却剂流体引导部更小或更大的横截面延伸，插接-流体连接尤其可如以下所述简单地来建立。在该情况中可将冷却剂-联结器件与其他元件的冷却剂流体引导部插在一起，尤其通过将一元件***另一元件。在冷却剂-联结器件处尤其设置有至少一个O形环用于建立密封的布置。为了设置插接连接的夹持式保持，其可设计为过渡配合(Uebergangspassung)或压配合。冷却剂-联结器件尤其具有带有止挡面的优选地环绕的止挡。这样的止挡有利地可被用于装配，以便在插到一起期间最大程度地独立于力水平和/或装配速度实现机械装配(通过将控制器和另一元件插到一起直至止挡)。

接口-联结器件尤其构造为伸出的一触头，或者为伸出的多个触头、接触销或钉或者备选地为一个或多个接触孔，其在建立插接-电连接时与对应的接触孔或接触销相接合。此外可设置有单独的尤其保护接触销的并且/或者相应作为一整体提供接触孔和接触销的插头。如果在两侧设置有插头，优选地在将控制器与其他元件推到一起时将相应互补地构造的插头插到彼此中且因此专业地互相装配。

总体上可领会的是，根据本发明的控制器通过插接同时实现简单地建立至少两个不同的连接类型，即尤其建立电气的插接-电连接以及建立用于冷却剂的插接-流体连接。

在实际的实施形式中控制器的壳体与至少一个单独的轮廓元件固定地相连接，在其端侧处设置有冷却剂-联结器件和/或接口-联结器件。轮廓元件尤其构造为空心型材(Hohlprofil)，其本身可用作冷却剂流体引导部并且/或者在其中可设置、也就是说可布置或构造有流体管路和/或电气管路。优选地，成本有利的挤压型材(Strangpressprofil)可用作轮廓元件，尤其由铝制成。在这样的挤压型材中能够以简单的方式构造或设置有空腔，以便在其中引导冷却剂流体。相对于此备选地或补充地，可在这样的挤压型材中布置有一个管路或多个管路。尤其该至少一个轮廓元件与控制器的壳体旋拧。其优选地设计和布置成使得其尤其相应在一个或多个侧面的区域中、优选地在两个相对而置的侧面的区域中用作控制器的保护以免机械损坏或其他影响。

冷却剂引导尤其在壳体外侧在该至少一个轮廓元件中经由贯穿的流体管路实现。为了冷却在壳体内的控制电子装置，流体管路分岔并且穿过壳体和/或沿着壳体将冷却剂导引到邻近于控制电子装置的区域中。

如上面已提及的那样，在根据本发明的控制器处相应在壳体外侧尤其设置有至少两个轮廓元件。优选地，该至少两个轮廓元件布置在壳体的相对而置的侧面上。轮廓元件在该情况中尤其与壳体固定地相连接，并且在轮廓元件中的每个处在端侧设置有至少一个冷却剂-联结器件和/或接口-联结器件。尤其可在轮廓元件中的一个中布置有用于冷却剂的供给管路而在另一轮廓元件中布置有用于冷却剂的导出管路，这样使得冷却剂从带有供给管路的一轮廓元件出发穿过壳体向带有导出管路的另一轮廓元件的方向流动。通过布置至少两个轮廓元件(其尤其不布置在控制器的连接侧处)，特别好地保护控制器免于损坏。

如果此外在控制器处设置有机械的联结器件(其实现控制器与其他元件的机械联结)，实现根据本发明的控制器的特别简单的操作和装配。其他元件尤其如上所述被理解成带有可兼容的联结器件的电池模块或其他功能元件。

机械的联结元件用于建立控制器与另一元件的固定连接，尤其这样使得可使控制器和另一元件在相连接的状态中作为一尤其刚性的结构单元运动且安装在机动车中。

优选地机械联结同样设计为插接连接，其具有与插接-电连接和插接-流体连接相同的插接连接方向S。那么总共设置有三个联结器件，其中，通过一连接操作(也就是说通过唯一的方法步骤)不仅可建立插接-流体连接、还有插接-电连接和机械连接。如接下来还阐述的那样，为了保证机械连接附加地还可设置或应用锁止元件。

作为机械的联结器件尤其设置有插接元件，例如至少一个弹簧弹性的卡锁元件，其接合到带有相应的凸肩或底切(Hinterschneidung)的对应的凹口中。

备选地或者补充地，作为机械的联结器件设置有突起和/或凹口。在控制器处的突起或凹口相应对应于在另外的元件处的凹口和突起来构造。优选地，突起和对应的凹口设计成使得突起在被置入凹口中的状态中(也就是说在装配位置中)至少在两侧被包围。优选地，该设计这样使得控制器的突起与电池模块的凹口相接合，而使电池模块和控制器在插接连接方向上朝向彼此运动并且如此相互联结。

为了附加地或独有地保证在控制器与另外的元件之间的机械连接，可选地在突起中和/或在围绕凹口的区域中相应构造有孔，这样使得其允许锁止元件的置入。在装配位置中，也就是说在控制器与另外的元件连接的情况下，在突起中和对应于此地在围绕凹口的区域中构造的孔相互对齐地来布置，使得锁止元件可伸过两个孔地来布置。锁止元件尤其构造为销钉或为螺栓。优选地锁止元件构造为套筒。套筒提供该优点，即在置入之后还可附加地将螺栓引入其中，该螺栓例如可用于连接控制器与车辆。

本发明还涉及至少一个如上所述的控制器和另外的元件的布置。作为另外的元件尤其又设置有电池模块或其他功能元件。在另外的元件的至少一个连接侧处设置有用于建立与控制器的插接-流体连接的至少一个冷却剂-联结器件以及用于建立与控制器的插接-电连接的至少一个接口-联结器件。插接-电连接尤其是HV-连接或者可选地是HV-连接和NV-连接。插接-流体连接和插接-电连接具有相同的插接-连接方向S。控制器的连接侧相对于另外的元件的连接侧这样定向地来布置，使得在控制器与另外的元件之间的建立直接的插接-流体连接和直接的插接-电连接。优选地，控制器和另外的元件的连接侧这样定向地来布置，使得连接侧直接彼此贴靠地来布置。

控制器与另外的元件的根据本发明的布置因此以简单的方式可通过在插接-连接方向上插到一起来建立。对于根据本发明的布置的另外的优点参照前面的说明。

在根据本发明的布置的实际的实施形式中，附加于插接-电连接和插接-流体连接，经由至少一个机械联结器件在控制器与另外的元件之间建立机械连接。该机械连接尤其经由如上面所说明的突起和对应的凹口实现。优选地，突起和围绕凹口的区域具有孔，其相应相互对准地取向，其中，这些孔附加地被锁止元件伸过。

本发明还涉及一种用于连接如上面所说明的控制器与另外的元件的方法。对于另外的元件的定义参照前面的说明。在另外的元件的至少一个连接侧处设置有用于建立与控制器的插接-流体连接的至少一个冷却剂-联结器件和用于建立与控制器的插接-电连接的至少一个接口-联结器件，其中，插接-流体连接和插接-电连接具有相同的插接-连接方向S。为了建立连接，使控制器和另外的元件在插接-连接方向S上相对于彼此运动成使得建立插接-流体连接和插接-电连接。为了建立所有插接-连接，尤其仅使控制器的一连接侧和另外的元件的对此可兼容的连接侧朝向彼此运动并且可选地还彼此直接贴靠。

通过借助于机器人相应来抓住(保持)控制器和另外的元件并且使其相对于彼此在插接-连接方向S上朝向彼此运动，根据本发明的方法尤其可自动地实现。

尤其在根据本发明的方法中附加地在控制器与另外的元件之间建立机械连接。对此，控制器和另外的元件尤其具有可兼容的机械联结器件，例如突起和凹口。通过将锁止元件以伸过的方式布置到构造在围绕凹口的区域中的孔中和到构造在突起中的孔中，附加地可保护机械连接免于无意的松开。

附图说明

本发明的另外的优点和实际的实施形式接下来结合附图来说明。其中:

图1示出了在建立插接连接之前电池模块和根据本发明的控制器的根据本发明的布置，

图2以***图示出了根据本发明的控制器，

图3以放大的透视图示出了图中1的以Ⅲ标记的截段，

图4以对一连接侧的透视图示出了图1和图2中的根据本发明的控制器，

图5以对第二连接侧的透视图示出了图1中的电池模块，

图6以穿过第一轮廓元件的剖示图示出了在建立插接连接之后根据图1的控制器和电池模块的布置，

图7以相应于图6中的线Ⅶ-Ⅶ的剖示图示出了在建立插接连接之后根据图1的控制器和电池模块的布置，

图8以第一透视图示出了在建立插接连接之前根据图1的控制器和电池模块的布置以及

图9以第二透视图示出了在建立插接连接之前根据图1的控制器和电池模块的布置。

附图标记清单

10 电池模块

12 控制器

14 第一连接侧

16 第二连接侧

18 壳体

20 腔

22 密封板

24 第一轮廓元件

26 端侧

28 机械联结器件

30 第二轮廓元件

32 空腔

34 螺栓

36 另外的元件

38 冷却剂流体引导部

40 流体管路

42 流体管路

44 联接部

46 冷却剂分配元件

48 联接板(Anschlusspanel)

50 电气接口

52 接口-联结器件

54 插头

56 孔

58 冷却剂-联结器件

60 止挡

62 止挡

64 O形环

66 低压-触头

68 高压-触头

70 接触孔(NV)

72 接触孔(HV)

74 突起

76 凹口

78 孔

80 锁止元件。

具体实施方式

在图1中示出三个结构相同的电池模块10和控制器12，其中，电池模块10已借助于插接连接彼此连接并且示出在建立插接连接之前的控制器12。为了建立插接连接，使电池模块10和控制器12在插接连接方向S上彼此相向运动。每个电池模块10具有第一连接侧14和相对而置的第二连接侧16，其中，相应对应的连接侧14、16在电池模块10的连接中相贴靠。控制器12同样具有第一连接侧14，其与电池模块10的对应的第二连接侧16直接贴靠。电池模块10在本发明的意义中是另外的元件36。

结合图2接下来首先详细探讨控制器12的构造。

控制器12包括壳体18，尤其控制电子装置(未示出)布置在其中。壳体18至少在图2中示出的下侧处构造为空心型材且具有多个腔20(还参见图6和图7)。为了固定在壳体18中控制电子装置的位置且为了密封，在壳体18内在右边和左边相应设置有密封板22。

在壳体18的纵侧处相应布置有第一轮廓元件24，其在壳体18的整个高度和长度上延伸。第一轮廓元件24构造为空心型材且在其端侧26处具有机械联结器件28。结合图3至6对其进行详细探讨。在第一轮廓元件24侧面布置有第二轮廓元件30，其具有L形几何结构。第二轮廓元件30同样构造为空心型材并且具有多个空腔32。第一轮廓元件24和第二轮廓元件30借助于螺栓34共同固定在壳体18处(也参见图3和图6)。

在相应第二轮廓元件30中构造有冷却剂流体引导部38，其中，当前在第二轮廓元件30的空腔32中相应布置有流体管路40、42。一流体管路40用作冷却剂的供给管路而另一流体管路42用作冷却剂的导出管路。用于冷却剂的流体管路40、42相应具有用于连结冷却剂分配元件46的联接部44，经由其将冷却剂导引到壳体18的腔20中并且由此从下面冷却控制电子装置。

为了联接和为了操控控制电子装置，在壳体18处布置有联接板48。

此外控制器12具有用于建立至电池模块10的导电连接的电气接口50(参见图4)。对此当前设置有接口-联结器件52和插头54用于建立插接-电连接(参见图4)。在壳体18中在连接侧14处构造有孔56，经由其可接近接口-联结器件52。

电池模块10的构造类似于控制器12的构造。因此对于相同的或功能相同的元件使用与用于说明控制器12的构造相同的参考标号。

结合图3至9接下来说明控制器12与电池模块10的连接的建立。控制器12和电池模块10在此具有三个连接类型：插接-流体连接、插接-电连接和机械连接。全部三个连接通过在插接-连接方向S上的相对运动来建立或松开。

首先来详细阐述插接-流体连接的建立。为了建立插接-流体连接，控制器12具有冷却剂-联结器件58(参见图3和9)。冷却剂-联结器件58是用于冷却剂的流体管路40、42的相对于剩余的控制器12在插接-连接方向S上伸出的区段。冷却剂-联结器件58当前不仅在用于冷却剂的供给管路40处而且在用于冷却剂的导出管路42处在第一连接侧14处布置在第二轮廓元件30的端侧26处。冷却剂-联结器件58具有相对于剩余的流体管路40、42更小的直径且因此可在第二连接16处被***另外的元件36(如这里电池模块10)的对应的流体管路40、42中。如在图9中可良好识别出的那样，冷却剂-联结器件58此外具有环绕的止挡60，其在建立插接连接时与在第二连接侧16处的止挡62相贴靠。此外，为了建立密封连接，在冷却剂-联结器件60处布置有两个O形环64。

为了建立插接-电连接，控制器12具有带有接口-联结器件52的电气接口50(参见图4和图7)。当前，控制器12在连接侧14处具有作为接口-联结器件52伸出的触头66、68或钉(在图4中触头这里仅在第一连接侧处示出)并且就此而言实施为公插头(“雄性”)。触头66、68在壳体18内且相对于其缩回地布置。在图7中可识别出，接口-联结器件52具有用于建立低压(NV)-连接的多个触头66以及用于建立高压(HV)-连接的触头68。

插接-电连接在置入单独的插头54下实现，其相应在相对于第一连接侧14和在相对于第二连接侧16定向的侧面处对应于用于NV-连接的触头66和用于HV-连接的触头68具有接触孔70、72。插头54因此实施为双重母插头(“双雌性”)。插接-电连接在图3和图8中示出的示例中这样实现，即插头54在插接-连接方向S上***到电池模块10的第二连接侧16的触头66、68上并且在第二步骤中以触头66、68***在控制器12的第一连接侧14上。

除了上面所说明的冷却剂-联结器件58和接口-联结器件50之外，还设置有机械联结器件28。如在图6和图8中可良好识别出的那样，控制器12的第一连接侧14具有突起74，其与构造在电池模块10的第二连接侧16处的凹口76对应地来构造。突起74被容纳在凹口76中且由两侧(这里上面和下面)包围(参见图6和图7)。

在突起74中以及在围绕凹口76的区域中相应构造有孔78(参见图4和图5)。在控制器12与电池模块10或另外的元件36连接时，这些孔78彼此对齐地布置且被锁止元件80伸过。锁止元件80当前是套筒(参见图6和图7)。套筒具有外螺纹且此外可被用于将控制器12和电池模块10固定在车辆处的螺栓伸过。

在当前的说明中、在附图中以及在权利要求中公开的本发明的特征不仅可单独地而且可任意组合地在其不同实施形式中对于实现本发明是重要的。本发明可在权利要求的范围中并且在考虑本领域专家的认知的情况下来改变。