本公开涉及一种用于为电动车辆的推进提供动力的电池模块。本公开还涉及一种包括该电池模块的电池模块系统。
背景技术：
电池提供动力的电动车辆正开始在汽车工业中起到重要作用，原因之一是期望减少与使用内燃机提供动力的运输相关联的碳排放。
锂离子电池是当今电动车辆的构造中常用的电池类型。锂离子电池的缺点是在低温下较差的性能特性。这样，当锂离子电池在出现冷或非常冷的环境温度的气候区(如在例如斯堪的纳维亚国家中的情况)中驾驶的电动车辆中被使用时，电池需要配备有加热系统。加热系统起作用为在使用之前在车辆启动时将锂离子电池加热到所期望的操作温度。
对于混合动力和插电式混合电动车辆，来自内燃机的热量通常可用于在这种情形中加热电池。电池电动车辆(即不带内燃机的电动车辆)必须依靠其它解决方案来生成对于在车辆启动时将电池加热到所期望的操作温度必要的热量。然而，已知的解决方案既耗时又耗能。举例来说，可以通过利用伴随电池的冷却系统的热泵来完成电池的加热，从而，热泵被用于加热冷却剂和冷却板，该冷却剂和冷却板继而加热电池，一种途径既耗时又具有低的热效率。
从而，期望改进用于电池模块的加热系统，并且具体是改进快速加热系统以便使电池电动车辆在从发起电池的加热起合理时间内可操作。
技术实现要素：
因此，本文中的实施例的目的是提供一种克服或改善现有技术的缺点中的至少一个的途径，或者提供一种有用的替代方案。
可以通过本文中公开的主题实现以上目的。在所附从属权利要求中、在以下描述中以及在附图中阐述了各实施例。
所公开的主题涉及一种用于为电动车辆的推进提供动力的电池模块。电池模块包括至少第一电池单元和与该至少第一电池单元相邻布置的至少第一电池单元间隔件。至少第一电池单元间隔件的延伸区域在至少第一电池单元的延伸区域的至少一部分之上延伸，其中至少第一电池单元间隔件包括电绝缘的加热元件。
所公开的主题进一步涉及一种电池模块系统，该电池模块系统包括上文中描述的电池模块。电池模块系统进一步包括适于允许对至少第一电池单元间隔件的电绝缘的加热元件的加热的电源以及适用于将至少第一电池单元间隔件的电绝缘的加热元件连接到电源的装置。
此外，所公开的主题涉及一种电动车辆，该电动车辆包括一个或更多如本文中描述的电池模块和/或一个或更多如本文中描述的电池模块系统。
由此，引入了一种途径，该途径用于允许以时间和能量有效的方式在电池单元低于期望的操作温度的情况下对电动车辆的电池模块的加热，同时保持电池模块的包装体积和复杂性较低。
也就是说，由于至少第一电池单元间隔件被布置成与至少第一电池单元相邻并且进一步在至少第一电池单元的延伸区域的至少一部分之上延伸，所以包括在至少第一电池单元间隔件中的电绝缘的加热元件被带到紧密接近至少第一电池单元的延伸区域。由此，可以在电绝缘的加热元件与至少第一电池单元之间实现有效的热传递，从而将热损失保持较低。
通常，棱柱形锂离子电池模块包括多个矩形电池单元，这些电池单元彼此平行布置并且借助于定位在两个相邻的电池单元中间的绝缘膜或所谓的间隔件而彼此隔离。膜或间隔件用于将电池单元彼此隔离，以及为电池模块内的电池单元提供压力释放和支撑。利用所引入的发明概念，可以将电池模块的电池单元与包括电绝缘的加热元件的电池单元间隔件相邻地布置，电绝缘的加热元件可以允许在维持电池模块的紧凑构造的同时对电池单元的加热。
附图说明
从以下具体实施方式和附图，将容易理解非限制性实施例的各种方面，包括具体特征和优点，在附图中：
图1示出包括根据本公开的实施例的电池模块系统的示例性电动车辆的示意图；
图2a示出根据本公开的实施例的示例性电池模块的示意性分解视图；
图2b示出图2a中示出的根据本公开的实施例的示例性电池模块的示意性平面视图；
图3a示出示例性电池模块系统的示意图；以及
图3b示出示例性电池组的示意图。
具体实施方式
现在将在下文中参考附图更全面地描述本公开的非限制性实施例，在附图中示出了本公开的当前优选实施例。然而，本公开可以以许多不同的形式实施并且不应被解释为限于本文中阐述的实施例。贯穿全文，类似的附图标记指代类似的元件。图中某些方框的虚线表明这些单元或动作是可选的而不是强制性的。
在以下，根据本文中涉及用于为电动车辆的推进提供动力的电池模块的实施例，将公开一种途径，通过利用包括电绝缘的加热元件的电池单元间隔件，该途径用于允许例如在电动车辆的启动时在电池单元低于期望的操作温度的情况下对电池模块的电池单元的加热。
现在参考附图并且具体参考图1，描绘了示例性电动车辆1的示意图，其包括根据本公开的实施例的用于为电动车辆1的推进提供动力的电池模块系统3。可以包括电池模块系统3的电动车辆1可以指任何(例如已知的)电力推进的车辆，诸如例如乘客轿车。根据示例，车辆1可以进一步潜在地指至少部分地支持自主驾驶的电动车辆。
表述“电池模块”可以指“电池模块装置”。表述“用于为电动车辆的推进提供动力”可以指“适用于为电动车辆的推进提供动力”、“用于提供电力以驱动电动车辆”、“适于被包括在电动车辆中”、“适于与电动车辆联接、被连接到电动车辆和/或与电动车辆连接”和/或“电动车辆的”。表述“电动车辆”可以指“ev”、“电池电动车辆”、“bev”、“电力推进的车辆”和/或“适于使用一个或更多电动马达以供推进的车辆”。
图1中的示例性电池模块系统3包括根据本公开的实施例的电池模块5。在以下，在转回描述电池模块系统3之前，将参考图2a和图2b进一步详细描述电池模块5。
图2a和图2b示出包括多个电池单元的示例性电池模块5。电池模块5包括至少第一电池单元7。电池模块5进一步包括与该至少第一电池单元7相邻布置的至少第一电池单元间隔件9。至少第一电池单元间隔件9的延伸区域13在至少第一电池单元7的延伸区域11的至少一部分之上延伸。在示例性电池模块5中，至少第一电池单元间隔件9的延伸区域13在至少第一电池单元7的完整的或大致上完整的延伸区域11之上延伸。至少第一电池单元间隔件9包括电绝缘的加热元件15。
电绝缘的加热元件15旨在在被连接到电源时产生热量，该热量待被分布到至少第一电池单元7并且由此使得能够加热该至少第一电池单元7。
电池模块5可以进一步包括与至少第一电池单元7平行或基本上平行地布置的至少第二电池单元17，如图2a和图2b中公开的。至少第一电池单元间隔件9被布置在至少第一电池单元7与至少第二电池单元17中间。以这种方式，至少第一电池单元间隔件9的电绝缘的加热元件15当被连接到电源时可以允许对至少第一电池单元7和至少第二电池单元17同时加热。
示例性电池模块5的至少第一电池单元7和至少第二电池单元17适于提供电力以驱动电动车辆。至少第一电池单元7和至少第二电池单元17可以是锂离子电池单元。
至少第一电池单元间隔件9可以进一步适于将至少第一电池单元7与至少第二电池单元17隔离。至少第一电池单元间隔件9可以包括绝缘材料，例如聚合物膜。以这种方式，至少第一电池单元间隔件9在电池模块5中的相邻电池单元之间提供绝缘。绝缘材料可以还用作包括在至少第一电池单元间隔件9中的加热元件15的电绝缘。因此，示例性电池模块5的至少第一电池单元间隔件9提供以下双重功能：即提供至少第一电池单元7与至少第二电池单元17之间的绝缘又允许当电绝缘的加热元件15被连接到电源时对至少第一电池单元7和/或至少第二电池单元17的加热。
如由图2a和图2b中的包括多于两个电池单元的示例性电池模块所公开的，表述“包括至少第一电池单元和至少第二电池单元的电池模块”可以指“包括一个、两个或更多电池单元的电池模块”。可选地，示例性电池模块5中的每个电池单元布置有电池单元间隔件。进一步可选地，电池模块5中的每个电池单元间隔件包括电绝缘的加热元件。因此，可以存在包括具有和不具有电绝缘的加热元件的电池单元间隔件的混合的替代的示例性电池模块。换句话说，在不脱离允许经由包括在邻近电池单元布置的电池单元间隔件中的电绝缘的加热元件来对电池单元的加热的发明概念的情况下，示例性电池模块5中电池单元和包括电绝缘的加热元件的电池单元间隔件的数量可以变化。
可选地，电池模块5可以包括至少五个电池单元间隔件9，更优选地至少十个电池单元间隔件9，最优选地至少二十个电池单元间隔件9。
在图2a和图2b中的示例性电池模块5中的至少第一电池单元7和至少第二电池单元17是棱柱形的并且彼此平行地布置。在以下，将接着对至少第一电池单元7的更详细描述。可以以相似的方式描述至少第二电池单元17。因此，至少第二电池单元17可以属于与至少第一电池单元7相同的类型。从而，至少第一电池单元7具有矩形形状或大致上矩形形状，其具有相对的主延伸区域11、12，相对的主延伸区域11、12具有与至少第一电池单元7的厚度14相比显著较大并且垂直于至少第一电池单元7的厚度14的尺寸。
可选地，如图2a和图2b中的示例性电池模块中所示，至少第二电池单元间隔件10可以邻近至少第一电池单元7布置，使得至少第一电池单元7在其主延伸区域11、12的每一侧上布置有相应的电池单元间隔件9、10。可选地，至少第二电池单元间隔件10也包括电绝缘的加热元件15。因此，提供了一种有利构造，对于该构造，至少第一电池单元7可以在其主延伸区域11、12的各侧上均同时被加热。由此，可以以时间和能量有效的方式实现对至少第一电池单元7的加热。
至少第一电池单元间隔件9和至少第二电池单元间隔件10分别具有与至少第一电池单元7和至少第二电池单元17的形状相对应的形状。因此，示例性电池模块5中的至少第一电池单元间隔件9和至少第二电池单元间隔件10分别也具有矩形形状或大致上矩形形状。以这种方式，可以形成具有紧凑构造的平行或基本上平行布置的电池单元7、17以及中间电池单元间隔件9、10的堆叠，该紧凑构造将电池模块5的包装体积保持较低。此外，电池单元7、17和电池单元间隔件9、10的该构造使得电池单元间隔件的延伸区域能够在电池单元的延伸区域的至少一部分之上延伸。甚至进一步地，以这种方式，电池单元间隔件以及包括在其中的电绝缘的加热元件的延伸区域邻接电池单元的延伸区域或与电池单元的延伸区域紧密接触。由此，电绝缘的加热元件15允许以有效的方式对相邻布置的电池单元的加热。
对于示例性电池模块5在图2a和图2b中进一步示意性地示出的是可以形成电池模块的壳体的部分并且可以从而旨在封闭所布置的电池单元和电池单元间隔件的元件。电池模块可以还包括旨在用于对电池单元的冷却的元件。
如本文中描述的示例性电池模块5公开了棱柱形单元构造的特征。
在本发明概念内，可以设想电池单元和电池单元间隔件的延伸区域的其它形状，例如方形或圆形形状，和/或电池单元和电池单元间隔件的其它构造，仍然致使至少第一电池单元间隔件的延伸区域在至少第一电池单元的延伸区域的至少一部分之上延伸，由此允许对至少第一电池单元的加热。
所引入的发明概念也可以在袋式(pouch)电池单元装置中使用。至少第一电池单元和至少第一电池单元间隔件可以适于被布置在袋式电池构造中。
表述“电绝缘的加热元件”可以指起到电阻加热器的功能的元件。电绝缘的加热元件可以包括电阻加热元件。从而，当被连接到电源时，流经电阻加热元件的电流遇到电阻，导致电阻元件的发热。电阻加热元件15可以例如包括线型电阻加热器和/或箔型电阻加热器和/或层压型电阻加热器。电绝缘的加热元件15可以例如包括金属材料电阻加热器和/或陶瓷材料电阻加热器和/或聚合物材料电阻加热器和/或复合材料电阻加热器，例如碳纤维电阻加热器。电绝缘的加热元件15可以包括以上提到的电阻加热器类型的任何组合。
在本上下文中加热元件15是电绝缘的是指其电绝缘以防止由于与相邻电池单元接触导致的短路以及进一步当被连接到电源时的短路。举例来说，加热元件的电绝缘可以通过将加热元件封闭在形成电池单元间隔件的一部分的绝缘材料中来实现。
利用如上描述的电阻加热器类型的积极效果是至少第一电池单元间隔件9的厚度可以被保持得较小。以上提到的电阻加热器类型的一个共同的固有特征是它们可以被用于生产或制造具有与其延伸区域相比显著小的厚度的加热元件15，诸如小于例如1mm的厚度。因此，至少第一电池单元间隔件9可以进一步具有显著小于至少第一电池单元7的厚度14的厚度16。可选地，至少第一电池单元间隔件9在垂直于该至少第一电池单元间隔件9的延伸区域13的方向上的厚度16小于1.5mm，优选地小于1.2mm，更优选地小于1.1mm，最优选地小于1mm。由此，实现了至少第一电池单元7和至少第一电池单元间隔件9的有利的紧凑构造。厚度16可以潜在地沿着延伸区域和/或跨越延伸区域变化。
电绝缘的加热元件15具有沿着至少第一电池单元间隔件9的延伸区域11的平面的延伸范围。可以设想，取决于例如诸如使用哪个种类(哪些种类)的电阻加热器类型(多个电阻加热器类型)以及待产生的热的量以及产生热有多迅速的因素，至少第一电池单元间隔件9的延伸区域13的电绝缘的加热元件15在其上延伸的部分可以变化。为此，电绝缘的加热元件15在至少第一电池单元7的延伸区域11之上延伸至的程度也可以变化。可选地，电绝缘的加热元件15在至少第一电池单元7的延伸区域11的至少50％之上、优选地至少60％之上、最优选地至少75％之上延伸。
作为替代或补充，电绝缘的加热元件15可以至少在至少第一电池单元7的延伸区域11的电池单元间隔件9的延伸区域13在其上延伸的至少一部分之上延伸。
可选地，电绝缘的加热元件15可以在至少第一电池单元7的完整或大致上完整的延伸区域11之上和/或在至少第一电池单元间隔件9的完整或大致上完整的延伸区域13之上延伸。
示例性电池模块5的至少第一电池单元间隔件9可以进一步包括适用于将电绝缘的加热元件15连接到电源21的装置19，参见图1和图3a。这样，当经由装置19被连接到电源时，电绝缘的加热元件15可以被加热，并且由此以时间和能量有效的方式加热至少第一电池单元7。所述装置19可以例如通过电连接器或电缆或布线示例出。
现在转回电池模块系统3。在图3a中描绘了包括如上文中描述的电池模块5的示例性电池模块系统3。进一步地，电池模块系统3包括电源21。电源21可以定位在示例性电池模块5的外侧和/或外部，如图1和图3a中描绘的。进一步地，如以上描述的，电池模块系统3包括适用于将电绝缘的加热元件15连接到电源21的装置23。所述装置23可以例如通过电缆或布线示例出。
可选地，电源21包括12v或48v电池系统，或者基本上12v或基本上48v电池系统。由此，电池模块系统3可以以时间和能量有效的方式支持对电池模块5的加热。进一步的积极效果是，电池模块系统3可以利用电动车辆中的通常被用于电动车辆中的其它功能的已经存在的电池系统或电池组。
本公开还涉及一种电池组，其包括一个或更多如本文中描述的电池模块5。
本公开还涉及一种电池组25，其包括一个或更多如本文中描述的电池模块系统3。可选地，一个或更多电池模块系统共享公共电源，如图3b所示，其中两个电池模块系统3a、3b共享公共电源21。
可选地，如本文中描述的电池组可以包括至少五个电池单元，更优选地至少二十个电池单元，最优选地至少一百个电池单元。
从而，如本文中描述的所引入的电池模块系统3适于允许以时间和能量有效的方式(例如在电池单元不处于期望的操作温度的情况下)对电池模块5的电池单元7、17的加热。在本上下文中，电池单元的期望操作温度可以是由电池单元特性设定的预定温度，电池单元在该温度下具有期望的性能特性。如本文中描述的电池模块系统可以进一步适于接收指示请求电池模块的加热的输入。电池模块系统可以甚至进一步适于在接收到指示请求加热的输入时控制将电池单元加热到期望的操作温度。
本领域技术人员认识到，本公开绝不限于以上描述优选实施例。相反，在所附权利要求的范围内，许多修改和变型是可能的。此外应注意，附图不必按比例，并且为了清楚起见，某些特征的尺寸可能已被夸大。相反，重点放在阐述本文中的实施例的原理。另外，在权利要求中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。
已经描述了各种示例。这些和其它示例在以下权利要求的范围内。
1.用于为电动车辆(1)的推进提供动力的电池模块(5)，所述电池模块包括：
至少第一电池单元(7)和与所述至少第一电池单元(7)相邻布置的至少第一电池单元间隔件(9)，
所述至少第一电池单元间隔件(9)的延伸区域(13)在所述至少第一电池单元(7)的延伸区域(11)的至少一部分之上延伸，
其中所述至少第一电池单元间隔件(9)包括电绝缘的加热元件(15)。
2.根据权利要求1所述的电池模块(5)，其进一步包括与所述至少第一电池单元(7)平行布置的至少第二电池单元(17)，其中所述至少第一电池单元间隔件(9)被布置在所述至少第一电池单元(7)与所述至少第二电池单元(17)中间。
3.根据权利要求2所述的电池模块(5)，其中所述至少第一电池单元间隔件(9)进一步适于将所述至少第一电池单元(7)与所述至少第二电池单元(17)隔离。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块(5)，其中所述至少第一电池单元间隔件(9)包括绝缘材料，例如聚合物膜。
5.根据权利要求4所述的电池模块(5)，其中所述电绝缘的加热元件(15)被封闭在所述至少第一电池单元间隔件(9)的绝缘材料中。
6.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块(5)，其中所述电绝缘的加热元件(15)是电阻加热元件，所述电阻加热元件包括由以下组成的组中的一个或更多：线型电阻加热器、箔型电阻加热器、厚膜式电阻加热器以及层压型电阻加热器。
7.根据权利要求6所述的电池模块(5)，其中所述电阻加热元件包括由以下组成的组中的一个或更多：金属材料电阻加热器、陶瓷材料电阻加热器、聚合物材料电阻加热器以及复合材料电阻加热器，例如碳纤维电阻加热器。
8.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块(5)，其中所述至少第一电池单元间隔件(9)的电绝缘的加热元件(15)在所述至少第一电池单元(7)的延伸区域(11)的至少50％之上、优选地至少60％之上并且最优选地至少75％之上延伸。
9.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块(5)，其中所述至少第一电池单元间隔件(9)在垂直于所述至少第一电池单元间隔件(9)的延伸区域(13)的方向上的厚度(16)小于1.5mm，优选地小于1.2mm，更优选地小于1.1mm，最优选地小于1.0mm。
10.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块(5)，其中所述至少第一电池单元间隔件(9)包括适于将所述电绝缘的加热元件(15)连接到电源(21)的装置(19)。
11.电池模块系统(3)，其包括根据权利要求1-10中任一项所述的电池模块(5)，所述电池模块系统(3)进一步包括：
-电源(21)，其适于允许对所述至少第一电池单元间隔件(9)的电绝缘的加热元件(15)的加热，以及
-装置(23)，其适用于将所述至少第一电池单元间隔件(9)的电绝缘的加热元件(15)连接到所述电源(21)。
12.根据权利要求11所述的电池模块系统(3)，其中所述电源(21)定位在所述电池模块(5)的外侧。
13.根据权利要求11或12所述的电池模块系统(3)，其中所述电源(21)包括12v或48v电池系统。
14.电池组，其包括一个或更多根据权利要求1-10中任一项所述的电池模块(5)和/或一个或更多根据权利要求11至13中任一项所述的电池模块系统(3)。
15.电动车辆(1)，其包括一个或更多根据权利要求1-10中任一项所述的电池模块(5)，和/或一个或更多根据权利要求11-13中任一项所述的电池模块系统(3)，和/或一个或更多根据权利要求14所述的电池组(25)。
技术总结