[发明专利]用于至少部分地电运行的功能设备的电池以及功能设备

说明书

本发明涉及一种用于至少部分电运行的功能设备的电池，电池具有至少一个电池单体模块，在电池单体模块中借助于机械的夹紧设备将预定数量的电池单体夹紧成单体堆。夹紧设备借助于限制元件和拉力元件将拉力或与拉力相应的压紧力传递到单体堆上。在电池单体的至少两个或一些或每个电池单体之间和/或在相应的位于端部的电池单体与相邻于该位于端部的电池单体布置的、为该位于端部的电池单体配设的限制元件之间分别布置有框架元件。框架元件包括环绕部分和被环绕部分包围的自由容积，框架元件被设计成，借助于环绕部分将压紧力传递到被框架元件间隔开的电池单体上，并保持被环绕部分包围的自由容积不承受压紧力。

技术领域

本发明涉及一种用于至少部分地电运行或电驱动的功能设备的电池，该电池具有至少一个电池单体模块，在电池单体模块中分别借助于机械的夹紧设备将预定数量的电池单体夹紧以形成单体堆。预定的数量在此优选是一个、二个、三个或多于三个。夹紧设备被设计成，借助于限制元件和拉力元件将拉力或与拉力对应的压紧力传递到电池单体上。此外本发明涉及一种具有这种电池的功能设备。

背景技术

用于至少部分地电驱动的功能设备的电池通常包括多个彼此电连接的电池单体，该电池单体例如可以构造为棱柱形单体或软包单体。由于电池单体的电连接，这种电池可以例如基于多个电池单体而提供大于60伏的电压，尤其是几百伏的电压，因此这种电池也被称为高压电池。电池单体优选地彼此并排地被这样布置为单体堆，使得电池单体的单体电极或电端子或接触极在无需额外的构造成本的情况下可以彼此电连接。该连接例如可以通过焊接导电的接触装置、例如导电汇流排或所谓的母排来进行。在软包单体中，电触点通常由固定在汇流排或母排上的箔片形成。具有单体堆的多个电池单体模块可以布置在这种电池中，电池单体模块又可以借助于单体模块连接器彼此电连接。

这种电池的电池单体由于运行而造成鼓起(所谓的鼓胀)，由此发生单个电池单体的变形以及最终由电池单体构成的单体堆的变形，这尤其导致了在单体极和与单体极焊接或以其他方式固定连接的导电汇流排之间的相对运动。单体堆的这种变形通常借助于机械夹紧设备来对抗。

从现有技术中已知各种开头所述类型的、例如用在至少部分电驱动的机动车中的电池，其中电池单体被布置成单体堆。例如，文献US 2010/0304203 A1、US 2015/0017504A1和DE 10 2011 106 690 A1分别示出了布置成单体堆的电池单体，这些电池单体通过保持元件或夹紧设备保持在一起。

另外，例如，文献WO 2018/022907 A1描述了一种布置在各个电池单体之间的可压缩中间层。这些中间层被设置成，允许电池单体的由于运行造成的尺寸膨胀，其中端板或限制元件被设置成，使作用在电池单体上的总压力保持恒定。

在现有技术中描述的布置结构中，通过夹紧不利地导致单体堆的所有部件上的高的压力负载。另外，在这些已知的布置结构中，单个电池单体的鼓胀不利地导致整个单体堆的伸长，这是因为电池单体的由鼓胀引起的变形或形变直接传递到紧邻的电池单体上。换句话说，电池单体的鼓胀导致整个单体堆的向外膨胀，由此又导致在各个电池单体的单体极与使单体极导电连接的导电汇流排或母排之间造成相对运动。

由于在这些已知布置结构中电池单体或者直接彼此贴靠或者借助于可压缩的中间层彼此机械地耦合，所以在单体堆内部的上述变形可以累加，由此在单体堆中位于更外侧的电池单体比位于内部的电池单体更强地变形。另外，由于单体堆中的所有电池单体并非均等地鼓胀，而是各个电池单体根据其老化情况而在鼓胀特性方面彼此不同，因此在这些已知布置结构中在单体堆内部出现不均匀的变形和因此带来的压力负载。

总体上，通过所述已知的布置结构导致以下缺点：当电池单体由于运行造成形变或变形、例如由于鼓胀而形变或变形时，单体堆的各个电池单体的机械负载出现不均匀性。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种开头所述类型的电池，其中，在电池的整个使用寿命期间，要确保电池的布置成单体堆的电池单体的机械负载均匀和/或机械去耦。