CN101385187B - 用于能量储存器的热交换器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于由至少一个能量储存电池(2)组成的能量储存器(3)的热交换器(1)，它与能量储存器(3)的至少一个能量储存电池(2)处于导热连接，其中能量储存器(3)由壳体(4)包围，能量储存电池(2)具有至少一个安全卸压孔(5)，用来将气体排放到周围环境中。热交换器(1)至少部分地构成至少一个壳体侧面，并且热交换器(1)具有通孔(6)，能量储存电池(2)的安全卸压孔(5)经由所述通孔与壳体的周围环境相连。

Description

用于能量储存器的热交换器
技术领域
本发明涉及一种用于能量储存器的热交换器，它安装在汽车上，尤其是安装在混合动力汽车上。所谓的混合动力汽车就是在其中组合了不同的驱动形式的汽车，通常是进行内燃机与电机的组合。
背景技术
电机通常用作启动器/发电机和/或电驱动装置。作为发电机，它能使制动能量得以再生，也就是说，通过发电机将汽车的动能转换成电能，并储存起来。启动器的作用是启动内燃机。电机作为附加驱动来使用，可以产生一个额外的扭矩，例如用于汽车加速或用于汽车的纯电动驱动。此外，混合动力汽车还具有至少一个控制能量流的电子模块和一个能量储存器。
能量储存器由一个能量储存电池的串联电路和其它的电子元件组成。通常，能量储存电池通常和控制电子模块一起安装在汽车内的一个封闭的壳体内。为了排放出能量储存电池中可能逸出的气体，壳体上设有特定的通孔或不密封的地方。在混合驱动中的电机的高功率还会在能量储存器中产生大量需要排出的损耗热，它们通过安装在能量储存电池之间的热交换器有针对性地向外传输，和/或通过环流空气导出。
这种设计的缺点是，特别是在乘客舱外安装能量储存器时，很难布置故障时从能量储存电池中逸出的气体的排放管道，因为一方面在此要求壳体的密封度要高，以使电池远离脏物和潮湿，另一方面壳体还必须具有一定的不密封性，来排出气体和/或可能产生的冷凝水。所要求的密封性和所要求的排出不希望存在的气体或液体的不密封性相互矛盾。
另外一个缺点是至今为止能量储存器通常设置在能量储存电池之间，用于排出损耗热，如它在DE9011893U1中示出的那样。使用这种布置，能量储存器的体积增大，由于机动车内的位置越来越缺乏，这特别是在安装在机动车内部时是不理想的。不用热交换器，而只用环流空气来冷却，由于能量储存电池中的损耗热太大，空气冷却无法满足需要，因此无法考虑。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术中上述的两种缺陷，并提供一种紧凑型能量存储器，它的壳体可以满足布置在乘客舱外所需的密封性，同时可以排放出故障时逸出的气体和/或液体。
本发明为解决技术问题采用如下技术方案：热交换器至少部分地构成至少一个壳体侧面，并且热交换器具有通孔，能量储存电池的安全卸压孔通过这些通孔与壳体的周围环境相连。
按照本发明的技术方案，在通过整合了壳体的多个功能在减少了零件数量的同时，扩展了热交换器的功能。
热交换器被设计为壳体的承载部分，这样一方面可以节省壳体壁，另一方面也可以省去布置在壳体内的热交换器。这不仅有助于减少能量储存器的零件数量，而且使结构更紧凑，因为去掉布置在能量储存电池的间隙的热交换器，使能量储存电池彼此之间的能够设置更紧密。此外也减少了安装费用。
热交换器中的通孔可以在必要的情况下将从能量储存电池的安全卸压孔中逸出的气体排到周围环境中。当能量储存电池的安全卸压孔打开时，逸出的气体通过热交换器中的通孔有针对性地向外排出，从而阻止了在储存器内部形成具有***危险的无控制的超压，并且阻止了额外安装的电子元件的损坏。出于这个原因，壳体可以完全密封起来，从而进一步减小能量储存电池或电子单元被进入壳体的脏物或液体弄脏的危险。可以省去现有技术中常见的设定的通孔或不密封性。
能量储存电池最好固定在热交换器上，这样热交换器不仅接受从能量储存电池散发出的热辐射，而且还可以直接从能量储存电池向热交换器进行热传递。能量储存电池的固定可以间接通过嵌入固定在热交换器上的壳体来实现，或者也可以借助最好具有高导热和/或电绝缘的浇注材料来实现。
在优选的设计方案中，安全卸压孔布置在能量储存电池的一个轴向端部，并且能量储存电池固定在热交换器上，使得安全卸压孔直接位于热交换器上的通孔处。这样，从能量储存电池逸出的气体直接从安全卸压孔排到周围环境中，而不再需要例如先到壳体内部，再通过软管或管道连接向外导引。这样就减少了安装费用和产生故障的可能性。
通孔最好小于能量储存电池的直径，这样就只是能量储存电池上设有安全卸压孔的轴向端部与周围环境相连。能量储存电池的表面与热交换器之间的密封无论从内部还是外部都保证周围环境的空气无法通过开口进入壳体的内部。
因为控制能量储存器的能量流的电子模块需要的环境条件与能量储存电池需要的类似，即污染尽量少和热量排放尽量多，所以要求同样将电子模块放置到壳体内部并与热交换器相连接。
另外也可以设计为，能量储存电池整体浇铸到浇注材料中。这样方法的好处是，能量储存电池上最冷的部位是电池的与热交换器相连的底面。因为冷凝水总是在最冷的地方形成，所以这样就使露点，即空气冷凝的温度范围，转移到电池的底面上；最好是在通过通孔与周围环境相连的区域内。因为这个区域远离敏感的电子元件，它们防止接触到冷凝水。
热交换器的冷却介质最好是流经过热交换器的冷却液。作为冷却介质可以考虑使用空气，然而因为它的吸热能力较小不太适合高的损耗热。借助现有技术中已使用的膨胀气体或液体来冷却，用本发明中的热交换器也是可能的；然而它们的实现比纯液体冷却要麻烦，因此优选液体冷却。
附图说明
下面通过借助所附的图来详细说明本发明的其它特征、优点和有利的构造。
附图为：
图1能量储存电池在本发明热交换器上的布置；
图2按照图1的布置，示出热交换器的通孔；
图3带有电子模块的布置；
图4封闭的能量储存器。
具体实施方式
图1所示为在本发明热交换器1上的能量储存电池2的布置。能量储存电池2固定在热交换器1上，并与它热传导连接。能量储存电池在背离电极8的侧面进行固定，这个侧面具有安全卸压孔5(如图2所示)。为了有助于能量储存电池的固定，热交换器1可以具有凹槽9，能量储存电池2可以***其中。能量储存电池2可以至少部分地***到图2所示的通孔中。能量储存电池2可以彼此非常紧密地布置，因为可以省去它们之间的热交换器。
热交换器1具有一个输入孔10和一个输出孔11，用于进出冷却液，冷却液将从能量储存电池2传递到在热交换器1中的热量导出。
图2为图1中示出的结构的底面的示意图，从而可以看到热交换器1中的通孔6。在这里可以清晰地看到，能量储存电池2的安全卸压孔5直接位于通孔6的上方，这样安全卸压孔5就可以和周围环境直接相接触。在能量储存电池2逸出气体的情况下，其安全卸压孔5打开，并将气体直接排放到环境空气中，从而不会在壳体4内产生在极端情况下可能导致***的超压。为了不使环境空气经由通孔6进入壳体4(如图4所示)中，能量储存电池2的直径大于通孔6，而且应位于通孔6被能量储存电池2盖住的地方。为了完全密封，可以从外部或内部在能量储存器的元件四周上使用密封材料或密封件。密封材料也可以同时通过浇注材料形成，通过该浇注材料将能量储存电池2固定到热交换器1上。
在图3中，在热交换器1上在能量储存器3的旁边还安装有一个电子模块7，这样控制能量储存器3的能量流的电子模块与能量储存器3之间的连接就非常短，这对电磁兼容性很有利，所以这样布置很有意义。
图4所示的是整个能量储存器模块，和在机动车上安装的一样。壳体4不仅罩住了电子模块7，而且还罩住了能量储存器3，并可以采用普通的连接技术，例如螺栓连接、插接、焊接或粘接，来固定到热交换器1上。在此可以很清楚地看到，热交换器1实际上构成了壳体4的一侧面，同时也构成了壳体。为了保护敏感的电子元件不受电磁场的干扰，在热交换器1的外面在通孔6的上方安装有一块带有细小冲孔的钢板12，这块保护板同时也可以用作挡热板。
附图标记列表
1  热交换器
2  能量储存电池
3  能量储存器
4  壳体
5  安全卸压孔
6  通孔
7  电子模块
8  电极
9  凹槽
10 输入孔
11 输出孔
12 钢板

Claims (8)

1.用于由至少一个能量储存电池(2)组成的能量储存器(3)的热交换器(1)，该热交换器与能量储存器(3)的至少一个能量储存电池(2)处于导热连接，其中能量储存器(3)被一壳体(4)包围，并且能量储存电池(2)具有至少一个安全卸压孔(5)，用来将气体排出到其周围环境中，
其特征在于，
热交换器(1)至少部分地构成至少一个壳体侧面，并且热交换器(1)具有通孔(6)，能量储存电池(2)的安全卸压孔(5)经由所述通孔与壳体的周围环境相连，壳体(4)的内腔相对于热交换器(1)中的通孔(6)密封。
2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，能量储存电池(2)固定在热交换器(1)上。
3.根据权利要求2所述的热交换器，其特征在于，能量储存电池(2)的固定通过改善导热能力的浇注材料来实现。
4.根据权利要求2或3所述的热交换器，其特征在于，能量储存电池(2)的固定通过电绝缘的浇注材料来实现。
5.根据权利要求1至3之一所述的热交换器，其特征在于，安全卸压孔(5)位于热交换器(1)的通孔(6)上。
6.根据权利要求1至3之一所述的热交换器，其特征在于，它与至少一个电子模块(7)处于导热连接。
7.根据权利要求6所述的热交换器，其特征在于，电子模块(7)在壳体(4)内部固定在热交换器(1)上。
8.根据权利要求1至3之一所述的热交换器，其特征在于，作为冷却介质使用空气、膨胀气体、液体或者它们的组合。
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