CN102292866A - 温度受控的电池***ⅱ - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池***，包括至少一个电池。根据本发明，所述电池***包括至少一个珀尔帖元件，用于冷却和/或加热至少一个电池。

Description

温度受控的电池***Ⅱ
技术领域
根据权利要求1，本发明涉及一种具有至少一个电池的电池***。在上下文中以锂离子电池描述本发明。注意，本发明的应用不取决于电池的化学特性，或者也可以用于可充电的电池。
背景技术
现有技术中的电池，特别是锂离子电池被称为具有特别高的容量的环保能量储存器。特别地，其作为所谓的大型电池在现代电子和混合动力车辆中用于能量储存。此外，也已知固定的电池***，例如用于建筑物的紧急供电。
由于充电和放电过程导致电池内变热，其中，被转化的热量必需被排出，以防止热积累，且保持针对电池的电效率的最佳工作温度。另一方面，在低温下可以有助于提高电池的工作温度，以提高电效率。电效率可以例如根据有效作用系数、电容量或者瞬时功率扩大(功率输出)来测量。当前，为了控制电池的温度，通常将加热装置与压缩制冷装置结合。其缺点是需要大的结构空间。此外，压缩制冷装置污染环境或者不利于生态平衡。此外，在电池的最佳工作温度的范围内操作电池延长其寿命。
发明内容
本发明的目的在于，提供延长电池寿命的可能途径。
该目的通过具有权利要求1所述的特征的电池***实现。从属权利要求的特征涉及有利的和优选的实施方式。根据本发明的电池***的优选应用为这些从属权利要求的主题。
根据本发明，提供包括至少一个电池的电池***，其还包括至少一个珀尔帖元件(Peltierelement)，该珀尔帖元件用于冷却和/或加热至少一个电池。优选地，该珀尔帖元件用于冷却至少一个电池。
通过借助于珀尔帖元件冷却和/或加热，可以延长一个电池或者大量电池的寿命。
如现有技术中充分已知的，电池可以由单个的电池单元或者多个例如堆叠的电池单元构成。此外，根据本发明也可以提供一组电池。电池还具有电解质。该电解质可以包括锂离子。
在本发明中，珀尔帖元件为热电转换器，其基于珀尔帖效应在电流流过时产生可用的温度差。珀尔帖效应大致如下所述：当将金属或者半导体的两端与另一金属或者半导体接触且流过直流电流时，其中一个接触点变热，同时另一个接触点则冷却。由此，在这两端之间出现温度差，该温度差优选可以用于冷却或者在反转极性时用于加热。可在市场上获得不同规格的珀尔帖元件作为即用型部件。其在冷却操作中具有例如冷侧或冷面以及热侧或热面。冷侧可以用于冷却，且在反转极性之后也可用于加热。典型地，常见的珀尔帖元件被构建在半导体基(p和/或n导体)上。
珀尔帖元件的基本优点在于，其结构尺寸小，且避免了移动的配件和部件。此外，珀尔帖元件可在不使用例如制冷机且尤其是压缩制冷机所要求的冷却流体的情况下工作，因此珀尔帖元件额外具有好的环保平衡。根据本发明，通过上述内容消除了现有技术中出现的缺点。此外，珀尔帖元件尤其相比于当前所使用的加热装置和压缩制冷装置是相对廉价的。
优选地，包括多个珀尔帖元件，特别地，这些珀尔帖元件也可以是不同类型的或者不同结构的。
根据一优选的实施方式，珀尔帖元件通过反转极性可以选择性地用于冷却和/或加热电池。优选地，通过选择性地反转电流使得珀尔帖元件既可以冷却又可以加热电池。因此可以实现对电池的深度温度控制(温度恒定)，从而可以在电池的最佳工作温度范围内操作电池。优选地，电池***包括用于倒置极性或者反转电流的相应装置。
根据一优选的实施方式，珀尔帖元件受对流影响。通过对流实现珀尔帖元件与流入或者流过的气体之间的热量传递，其中，特别涉及空气。其例如可以是机动车的迎面风。珀尔帖元件可以在其热侧和/或其冷侧受对流影响。为优化对流，珀尔帖元件可以具有散热体或者类似物。优选地，对流指自由对流。可替换地，对流也指受迫对流，对此，例如可以包括至少一个鼓风机装置，特别是风扇。这样的鼓风机装置可以根据情况开启。就冷却操作而言，优选珀尔帖元件的热侧受所述对流影响。通过在热侧上与散热体特别是与鼓风机装置的结合，可以使得珀尔帖元件的冷侧变得更冷。
根据一优选的实施方式，珀尔帖元件被布置在电池的壳体上。壳体是指至少部分包围或环绕至少一个电池的任意装置。壳体也可以例如是用于电池的支架。就冷却操作而言，优选地，珀尔帖元件的冷侧与壳体热连通，或者通过开口进入壳体构成的内部。由此，珀尔帖元件的冷侧可以用于冷却电池。珀尔帖元件可以例如借助于粘附、铆接、螺接或者类似的方式固定。
根据一优选的实施方式，珀尔帖元件被布置在导热板上。这样的导热板与待冷却和/或待加热的电池热连通，优选用于将电池的热量排出和/或将热量传递给电池。优选地，导热板由金属制成，且可以在一定程度上被称为导热片。就冷却操作而言，优选地，珀尔帖元件的冷侧与导热板热连通。珀尔帖元件可以例如借助于粘附、铆接、螺接或者类似的方式固定在导热板上。在导热板上也可以布置多个珀尔帖元件。
根据一优选的实施方式，电池由多个电池单元构成，其中，至少在两个电池单元之间布置导热板，该导热板至少一侧朝外。因此，来自电池内部的热量可以非常好地向外排出。相反地，必要时同样也可以将热量非常好地导入电池内部。
可替换地和/或补充地，为将热量导入，也可以在单个电池单元之间布置加热薄膜。加热薄膜也可以被布置在电池的至少一个外表面上。
根据一优选的实施方式，包括至少一个导热板，该导热板与(电池的)壳体热连通，其中，至少一个珀尔帖元件被布置在该壳体上。
根据一优选的实施方式，包括控制单元，该控制单元借助于珀尔帖元件控制和/或调节电池的温度。此外，借助于该控制单元还可以控制任意的鼓风机装置，以驱动对流。优选地，该控制单元使得对电池温度的预测调节成为可能。所述预测调节基于对未来***行为的预测。理想地，借助于可重写的处理指令实现所述调节，该处理指令根据操作方式和/或老化的需要来调整电池***的状态。优选地，基于软件实现调节。优选地，控制单元也可以控制和/或调节电池的充电状态。尤其是，也可以借助该控制单元来控制和/或调节珀尔帖元件的极性反转。
根据一优选的实施方式，控制单元被布置在壳体上。优选地，该控制单元集成在壳体内，且因此同样以有利的方式受到珀尔帖元件的冷却或加热的影响。
根据本发明的电池***特别用于作为机动车内的能量储存器。
根据本发明的电池***特别用于作为固定的电池***。
根据本发明的电池***特别用于作为机动车内的能量储存器。
根据本发明的电池***特别用于作为固定的电池***。
附图说明
在下文中，将结合附图更加详细地描述本发明的其他优点、特征和应用可能。其中：
图1在示意图中示出了第一实施方式，以及
图2在示意图中示出了第二实施方式。
具体实施方式
图1示出了锂离子电池***的第一实施方式，该电池***整体被标记为1。该锂离子电池***1包括锂离子电池2，由具有多个堆叠的电池单元3的电池单元堆叠构成。电池单元3以不受限定的方式和途径电接触。
锂离子电池2被布置在壳体4中，该壳体在此仅示例性地完全包围锂离子电池2。壳体4例如可以构建为矩形棒状物。该壳体4具有固定装置5。根据附图，固定装置5被垂直可调地
Figure BPA00001407191800051
布置在壳体的右侧与左侧之间，以使得在组合时将多个壳体通过螺栓固定在一起成为可能。此外，在壳体4中布置有导线9。
为完成电池单元堆叠，在单个电池单元3之间分别布置有导电板6，根据附图，该导电板分别在电池单元堆叠的右侧和左侧上伸出，且因此用于将来自电池单元堆叠内部的热量向外排出，以冷却锂离子电池2，或者将热量导入内部，以在需要时能够同样地加热锂离子电池。导热板6是外部弯曲的，且根据附图，其与壳体4的右边和左边壳壁热连通。导热板6同样也用于机械固定电池单元3。
在壳体4的右边和左边壳壁上分别布置有珀尔帖元件7。这样的珀尔帖元件7的工作原理已在上文中详细描述。珀尔帖元件7被布置成：就冷却操作而言，珀尔帖元件的冷侧与壳体4热连通。由此，通过壳体4与导热板6之间的热连通，可以在锂离子电池2内部实现冷却，或者，通过珀尔帖元件7将来自锂离子电池2内部的热量排出。当然也可以提供不同数量的珀尔帖元件7。
珀尔帖元件7在其热侧上受对流影响，根据附图，热侧是从壳体4朝外的表面，由此热量被传递给流过的空气流。空气流通过流箭头表示。为改进对流，珀尔帖元件7可以具有散热体。此外，可以任选地包括鼓风机装置，特别是风扇，以加强排热的空气流。
通过反转极性，珀尔帖元件7也可以用于加热锂离子电池2。在这种情况下，根据上文中的定义，珀尔帖元件7的冷侧变为热侧，且热侧变为冷侧。热量将通过导热板6导入锂离子电池2的内部。通过选择性地反转极性，可以实现对锂离子电池2的深度温度控制。
根据本发明的锂离子电池***1还包括控制单元8，该控制单元借助于珀尔帖元件7控制和/或调节锂离子电池2的温度。在所示的实施方式中，控制单元8集成在壳体4中，或者被布置在壳体4的为其提供的结构空间中，且因此同样有利地受珀尔帖元件7的温度控制的影响。根据附图，控制单元8也可以可选地布置在壳体上部区域中为其提供的结构空间中。
根据一未示出的实施方式，珀尔帖元件7被布置成：其冷面通过壳体开口伸入由壳体4构成的内部空间，由此冷却和/或加热该内部空间，且由此可以根据情况控制锂离子电池2的温度。冷面可以在壳体的内部与导热板热连通。
图2示出了锂离子电池***的第二实施方式，该电池***整体被标记为1a。相同的部件具有与图1中的相同的标记，且额外标记“a”。
与根据图1的第一实施方式的根本不同之处在于导热板6a的构造。导热板在其外部区域被构建成框架段，以使得电池单元3a的简单堆叠成为可能。为此，框架段可以大致相互交错地插放，其中，导热板6a也同样用于机械固定电池单元3a。框架段代替了侧面的壳体部分。电池单元堆叠的侧外表面可以可选地由铝薄膜或者又例如由收缩薄膜覆盖，以提高稳定性。
不同于第一实施方式，珀尔帖元件7a被直接布置在电池单元堆叠的侧外表面或者导热板6a的框架段上，使得其覆盖多个导热板6a。优选地，每个导热板6a具有至少一个布置在其上且与其热连通的珀尔帖元件。由此，相比于第一实施方式，提高了热耦合的效率。

Claims (12)

1.一种电池***(1)，包括至少一个电池(2)，其特征在于，还包括至少一个珀尔帖元件(7)，该珀尔帖元件用于冷却和/或加热至少一个电池(2)。
2.根据权利要求1所述的电池***(1)，其特征在于，所述珀尔帖元件(7)通过反转极性而选择性地用于冷却和/或加热所述电池(2)。
3.根据权利要求1或者2所述的电池***(1)，其特征在于，所述珀尔帖元件(7)受对流影响。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电池***(1)，其特征在于，所述珀尔帖元件(7)设置在所述电池(2)的壳体(4)上。
5.根据前述权利要求中任一项所述的电池***(1)，其特征在于，所述珀尔帖元件(7)设置在导热板(6)上。
6.根据权利要求5所述的电池***(1)，其特征在于，所述电池(2)由多个电池单元(3)构成，其中至少在两个电池单元(3)之间设置有导热板(6)，所述导热板至少在一侧上被引导向外。
7.根据权利要求6所述的电池***(1)，其特征在于，包括至少两个导热板(6)，所述导热板也用于机械固定所述电池单元(3)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的电池***(1)，其特征在于，包括至少一个导热板(6)，所述导热板与壳体(4)热连通，其中至少一个珀尔帖元件(7)设置在所述壳体(4)上。
9.根据前述权利要求中任一项所述的电池***(1)，其特征在于，包括一个控制单元(8)，所述控制单元借助于所述珀尔帖元件(7)而允许调节所述电池(2)的温度。
10.根据权利要求9所述的电池***，其特征在于，所述控制单元(8)被设置在所述壳体(4)上。
11.根据前述权利要求中任一项所述的电池***(1)作为机动车中的能量储存器的应用。
12.根据前述权利要求中任一项所述的电池***作为固定的电池***的应用。
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