CN110214393B - 高压蓄能装置以及具有高压蓄能装置的车辆 - Google Patents

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Abstract

高压蓄能装置，具有：多对蓄能模块，即第一和第二蓄能模块，第一和第二蓄能模块具有至少两个电气蓄能单元和被冷却剂穿流的冷却模块，每个冷却模块与所配设的蓄能单元热耦联并且用于导出由蓄能单元发出的热量，冷却模块具有用于冷却剂的第一和第二流体接口；用于冷却剂的流入通道；用于冷却剂的流出通道，两个蓄能模块的冷却模块至少在流体接口的区域内相同地设计，流入通道与第一蓄能模块的冷却模块的第一流体接口并且与第二蓄能模块的冷却模块的第二流体接口流体连接，并且流出通道与第一蓄能模块的冷却模块的第二流体接口和第二蓄能模块的冷却模块的第一流体接口流体连接，从而第一冷却模块被冷却剂或致冷剂沿与第二冷却模块相反的方向穿流。

Description

高压蓄能装置以及具有高压蓄能装置的车辆
技术领域
本发明涉及一种特别是用于车辆的高压蓄能装置。
背景技术
具有电动或混合动力驱动装置的车辆需要具有高蓄能容量和高功率密度的高压蓄能装置。在对高压蓄能装置快速充电或放电时会产生显著的热功率，所述热功率必须被可靠地导出，来避免高压蓄能装置的蓄能单元的损害。为此需要性能卓越的冷却装置，所述冷却装置集成到高压蓄能装置中并且必须与蓄能单元热耦联。
在制造车辆时，必须尽可能高效地利用可供使用的结构空间。这特别是也适用于设计高压蓄能装置、即适用于设置和设计高压蓄能装置的各个蓄能模块，所述蓄能模块又由多个蓄能单元组成，以及该高压蓄能装置也涉及用于冷却蓄能单元或蓄能模块的冷却装置。
通常使用液体冷却式冷却装置。在此，通常每个蓄能模块配置有冷却板，在所述冷却板上设置有蓄能模块的各个蓄能单元。
在充电或放电时积累的热量从蓄能单元传递到冷却板上并且流动穿过设置在冷却板内的流动通道的冷却剂或致冷剂导出。每个冷却板具有至少一个用于冷的冷却剂或致冷剂的流体接口和至少一个另外的用于变热的冷却剂或致冷剂的流体接口。
发明内容
本发明的目的在于，实现一种高压蓄能装置，所述高压蓄能装置特别是在各个蓄能模块的冷却模块的流体技术上的连接方面能实现一种紧凑的构造方式。
该目的通过一种根据本发明的高压蓄能装置实现。
本发明的出发点是如下高压蓄能装置，所述高压蓄能装置具有至少一对蓄能模块、即第一蓄能模块和第二蓄能模块。这种蓄能模块分别由多个相继地设置成一排的蓄能单元组成。
各蓄能单元例如可以安放在轻金属壳体(例如铝壳体)内并且具有基本上立方体形的或棱柱形的形状。备选于此地，蓄能单元也可以是所谓的软包电池(Pouch-Zellen)，在所述软包电池中，通过由金属或塑料薄膜制成的弯曲弹性的囊袋形成壳体。
蓄能模块的各个蓄能单元通常被绑在一起。为此，在蓄能模块的第一个蓄能单元之前设置第一压板，并且在蓄能模块的最后一个蓄能单元之后设置第二压板。于是，各压板通常通过在蓄能模块上在侧面延伸的所谓的束带绑在一起.
因此，这种蓄能模块具有至少两个电气的蓄能单元(优选多于两个电气的蓄能单元)。此外，每个蓄能模块具有被冷却剂或致冷剂穿流的冷却模块。这种冷却模块例如可以具有板状的形状，其中，在冷却模块中或在“冷却板”中设有用于冷却剂或致冷剂的流动通道。在冷却模块或冷却板上可以设置有蓄能模块的蓄能单元或蓄能单元包。在此，各个蓄能单元与冷却模块或冷却板处于良导热连接，从而能实现从蓄能单元到冷却模块的有效的散热。
此外，每个冷却模块具有用于冷却剂或致冷剂的第一和第二流体接口。冷的冷却剂或致冷剂通过所述两个流体接口之一的流体接口流入到冷却模块中。变热的冷却剂或致冷剂通过所述另外的流体接口从冷却模块中流出。
按照本发明的高压蓄能装置具有至少一对蓄能模块、即至少两个蓄能模块。然而优选地，所述高压蓄能装置具有多对蓄能模块，其中，各对蓄能模块例如可以相继地设置成一排。
此外，按照本发明的高压蓄能装置具有用于冷的冷却剂或致冷剂的(中央)流入通道，所述流入通道分别与所述至少一对蓄能模块的所述两个冷却模块中的每个冷却模块的流体接口流体连接，以及所述高压蓄能装置具有用于变热的冷却剂或致冷剂的(中央)流出通道，所述流出通道与这对蓄能模块的所述两个冷却模块的相应的另外的流体接口流体连接。
本发明的一个基本的思想在于，所述至少一对蓄能器模块的冷却模块完全相同地或者至少在流体接口的区域内相同地设计。优选地，各个蓄能器模块的冷却模块完全相同地设计，这能实现通用件构思并且因此能实现成本节约。
本发明的另一个非常基本的思想在于，所述(中央)流入通道与第一蓄能模块的冷却模块的第一流体接口并且与第二蓄能模块的冷却模块的第二流体接口流体连接。完全类似地，所述(中央)流出通道与第一蓄能模块的冷却模块的第二流体接口并且与第二蓄能模块的冷却模块的第一流体接口流体连接。
通过这种“反向的连接构思”实现第一冷却模块被冷却剂或致冷剂沿与第二冷却模块相反的方向穿流。这又能实现所述至少一对蓄能模块的冷却模块与(中央)流入通道以及与(中央)流出通道的特别紧凑的、即结构空间节约的流体技术上的连接，其中，所述蓄能模块的冷却模块可以至少在流体接口的区域中相同地设计、但优选是整体相同地设计，这从成本的角度来看是非常有利的。
因此，本发明能实现至少一对蓄能模块的冷却模块的“点对称的布置结构”。亦即，第一蓄能模块的冷却模块关于第二蓄能模块的冷却模块优选点对称地设置，并且反之亦然。
与此相应地可以规定，所述第一蓄能模块的冷却模块的第一流体接口关于第二蓄能模块的第一流体接口点对称地设置，并且反之亦然。此外，完全类似地可以规定，第一蓄能模块的冷却模块的第二流体接口关于第二蓄能模块的第二流体接口点对称地设置，并且反之亦然。
根据本发明的进一步扩展方案，各冷却模块分别具有接口区域，在所述接口区域中设有第一和第二流体接口。优选地，沿(中央)流入通道和/或(中央)流出通道的纵向方向观察，所述第一蓄能模块的冷却模块的接口区域设置在第二蓄能模块的冷却模块的接口区域上游，或者反之亦然。这意味着，沿流入通道和/或流出通道的纵向方向观察，所述至少一对蓄能模块的所述两个冷却模块的各接口区域彼此重叠。
特别有利地，沿第一方向、特别是沿流入通道和/或流出通道的纵向方向观察，第一蓄能模块的冷却模块的第一流体接口设置在第二蓄能模块的冷却模块的第二流体接口上游，或者反之亦然。完全类似地，有利的是，沿第一方向、特别是沿流入通道和/或流出通道的纵向方向观察，第一蓄能模块的冷却模块的第二流体接口设置在第二蓄能模块的冷却模块的第一流体接口上游，或者反之亦然。
按照这种方式，冷却模块可以非常节省空间地连接到流入通道和流出通道上，其中，通过上面描述的布置结构实现本发明典型的反向穿流所述至少一对蓄能模块的冷却模块，亦即，第一冷却模块被冷却剂或致冷剂与所述至少一对蓄能模块的第二冷却模块相反的方向穿流。
根据本发明的一种进一步扩展方案，所述流入通道和所述流出通道至少在第一与第二蓄能模块之间的区域中平行地设置。
如上所述，所述高压蓄能装置可以具有沿所述第一方向相继设置的多对第一和第二蓄能模块。在这种情况中可以规定，所述流入通道和流出通道在各对蓄能模块的第一与第二蓄能模块之间的区域内沿第一方向延伸。所述流入通道和流出通道至少在多对蓄能模块的第一与第二蓄能模块之间的区域内可以构成为平行设置的直的管路。
按照本发明的高压蓄能装置特别是可以安装在混合动力车辆中或在纯电动车辆中，亦即，安装在具有至少一个产生车辆牵引力的电气驱动马达的车辆中。
附图说明
在以下结合附图更详细地阐述本发明。图中：
图1a、1b示出将一对蓄能模块的冷却模块到用于冷却剂或致冷剂的中央流入通道和中央流出通道上的常规的连接(现有技术)；以及
图2示出将一对蓄能模块的冷却模块到中央流入通道和中央流出通道上的按照本发明的连接。
具体实施方式
图1a以沿着图1b中剖切线A-A剖切的侧视图示出一对蓄能模块1、2。每个所述蓄能模块具有冷却板3、4。冷却板3具有第一流体接口3a和第二流体接口。与此相应地，冷却板4具有第一流体接口4a和第二流体接口4b。
第一流体接口3a、4a通过流体连接部5a、6a与中央流入通道7相连接，通过所述中央流入通道可以将冷的冷却剂或致冷剂输送给冷却板3、4。第二流体接口3b、4b通过流体连接部5b、6b与中央流出通道8相连接，变热的冷却剂或致冷剂通过所述中央流出通道可以从冷却模块3、4中导出。
在冷却模块或者说冷却板3、4上分别设置有蓄能单元9a、9b、9c、9d或10a、10b、10c、10d。在蓄能单元10a、10b、10c、10d或9a、9b、9c、9d充电或放电时所发出的热量将通过穿流有冷却剂或致冷剂的冷却模块3、4导出。
如从图1a中可看出的那样，在冷却模块3、4或流体接口3a、3b或4a、4b的这种布置结构中需要流体连接部5a和6a的烦冗的、“交叉的”布置结构，这不仅从装配的角度而且从结构空间角度来看都不应该视为理想的解决方案。
图1b示出了在图1a中所示的布置结构的俯视图。
图2示出了一对在此未进一步示出的蓄能模块的按照本发明设计和设置的冷却模块3、4的俯视图。与在图1a、1b中类似，在每个所述冷却模块3、4上相继地设置有多个蓄能单元。
如从图2中可看出示的那样，冷却模块3、4相同地设计，但这些冷却模块关于对称点S点对称地设置。
冷却模块3具有第一流体接口3a和第二流体接口3b。同样地，冷却模块4具有第一流体接口4a和第二流体接口4b。所述第一流体接口3a、4a关于对称点S点对称地设置。与此相应地，所述第二流体接口3b、4b同样关于对称点S点对称地设置。
冷却模块3的流体接口3a、3b设置在冷却模块3的接口区域3'中。与此相应地，冷却模块4的流体接口4a、4b设置在冷却模块4的接口区域4'中。
如同已经提到的，图2示出冷却模块3、4的俯视图。如果在附图平面内沿中央流入通道7或中央流出通道8的方向观察冷却模块3、4，则可以看出，中央接口区域3'设置在中央接口区域4'下游，或者反之亦然。换句话说，这意味着如果沿流入通道7或流出通道8的纵向方向观察各冷却模块，则冷却模块3、4在其接口区域3'、4'的范围内“重叠”。
如从图2中看出的那样，中央流入通道7与冷却模块4的第一流体接口4a、以及与冷却模块3的第二流体接口3b相连接。与此相应地，中央流出通道8与冷却模块3的第一流体接口3a和冷却模块4的第二流体接口4b相连接。因此，沿中央流入通道7或中央流出通道8的方向观察，流体接口4a、3b相继地设置。同样地，沿流入通道7或流出通道8的纵向方向观察流体接口3a、4b相继地设置。根据在图2中示出的布置结构，冷却模块3、4被冷却剂或致冷剂以相反的方向穿流。
由此可以看出在图2中所示的布置结构的显著优点：可以避免(如同在图1a中所示的常规的布置结构的情况中的)流体连接部的交叉的布置结构，这不仅从装配角度而且从结构空间角度来看都是显然有利的。

Claims (11)

1.高压蓄能装置，
所述高压蓄能装置具有多对蓄能模块，每对蓄能模块包括第一蓄能模块(2)和第二蓄能模块(1)，其中，所述第一蓄能模块(2)和所述第二蓄能模块(1)分别具有至少两个电气蓄能单元，以及第一蓄能模块(2)具有被冷却剂或致冷剂穿流的第一冷却模块(4)，而第二蓄能模块(1)具有被冷却剂或致冷剂穿流的第二冷却模块(3)，其中，每个蓄能模块的冷却模块与所配设的蓄能模块的电气蓄能单元热耦联并且设置为用于导出由电气蓄能单元发出的热量，以及每个冷却模块分别具有用于冷却剂或致冷剂的第一流体接口和第二流体接口，
所述高压蓄能装置具有用于冷的冷却剂或致冷剂的中央流入通道(7)，所述中央流入通道分别与每对蓄能模块的第一冷却模块和第二冷却模块中的每个冷却模块的其中一个流体接口流体连接，以及
所述高压蓄能装置具有用于变热的冷却剂或致冷剂的中央流出通道(8)，所述中央流出通道分别与每对蓄能模块的第一冷却模块和第二冷却模块中的每个冷却模块的相应另一个流体接口流体连接，
其特征在于，
第一冷却模块(4)和第二冷却模块(3)至少在流体接口的区域内具有相同的布置结构，其中，
所述中央流入通道(7)与第一蓄能模块(2)的第一冷却模块(4)的第一流体接口(4a)流体连接并且与第二蓄能模块(1)的第二冷却模块(3)的第二流体接口(3b)流体连接，以及
所述中央流出通道(8)与第一蓄能模块(2)的第一冷却模块(4)的第二流体接口(4b)流体连接以及与第二蓄能模块(1)的第二冷却模块(3)的第一流体接口(3a)流体连接，从而第一冷却模块(4)被冷却剂或致冷剂穿流的方向与第二冷却模块(3)被冷却剂或致冷剂穿流的方向相反，
所述多对蓄能模块沿第一方向相继设置，所述第一方向为中央流入通道(7)和/或中央流出通道(8)的纵向方向，所述中央流入通道(7)和中央流出通道(8)在所述多对蓄能模块的第一蓄能模块(2)与第二蓄能模块(1)之间的区域内沿第一方向延伸。
2.按照权利要求1所述的高压蓄能装置，其特征在于，第一冷却模块(4)和第二冷却模块(3)具有完全相同的布置结构。
3.按照权利要求1所述的高压蓄能装置，其特征在于，所述第一蓄能模块(2)的第一冷却模块(4)关于第二蓄能模块(1)的第二冷却模块(3)点对称地设置，并且第二蓄能模块(1)的第二冷却模块(3)关于所述第一蓄能模块(2)的第一冷却模块(4)点对称地设置。
4.按照权利要求1至3之一所述的高压蓄能装置，其特征在于，所述第一蓄能模块(2)的第一冷却模块(4)的第一流体接口(4a)关于第二蓄能模块(1)的第二冷却模块(3)的第一流体接口(3a)点对称地设置，并且所述第二蓄能模块(1)的第二冷却模块(3)的第一流体接口(3a)关于第一蓄能模块(2)的第一冷却模块(4)的第一流体接口(4a)点对称地设置。
5.按照权利要求1至3之一所述的高压蓄能装置，其特征在于，所述第一蓄能模块(2)的第一冷却模块(4)的第二流体接口(4b)关于第二蓄能模块(1)的第二冷却模块(3)的第二流体接口(3b)点对称地设置，并且所述第二蓄能模块(1)的第二冷却模块(3)的第二流体接口(3b)关于第一蓄能模块(2)的第一冷却模块(4)的第二流体接口(4b)点对称地设置。
6.按照权利要求1至3之一所述的高压蓄能装置，其特征在于，所述第一冷却模块(4 )和第二冷却模块(3 )分别具有接口区域，在所述接口区域中设有第一流体接口和第二流体接口，
其中，沿中央流入通道(7)的流动方向观察，所述第一蓄能模块(2)的第一冷却模块(4)的接口区域设置在第二蓄能模块(1)的第二冷却模块(3)的接口区域下游，或者
沿中央流出通道(8)的流动方向观察，所述第一蓄能模块(2)的第一冷却模块(4)的接口区域设置在第二蓄能模块(1)的第二冷却模块(3)的接口区域上游。
7.按照权利要求1至3之一所述的高压蓄能装置，其特征在于，沿中央流入通道(7)的流动方向观察，所述第一蓄能模块(2)的第一冷却模块(4)的第一流体接口(4a)设置在第二蓄能模块(1)的第二冷却模块(3)的第二流体接口(3b)下游。
8.按照权利要求7所述的高压蓄能装置，其特征在于，沿中央流出通道(8)的流动方向观察，所述第一蓄能模块(2)的第一冷却模块(4)的第二流体接口(4b)设置在第二蓄能模块(1)的第二冷却模块(3)的第一流体接口(3a)上游。
9.按照权利要求1至3之一所述的高压蓄能装置，其特征在于，所述中央流入通道(7)和中央流出通道(8)至少在第一蓄能模块(2)与第二蓄能模块(1)之间的区域中平行地设置。
10.按照权利要求1至3之一所述的高压蓄能装置，其特征在于，所述第一冷却模块(4)和所述第二冷却模块(3)具有板状的形状，并且在其内部具有用于冷却剂或致冷剂的流动通道，其中，每个蓄能模块具有多个电气蓄能单元，这些电气蓄能单元沿相应的冷却模块的纵向方向相继地设置在冷却模块上。
11.具有按照权利要求1至10之一所述的高压蓄能装置的车辆。
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