CN112563653A - 电池*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池***(1)，其具有电池外壳(2)，在该电池外壳中容纳有至少一个可充电电池单元(3)，其中，电池***(1)具有压力平衡装置(11)，其使气体(12)在电池外壳(2)与周围环境(14)之间交换，以便平衡电池外壳(2)内的压力。通过使电池***(1)具有供冷却液(7)流过的回路(6)，获得了电池***(1)效率的提高和/或工作可靠性的提高，其中，电池外壳(2)集成到回路(6)中，使得冷却液(7)围绕至少一个电池单元(3)中的至少一个流动，并且其中，压力平衡装置(11)对于从回路(6)朝向周围环境(14)流动的液体是不可渗透的。

Description

电池***
技术领域
本发明涉及一种电池***，其具有容纳至少一个可充电电池单元的电池外壳，并且具有用于冷却至少一个电池单元的回路。
背景技术
可充电电池的使用是众所周知的。在这种情况下，特别是在机动车辆中，这种电池的使用越来越多。对这种电池的效率和/或电池的尽可能最快充电的要求导致了这种电池在工作期间产生的热量必须被散出。这通常通过冷却电池单元来完成。电池单元通常容纳在电池外壳中，其中，电池外壳以热传递的方式连接到散热片和/或换热器，以便冷却设置在电池外壳内的电池单元。
当电池工作时，热波动和/或天气变化能够引起电池外壳内的压力差，这会影响电池的功能和/或会导致电池的损坏。
DE 10 2013 004 754 A1公开了这种电池，该电池是电池***的一部分。气体在电池***中冷却，并且通过电池外壳的传导来冷却电池单元。为了允许在电池外壳与周围环境之间的压力平衡，并且降低电池外壳内的水分含量，提供了允许气体在电池外壳与周围环境之间流动的密封装置，以便实现电池外壳内的压力平衡。密封装置侵入电池外壳中，并且在电池外壳内具有从流过密封装置的气体中吸收水分的干燥剂。
发明内容
本发明的目的在于，针对前述类型的电池***提出一种改进的或至少不同的实施例，该实施例特别地区别在于效率和/或工作可靠性的提高。
根据本发明，该目的是通过独立权利要求1的主题解决。有利的实施例是从属权利要求的主题。
本发明基于以下总体构思：利用冷却液直接冷却电池***中的可充电电池单元，并提供具有压力平衡装置的***，该压力平衡装置允许与周围环境的压力平衡并且防止冷却液流出到周围环境中。用这种方式，更有效并且更大程度地执行电池单元的冷却，使得电池单元能够以增大的功率工作，和/或能够被再次充电。压力平衡装置带来了电池***的工作可靠性的提高，该电池***的可靠性的提高是通过防止或者至少减少冷却液经由压力平衡装置的流出来实现的。
根据本发明构思，电池***具有容纳有至少一个可充电电池单元的电池外壳。电池***还具有回路，冷却液在工作期间在该回路中循环。电池外壳集成在回路中，使得冷却液在工作期间围绕至少一个电池单元中的至少一个流动。通过这种所谓的直接冷却或浸没冷却实现了至少一个电池单元的有效且高效的冷却。电池***还具有压力平衡装置，该压力平衡装置将回路连接到周围环境，使得气体经由压力平衡装置在回路与周围环境之间流动，以实现电池外壳中的压力平衡。压力平衡装置根据本发明配置为使得其防止液体从回路流到周围环境中。因此，压力平衡装置对于从回路朝向周围环境流动的液体是不可渗透的。
电池外壳有利地具有内部空间，在该内部空间中设置有至少一个电池单元，并且在工作期间冷却液流过该内部空间。在这种情况下，气体在内部空间与周围环境之间流动，以便平衡压力。
在此，周围环境特别是由回路(特别是电池外壳)围绕的空间形成。特别地，周围环境由在电池外壳的内部空间之外的空间形成。因此，为了实现平衡压力，气体与空间的交换经由压力平衡装置进行。
压力平衡装置有利地设置在回路的外部。这就是说，压力平衡装置设置为使得在工作期间冷却液不会流过其和/或冷却液不围绕其流动。这特别防止了压力平衡装置在工作期间被冷却液淹没，并且用于压力平衡的气体的流动是不可能的，或者至少降低了相应的风险。
压力平衡装置能够在原则上设置在回路中的任何期望的位置。
在优选实施例中，压力平衡装置安装在电池外壳上。因此，可以直接在电池外壳上实现压力平衡。特别地，这防止了位于电池外壳中的气体从电池外壳流出并且流入回路中，或者至少降低了相应的风险。
压力平衡装置有利地安装在电池外壳的外部上，并且有利地流体连接到电池外壳的内部空间。在电池***的工作位置中，压力平衡装置相对于重力方向有利地布置在电池外壳的顶部。压力平衡装置的这种布置利用的知识是，位于电池外壳中的气体向上上升，使得在外壳的顶部上的压力平衡装置的布置意味着用于压力平衡的压力平衡装置在多数情况下与气体接触。因此，冷却剂不能或仅少量地与压力平衡装置接触。用这种方式，压力平衡装置对于液体的抗渗性能够以简化的方式实现。因此，压力平衡能够是有效且简单的。
在优选实施例中，压力平衡装置具有干燥装置。干燥装置从流过压力平衡装置的气体中去除水分。因此，在压力平衡期间，没有水分或至少仅减少量的水分能够进入回路，特别是进入电池外壳。特别地，防止冷却液被来自周围环境的湿气污染，或者至少减少了这种污染。冷却液的污染会导致冷却液的冷却性能降低，这会导致在电池***的性能降低。污染还会导致在冷却液电气性质的改变，这会引起电池***的损坏。此外，当水进入冷却液时，通过水的电解能够产生氢氧，并且能够降低导电部件的导电率，其中，这些过程由于干燥装置而被阻止或至少减少。干燥装置还实现了工作可靠性的提高/或电池***的性能的改进。
干燥装置能够在原则上以任何期望的方式配置。特别地，干燥装置具有用于从气体中吸收水分的干燥剂和/或吸收剂。特别地，干燥剂能够是硅胶、沸石等或其混合物。
在特别优选的实施例中，压力平衡装置整体对于液体是不可渗透的。这意味着，压力平衡装置不仅对于流入周围环境的液体是不可渗透的，还对于从周围环境流入回路(特别是电池外壳)的液体也是不可渗透的。因此，防止或至少减少了液体(特别是水)从周围环境到回路(特别是电池外壳)中的相应渗透。这带来了电池***的工作可靠性的提高，并且同时带来了压力平衡装置的使用寿命的延长。
在被认为有利的实施例中，压力平衡装置具有对气体可渗透并且对液体不可渗透的隔膜。也就是说，通过隔膜至少部分地实现了压力平衡装置对液体的不可渗透性。隔膜(在下文也被称为第一隔膜)对于颗粒也优选为不可渗透的，使得所述隔膜还防止或至少减少了灰尘和污垢进入回路(特别是电池外壳)。
在优选的实施例中，干燥装置设置在周围环境与第一隔膜之间。因此，第一隔膜特别用于防止或至少减少冷却液从压力平衡装置流出并且朝向干燥装置流动的目的。第一隔膜还防止能够通过收集或结合的水分形成在干燥装置中的液体从干燥装置流入回路(特别是电池外壳)，或者至少降低相应的风险。
在有利的实施例中，压力平衡装置还具有对于气体可渗透并且对于液体不可渗透的另外的隔膜，这种另外的隔膜在下文中也称为第二隔膜。第二隔膜设置在干燥装置与周围环境之间。因此，第二隔膜特别防止液体，特别是水从周围环境进入干燥装置，并且因此不利地影响干燥装置的功能和/或损坏干燥装置，或者至少降低相应的风险。有利地，第二隔膜对于颗粒也是不可渗透的，使得灰尘和污垢不会或者至少仅在减小的程度上进入干燥装置和/或第一隔膜以及因此进入回路(特别是电池外壳)。
在原则上，干燥装置能够更换，使得在必要时，例如当干燥剂饱和时，能够进行更换。为此目的，干燥装置能够以盒的方式实施。
在优选的实施例中，干燥装置能够再生，使得在必要时排出在干燥装置中结合和/或收集的水分。
为了再生(regeneration)，压力平衡装置有利地具有加热干燥装置以实现再生的加热装置。用这种方式，电池***，特别是压力平衡装置能够在免维护或者至少在减少维护的情况下工作。
在此，在有利实施例中，提供了能够是平衡装置一部分的闭合装置。闭合装置设置在干燥装置与回路(特别是电池外壳)之间，并且在再生位置中，闭合装置中止干燥装置与回路(特别是电池外壳)之间的流体连接。在干燥装置的再生期间，闭合装置在此有利地调节到再生位置，以便防止从干燥装置流出的液体在再生期间进入回路。特别地，在再生位置中，闭合装置防止或者减少在再生期间产生的液体进入第一隔膜。因此，防止或至少减少相应的不利影响和/或对第一隔膜的损坏。闭合装置可在再生位置与工作位置之间调节，其中在工作位置中该闭合装置开放了回路与干燥装置之间的流体连接。
在优选实施例中，压力平衡装置具有防护罩，该防护罩安装在压力平衡装置的外部。防护罩提供有至少一个流动开口，其允许流体在压力平衡装置与周围环境之间流动。特别地，防护罩提供了对压力平衡装置(特别是第一隔膜和/或第二隔膜和/或干燥装置和/或加热装置)的保护，以实现相应的机械效应，从而防止或至少减少相应的损坏。此外，防护罩导致颗粒，特别是灰尘和污垢不会进入或者仅在减少的程度上进入压力平衡装置。
在此优选地，至少一个流动开口中的至少一个相对于重力方向倾斜地延伸。这导致气体通过流动开口的流动以简化的方式发生。然而，来自周围环境的液体和/或颗粒和/或污垢不能进入或者至少难以进入压力平衡装置。
电池***原则上能够用于任何期望的应用中。
电池***特别用于机动车辆，在该机动车辆中，电池用作能量存储，并且例如用于驱动机动车辆。
本发明的另外的重要特征和优点能够在从属权利要求、附图以及参考附图的相关附图说明中找到。
显然，在不脱离本发明的范围的情况下，以上提到的并且仍将在以下解释的特征不仅能够以各指定的组合使用，还能够以其他组合或单独使用。
附图说明
本发明的优选示例性实施例在附图中示出，并且在以下描述中更详细地说明，其中，相同的附图标记是指相同或相似或功能上相同的部件。
在附图中，分别以示意性的形式：
图1示出了具有压力平衡装置的电池***的高度简化的原理图，
图2示出了另一个示例性实施例中的电池***的高度简化的原理图，
图3示出了图1和2的压力平衡装置的放大图，并且
图4示出了压力平衡装置的另外的示例性实施例中的图3的视图。
具体实施方式
如图1和图2所示的电池***1具有电池外壳2。电池外壳2具有内部空间18，在其中容纳至少一个可充电电池单元3，例如袋式电池4。在所示示例中，仅作为示例，七个这种电池单元3设置在电池外壳2中。电池单元3在此组合以形成电池模块5，在其中它们特别布置为彼此电接触。电池***1还具有回路6，在工作期间冷却液7通过该回路循环。为此目的，能够在回路6中提供用于供给冷却液7的供给装置8，例如泵9。电池外壳2也集成在回路6中，使得冷却液7在电池外壳2的内部空间18流动，并且在该过程中围绕电池单元3中的至少一个流动，即所示示例中的电池模块5。因此，在所示示例中，在工作期间，电池模块5位于冷却液7中，并且直接由冷却液7冷却。因此，至少一个电池单元3，特别是电池模块5在此经历所谓的直接冷却或浸没冷却。在所示示例中，也集成在回路6中的冷却液散热器10提供用于使冷却液7冷却。
电池***1还具有压力平衡装置11，利用该压力平衡装置来平衡电池外壳2内的压力。为此目的，存在于电池外壳2的内部空间18中的气体12，特别是空气13经由压力平衡装置11与回路6的周围环境14交换，特别是与电池外壳2交换。为了平衡电池外壳2中的压力，气体12，特别是空气13因此经由压力平衡装置11从电池外壳2流入周围环境14，和/或从周围环境14流入电池外壳2。在所示示例性实施例中，压力平衡装置11安装在电池外壳2的外部。在这种情况下，在电池***1的工作位置中，压力平衡装置11相对于重力方向G安装在外壳的顶部，使得压力平衡装置11与位于电池外壳2中的气体12相邻。
如在图1所示的示例性实施例中，压力平衡装置11与电池外壳2分离，并且连接到电池外壳2的连接件15处。如在图2所示的示例性实施例中，压力平衡装置11直接安装在电池外壳2上，特别地，压力平衡装置11的防护罩16是电池外壳2的一部分。
图3和4分别示出了压力平衡装置11的放大图。
压力平衡装置11对于气体12，特别是空气13是可渗透的，并且对于液体，特别是冷却液7是不可渗透的。为此目的，在所示示例中，压力平衡装置11具有第一隔膜17，其设置在周围环境14与电池外壳2的内部空间18之间。第一隔膜17对于气体12，特别是空气13是可渗透的，并且对于液体，特别是水和冷却液7是不可渗透的。因此，防止或至少减少了冷却液7从电池外壳2到周围环境14的流动以及液体从周围环境14到电池外壳2的流动。
压力平衡装置11还具有干燥装置19，该干燥装置从流过压力平衡装置11的气体12，特别是空气13去除水分，并且收集和/或结合所述水分。为此目的，干燥装置19能够具有干燥剂20，该干燥剂例如可以是硅胶、沸石等或其混合物。
在所示示例中，压力平衡装置11具有第二隔膜21，该隔膜对于液体，特别是冷却液7是不可渗透的，并且对于气体12，特别是空气13是可渗透的。第二隔膜21设置在周围环境14与干燥装置19之间。因此，干燥装置19整体设置在第一隔膜17与第二隔膜21之间。
隔膜17、21中的至少一个，优选为各个隔膜17、21对于颗粒，例如灰尘和污垢也是不可渗透的。
压力平衡装置11的防护罩16包围隔膜17、21和干燥装置19。防护罩16具有至少一个流动开口22，其中在所示示例中的每个中，提供了至少两个，例如四个流动开口22。各个流动开口22将压力平衡装置11流体连接到周围环境14，使得在周围环境14与压力平衡装置11之间的流动成为可能。在此明显的是，流动开口22分别相对于重力方向G倾斜地延伸。用这种方式，使得灰尘和污垢(分别未示出)难以进入压力平衡装置11。同样，因此使得液体至少更难以从周围环境14进入压力平衡装置11。
在图4所示的示例性实施例中，压力平衡装置11具有仅象征性地示出的加热装置23。加热装置23用于加热干燥装置19，特别是干燥剂20，以实现再生。在再生期间，在干燥装置19中收集和/或结合的水分从干燥装置19排出，使得干燥装置19随后再次从气体12，特别是空气13中去除水分。为了防止或至少减少在再生期间对第一隔膜17的损坏和/或防止或至少减少溶解的水分流入到电池外壳2，提供了例如是闭合盖25的闭合装置24。闭合装置24在图4中示出为位于再生位置26，在该位置中闭合装置24中止干燥装置19与电池外壳2之间的流体连接，在所示示例中是在干燥装置19与第一隔膜17之间的流体连接。因此，闭合装置24在再生位置26与工作位置(未示出)之间是可调节的，在该工作位置中闭合装置24开放干燥装置19与电池外壳2之间的流体连接。在这种情况下，在干燥装置19的再生期间，闭合装置24被调节到再生位置26，并且在电池***1的正常工作期间，它被调节到工作位置(未示出)。
一种电池***1特别用于机动车辆27。在机动车辆27中，电池***1能够用于驱动机动车辆27。

Claims (10)

1.一种电池***(1)，特别地用于机动车辆(27)，
-具有电池外壳(2)，在其中容纳有至少一个可充电电池单元(3)，
-具有压力平衡装置(11)，其配置为使得气体(12)流过压力平衡装置(11)，以便平衡电池外壳(2)与周围环境(14)之间的压力，
其特征在于，
-所述电池***(1)具有回路(6)，冷却液(7)在工作期间在所述回路中循环，
-所述电池外壳(2)集成在所述回路(6)中，使得冷却液(7)在工作期间围绕至少一个电池单元(3)中的至少一个流动，并且
-所述压力平衡装置(11)配置为使得其对于从所述回路(6)朝向周围环境(14)流动的液体是不可渗透的。
2.根据权利要求1所述的电池***，其特征在于，
所述压力平衡装置(11)安装在电池外壳(2)上。
3.根据权利要求1或2所述的电池***，其特征在于，
所述压力平衡装置(11)具有干燥装置(19)，所述干燥装置配置为使其从流过压力平衡装置(11)的气体(12)中去除水分。
4.根据权利要求1至3之一所述的电池***，其特征在于，
所述压力平衡装置(11)对于液体是不可渗透的。
5.根据权利要求1至4之一所述的电池***，其特征在于，
所述压力平衡装置(11)具有第一隔膜(17)，所述第一隔膜对于气体(12)可渗透并且对于液体不可渗透。
6.根据权利要求3或4和权利要求5之一所述的电池***，其特征在于，
所述干燥装置(19)设置在周围环境(14)与第一隔膜(17)之间。
7.根据权利要求3至6之一所述的电池***，其特征在于，
-所述压力平衡装置(11)具有第二隔膜(21)，所述第二隔膜对于气体(12)可渗透并且对于液体不可渗透，并且
-所述第二隔膜(21)设置在干燥装置(19)与周围环境(14)之间。
8.根据权利要求3至7之一所述的电池***，其特征在于，
所述压力平衡装置(11)具有加热装置(23)，所述加热装置(23)在工作期间加热所述干燥装置(19)以实现再生的目的。
9.根据权利要求8所述的电池***，其特征在于，
在所述干燥装置(19)与所述回路(6)之间设置有闭合装置(24)，所述闭合装置能够在工作位置与再生位置(26)之间调节，所述闭合装置(24)在工作位置中开放电池外壳(2)与干燥装置(19)之间的流体连接，并且在再生位置中中止所述流体连接。
10.根据权利要求1至9之一所述的电池***，其特征在于，
所述压力平衡装置(11)具有防护罩(16)，所述防护罩在外部包围压力平衡装置(11)，并且具有将压力平衡装置(11)流体地连接到周围环境(14)的至少一个流动开口(22)。
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