CN203351709U - 电池模块、电能储存器和机动车辆 - Google Patents

电池模块、电能储存器和机动车辆 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种电池模块、电能储存器和机动车辆。所述电池模块具有多个电池单元，所述电池单元分别有两个平行的侧面。对本实用新型而言重要的是，这些电池单元形成为袋式电池，其间安排一个可冷却的导热体；该导热体形成为板式并围成一个空腔，冷却介质流经所述空腔；并且该导热体在对角线相对的多个窄侧面处有一个进口和一个出口，冷却介质通过它们流入空腔或从中流出。电池模块和一个配置有该电池模块的电能储存器的性能和使用寿命借此得以提高。

Description

电池模块、电能储存器和机动车辆
技术领域
本实用新型涉及一种具有多个电池单元的电池模块。此外，本实用新型还涉及一种具有至少一个此类电池模块的电能储存器和一种车辆，尤其是一种具有至少一个此类电能储存器的混合动力车辆或电动车辆。 
背景技术
在DE10 2008 034 869 A1中已知一种属类的电池模块，其具有多个形成一个电池组的电池单元和一个通过导热元件与电池单元导热地连接的冷却板。导热元件根据其在电池组内的位置具有相对电池单元和/或冷却板的热传递面和/或热传递系数，以便在为电池设定的运行条件下使全部电池单元的内部温度接近一致。借此，尤其是电池的性能应得以提高。 
在US2006/0204840 A1中已知另一种具有多个彼此平行安排的电池单元的电池模块，所述电池单元是通过一个对应的螺纹连接相互固定。其中，在独立的电池单元之间安置有间隔元件，所述间隔元件能够改善冷却。 
在US 2006/0214641 A1以及US2010/0116570 A1中已知其它的电池模块。 
最后，在GB2 027 978 A中已知一个由多个独立的电池单元组成的电池块，在其中，电池单元被安排在电池块的一个外壳的内部并且同时在外壳内沿对角线相对地为冷却介质流设置一个进口和一个出口。借此能够特别有效地冷却电池块并由此提高其性能。 
实用新型内容
现代的大功率电池，尤其是混合动力车辆或电动车辆内的牵引电池，由于其功率高，为了能够保持性能和延长使用寿命，必须更好地冷却。其中，熟知的电能储存器通常是由多个独立的电池单元组合而成，所述 电池单元堆状地彼此并排或上下安排。在其中，电池单元以相同的方式彼此并排安排并且借此也在温度梯度方面被一致定向。但是，用相同的方式并排安排电池单元会导致所谓的“热点”集中以及相互间产生不利的影响并且借此加热电池单元之间的热点。“热点”通常理解为具有高的、临界的温度的一个点。 
因此，本实用新型着手处理的问题是，为一种属类的电能储存器提出一个改进方案或至少一个替代的实施方式，其突出之处尤其在于具有改善的性能。 
按照本实用新型，该任务将通过下述1、8和10限定的内容解决。优选的实施方式是下述2-7和9限定的内容。 
1.电池模块，具有多个电池单元，这些电池单元相应地有两个平行的侧面，其中， 
这些电池单元形成为袋式电池，在这些袋式电池之间安排一个可冷却的导热体， 
该导热体形成为板式并围成一个空腔，冷却介质流经该空腔， 
该导热体在对角线式相对的多个窄侧面处有一个进口和一个出口，该冷却介质通过它们流入空腔或从中流出。 
2.根据前述1所述的电池模块，其中，这些电池单元和该导热体形成为矩形、尤其是正方形。 
3.根据前述1或2所述的电池模块，其中，这些电池单元是用铝箔包裹。 
4.根据前述1至3中任一项所述的电池模块，其中，每个导热体具有两个壁部分，尤其是两个金属板部分或两个铝部分，除了对角线式相对的进口/出口作为例外，这些部分围绕着边缘侧相互密封连接。 
5.根据前述1至4中任一项所述的电池模块，其中，在该空腔内设置一个涡流轮廓用于使该冷却介质充分混合。 
6.根据前述5所述的电池模块，其中，该涡流轮廓是通过一个涡流装置或通过在形成该空腔的两个壁部分中至少之一处相应地成型而形成。 
7.根据前述1至5中任一项所述的电池模块，其中，设置有一个进入通道和一个排出通道，这些通道与该板式导热体的平面正交地伸展并且分别在该进口和出口的区域中以传递冷却介质的方式接触。 
8.电能储存器，具有至少一个根据前述1-7任一项所述的电池模块。 
9.根据前述8所述的电能储存器，其中，该电能储存器形成为混合动力车辆或电动车辆内的牵引电池。 
10.机动车辆，尤其是混合动力车辆或电动车辆，具有根据前述8或9所述的电能储存器。 
本实用新型是基于以下的总体构思：通过一方面使用形成袋式电池（Beutelzellen）的电池单元且另一方面在袋式电池之间安排可冷却的导热体，使电池模块具有更好的性能和更长的使用寿命。其中，按照本 实用新型的电池模块具有多个电池单元，这些电池单元分别有两个平行的侧面，其中，每个电池单元在一个窄的侧面具有一个电池端子，该端子有一个正极和一个负极。安排在独立的且形成为袋式电池的电池单元之间的导热体形成为板式并借此平面地支撑比较柔性的袋式电池。同时，每个导热体围成一个空腔，冷却介质流经该空腔。在对角线相对的这些窄面处，导热体有一个进口和一个出口，冷却介质可以通过它们流入导热体的空腔或从中流出。因此，板式导热体不仅用于支撑这些独立的袋式电池，而且同时还用于其冷却，其中，例如，可以交替地安排袋式电池和导热体并且将它们彼此连接成根据本实用新型的电池模块。通过主动地冷却这些独立的电池单元之间的导热体，这些电池单元能够被特别有效地冷却，尤其是借此避免形成所谓的“热点”，即，导致性能和使用寿命明显降低的临界温度区域。通过使冷却介质完全地流经导热体，安排在其间的电池单元也可以全面地被冷却，借此，所述电池单元能够以这样的方式被冷却，即，它们优选是总体上具有一个接近相同的温度。通过使冷却介质在导热体内部流动，也可以在这些独立的电池单元内在具有临界温度的热点与较冷的区域之间实现温度平衡，借此，导热体不仅具有冷却功能，而且还具有拉平温度的功能。此外，通过形成板式的导热体还可以全面地支撑柔性的袋式电池，借此也可以保证全面的接触和进而特别好地热传递。 
在按照本实用新型的解决方案的一个优选的改进方案中，电池单元是用铝箔包裹。铝具有特别高的热导率并且因此特别适合充当传热介质，尤其是用于冷却用铝包裹的电池单元。同时，铝相对较轻，借此形成为袋式电池的电池单元获得一个重量降低的框架（Einfassung）。 
在按照本实用新型的解决方案的一个优选的改进方案中，每个导热体都具有两个壁部分，尤其是两个金属板部分或两个铝部分，除了沿对角线相对的进口/出口作为例外，它们围绕着边缘侧相互密封连接。导热体在这种情况下形成空心型材，其中，使用铝作为壁部分一方面提供具有高的和好的热传递并且另一方面具有较轻的重量。当然，尤其是在一种低成本的变体中也可以考虑使用金属板部分，该金属板部分与用铝包裹的电池单元一起同样提供高的热传递以及由此提供电池单元的有效冷却。 
按照本实用新型的解决方案的另一个优选的改进方案中，在导热体 的空腔内设置一个涡流轮廓用于使冷却介质充分混合。为了能够在电池单元的内部实现尽可能均匀的冷却并进而实现尽可能均匀的温度分布，需要使流经导热体的空腔的冷却介质充分混合，按照本实用新型形成的涡流轮廓就是用于这个目的。其中，涡流轮廓可以通过一个涡流装置（Turbulenzeinlage）或通过在形成空腔的两个壁部分的至少之一处相应地成型而形成。例如，涡流装置可以形成晶格结构并且在连接两个包裹空腔的壁部分之前简单地装入。当然，也可以考虑使两个壁部分的至少之一相应地成型，例如，通过在两个壁部分的至少之一处相应地冲压来创造该涡流轮廓。通过按照本实用新型形成的涡流轮廓可以实现，均匀地流经导热体的空腔并且进而均匀地冷却电池单元，其容量和使用寿命借此得以延长。 
此外，本实用新型还基于以下的总体构思，即，尤其是为混合动力车辆或电动车辆内的一个牵引电池的电能储存器装备至少一个此类的电池模块。尤其是混合动力车辆或电动车辆具有高的电能需求，所述电能需求在电动车辆中必须是完全地、并且在混合动力车辆必须是部分地由牵引电池提供。在其中，无论是充电过程还是放电过程都会导致加热牵引电池，其中，在不利的情况下这种加热可能导致电池模块因温度而损坏并且进而导致缩短牵引电池的寿命或降低容量。因此，按照本实用新型的电池模块特别适用于电动车辆或混合动力车辆，因为其行程长度和机动性几乎只由牵引电池的功能性确定。 
本实用新型的其他重要的特征和优点由各前述2-7和9限定的内容、附图以及借助附图的所属附图说明得出。 
应理解的是，上述和以下将要解释的特征不仅能够以各自给出的组合使用，而且还能以其它组合或者单独使用，而不会背离本实用新型的范围。 
附图说明
本实用新型的优选实施例在附图中示出并且在下面的说明书中更详细地描述，其中相同的参考符号指代相同或相似或功能相同的部件。 
附图中分别示意性地示出： 
图1  一个按照本实用新型的电池模块， 
图2a和2b  一个按照本实用新型的导热体。 
具体实施方式
对应于图1，一个按照本实用新型的电池模块1具有多个电池单元2，所述电池单元彼此平行地安排。其中，在一个窄的侧面设置有一个电池端子3，该电池端子相应地具有一个阳极4和一个阴极5。按照本实用新型，这些独立的电池单元2现在形成所谓的袋式电池，其中，在这些形成袋式电池的电池单元之间安排一个可冷却的导热体6。其中，不是必须在全部的电池单元2之间分别安排一个导热体6，理论上也可以考虑，每个电池单元2只与一个唯一的、相邻的导热体6处于热传递的接触。从图1和2a、2b中还可以看出，导热体6形成为板式并且围成一个空腔7（比较图2b，剖面图A-A），冷却介质流经所述空腔。其中，导热体6在沿对角线相对的这些窄侧面处有一个进口8以及一个出口9，冷却介质可以通过它们流入空腔7或从中流出。 
图1和2a、2b中的电池单元2以及导热体6是矩形，但是，它们原则上也可以具有任何其它的形状，尤其是一个正方形。通过电池单元2和从属的导热体6的矩形和正方形形状可以创造一种能节省空间地安排的或例如能够堆叠的电池模块1。为了能够保证在电池单元2和从属的导热体6之间有尽可能好的热传递，用一个铝箔10包裹电池单元2，其中，所述铝箔10具有特别高的导热系数和借此保证具有好的热传递速率。 
观看图2b，则可以看出，每个导热体6都具有两个壁部分11和12，尤其是两个金属板部分或两个铝部分，除了对角线式相对的进口/出口8，9作为例外，它们围绕着边缘侧相互密封连接。除此之外，在由两个壁部分11和12围成的空腔7内设置有一个涡流轮廓13，所述涡流轮廓用于在流经导热体6时使冷却介质均匀混合。涡流轮廓13可以，例如，通过一个涡流装置或通过在形成空腔7的两个壁部分11、12的至少之一处相应地成型而形成。尤其是，这时可以考虑，相应地冲压两个壁部分11、12的至少之一，从而可以免除使用需要单独安装的涡流装置。观看图2a、2b，则可以看到由涡流轮廓13在空腔7内生成的涡流16，其中，其中可以清楚地看见，通过涡流轮廓13冷却介质均匀地流经空腔7并且进而可以实现均匀地冷却导热体6。 
再次观看图1，则可以看出，设置有一个进入通道14以及一个排出通道15，它们与板式导热体6的平面正交地伸展并且分别在进口8和出口9的区域中以传递冷却介质的方式接触。其中，进入通道14和排出通道15纳入到一个冷却循环，当然，可以在所述循环内设置一个冷却器形式的冷却装置，借助所述冷却装置可以将被电池单元2加热的冷却剂再次进行冷却。 
块状的电池模块1可以单独地或与其它电池模块1一起在一个电能储存器内使用，例如尤其是混合动力车辆或电动车辆内的一个牵引电池，因为，尤其是在混合动力车辆或电动车辆内对电能的需求量相对较高。通过高效地冷却电池模块1可以使得电池模块1的容量和使用寿命明显提高，其中，同时所谓的“热点”，尤其是在电池端子3的区域中，即，在电流连接端的区域出现的“热点”被拉平（nivelliert）。借此，尤其在整个的电池单元2上实现温度均衡。对两个壁部分11和12在边缘的密封可通过，例如，相应的铅焊或焊接完成。通过高效地冷却电池模块1，配置有该电池模块的混合动力车辆或电动车辆的行程长度和功率明显提高。 
通常，按照本实用新型的电池模块1可以是一个储能器17的部件，例如，所述储能器形成混合动力车辆或电动车辆的牵引电池。在一个此类的储能器17中，当然也可以合并多个按照本实用新型的电池模块1。 

Claims (13)

1.电池模块（1），具有多个电池单元（2），这些电池单元相应地有两个平行的侧面，其特征在于， 
这些电池单元（2）形成为袋式电池，在这些袋式电池之间安排一个可冷却的导热体（6）， 
该导热体（6）形成为板式并围成一个空腔（7），冷却介质流经该空腔， 
该导热体（6）在对角线式相对的多个窄侧面处有一个进口（8）和一个出口（9），该冷却介质通过它们流入空腔（7）或从中流出。 
2.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，这些电池单元（2）和该导热体（6）形成为矩形。 
3.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，这些电池单元（2）和该导热体（6）形成为正方形。 
4.根据权利要求1或2所述的电池模块，其特征在于，这些电池单元（2）是用铝箔（10）包裹。 
5.根据权利要求1或2所述的电池模块，其特征在于，每个导热体（6）具有两个壁部分（11，12），除了对角线式相对的进口/出口（8，9）作为例外，这些部分围绕着边缘侧相互密封连接。 
6.根据权利要求5所述的电池模块，其特征在于，所述两个壁部分（11，12）是两个金属板部分。 
7.根据权利要求5所述的电池模块，其特征在于，所述两个壁部分（11，12）是两个铝部分。 
8.根据权利要求1或2所述的电池模块，其特征在于，在该空腔（7）内设置一个涡流轮廓（13）用于使该冷却介质充分混合。 
9.根据权利要求8所述的电池模块，其特征在于，该涡流轮廓（13）是通过一个涡流装置或通过在形成该空腔（7）的两个壁部分（11，12）中至少之一处相应地成型而形成。 
10.根据权利要求1或2所述的电池模块，其特征在于，设置有一个进入通道（14）和一个排出通道（15），这些通道与该板式导热体（6）的平面正交地伸展并且分别在该进口（8）和出口（9）的区域中以传递冷却介质的方式接触。 
11.电能储存器，具有至少一个根据以上权利要求中任一项所述的电池模块（1）。 
12.根据权利要求11所述的电能储存器，其特征在于，该电能储存器形成为混合动力车辆或电动车辆内的牵引电池。 
13.机动车辆，具有根据权利要求11或12所述的电能储存器。 
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