CN101627499A - 具有导热板的电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有用于电池温度控制的导热板的电池，所述电池具有多个彼此并联和/或串联的单体，所述单体与所述导热板导热连接。所述电池还具有设置在所述导热板中的、能被导热介质通流的通道结构，以及从所述导热板伸出的、用于通道结构的连接截面。所述导热板在单体的极柱区域中具有孔，所述单体的极柱穿过所述孔伸出。围绕所述单体的极柱设置有一由电绝缘材料制成的插入件，所述插入件至少局部抵靠在所述极柱的外表面上，所述插入件具有至少一个沿径向从所述极柱伸出的间隔件。在所述极柱的区域中，所述插入件的间隔件设置在单体盖和导热板之间。

Description

具有导热板的电池
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的、具有导热板的电池/蓄电池，所述导热板用于对电池进行温度控制，这种电池例如由作为相关基础的DE 19724020A1已知。
背景技术
由基础的DE 19724020A1已知的电池具有多个彼此并联和/或串连的单体，所述单体放置在一导热板上并与所述导热板导热连接。在所述导热板中设置导热管的蒸发部。所述导热管从导热板中特别是从电池壳体中伸出，由此导热管的冷凝部处于导热板外。利用导热管的这种设计方案，可以对导热板、进而对单体进行温度控制，特别是在运行中进行冷却。特别是对于锂离子电池，过载和/或高耗用电流可能会致使单体形成极大的压力，所述压力的形成最终可能会导致相关单体的单体壳断裂。为了确保有针对性的卸压，在单体壳的底部设置一预定断裂位置是有利的，在所述预定断裂位置处所述单体有针对性地断裂。为了改善所述卸压，此外有利的是，在单体的安装面下方为导热板设置有连续的孔或凹部——下面简称为断裂窗。断裂窗的直径略小于单体壳的外径。但断裂窗减小了导热板的有效导热横截面，由此降低了其可能效率。
发明内容
本发明的目的在于，研发一种能以尽可能高的导热效率和尽可能小的构造空间、尽可能简单和成本经济地实现的电池。
所述目的通过具有权利要求1的特征的电池来实现。通过根据本发明的导热板设计方案，所述导热板可设置在单体的顶部区域中。虽然在此导热板也具有孔，但是该孔的面积明显较小，从而使平均的、与面积相关的有效导热横截面增大。因此，又可以在保持相同的整体导热横截面的情况下，将导热板设计得较薄、进而较轻。在单体的极柱上设置有一由电绝缘材料制成的插入件，所述插入件至少局部抵靠在极柱的外表面上并具有至少一个沿径向从所述极柱伸出的间隔件。因为间隔件在极柱的区域中设置在单体盖和导热板之间，所以能可靠地防止在导热板和/或单体壳和/或极柱之间的短路。
此外特别有利的是，通过这种措施可以补偿在所述各构件的区域中由制造公差引起的偏差。
在本发明的另一设计方案中，间隔件具有一沿径向从所述极柱伸出、在插入件的边缘上不中断地连续延伸的隔环。在安装时即使公差较大和/或组装疏忽例如转动了插入件，利用所述隔环仍然可以确保在导热板和单体盖之间的安全间距。
在本发明的另一设计方案中，插入件由导热材料制成，由此所述极柱还可以用于热管理。
在本发明的另一设计方案中，一个单体的两个极柱具有一个优选一体式的插入件。由此在安装时即使公差较大和/或组装疏忽例如转动插入件，仍然可以确保在导热板和单体盖之间的安全间距。
在本发明的另一设计方案中，插入件特别是完全地包围极柱的外表面，由此实现了安全的导(热)板。
在本发明的另一设计方案的特别形式中，单体壳和导热板彼此夹紧。通过这种措施，能够使在单体壳盖的盖与导热板之间的间隙从1.5mm的最小尺寸一直减小到约0.5mm。
在本发明的另一设计方案中，在电池壳体内，在导热板与极柱、单体电接片、单体盖和电池箱盖之间的间隙中，以及在各单体之间的空间中设置电绝缘、优选导热、特别优选导热性高的填料和/或电绝缘、优选导热、特别优选导热性高的泡沫，在所述各空间中填充有电绝缘、优选导热、特别优选导热性高的填料和/或电绝缘、优选导热、特别优选导热性高的泡沫。由此电池壳体内的所述空间被更有效地用于导热，同时提高了整个电池壳体的稳定性。特别是通过填充在单体接片的区域中的体积和在单体盖与插入件相连接的区域中的体积来降低漏电的可能性。
根据本发明的单体特别可以用于大功率/高效电池，特别是用于至少部分地驱动乘用型机动车。
附图说明
本发明的其它有利的设计方案可以在各个从属权利要求中得到。此外借助在附图中示出的实施例进一步描述本发明。其中：
图1示出具有布置在底侧的导热板的电池，
图2以立体图示出了具有布置在顶侧的导热板的电池的单体组，
图3示出根据图2的单体组的两个单体，其中示出一布置在极柱上的插入件以及一布置在极柱上方的插入件，
图4示出用于一个单体的两个极柱的一体式插入件，
图5示出根据图4的插入件沿线V-V的剖视图，以及
图6以侧视图示出了根据图2的单体组的纵剖面的局部放大图。
具体实施方式
在图1中示出一常规电池1，该电池具有一布置在底侧的导热板2。电池1还具有多个彼此电连接的单体3。横截面优选为圆形的单体3被设置在一特别是完全封闭的电池壳体4中。在电池壳体4内，单体3导热地放置在一设计成金属板的导热板2上。在导热板2中设置有用于引导导热介质的冷却通道5。单体3以其纵轴彼此平行的方式布置在导热板2上。
在图2中以立体图示出了根据本发明的电池的、由多个单体3组成的单体组6，其中带有一布置在顶侧的导热板2和与该导热板导热连接的单体3。特别是出于本单体组6的单体3的封装密度的原因，在该示例中单体3的横截面是规则的六角形。然而原则上可以考虑所有可能的圆形、椭圆形或多边形的横截面以及单体3的相应的圆柱形或棱柱形的设计方案。
优选由金属制成的导热板2在其内部具有用于导热介质的通道结构，该通道结构可被流通、可从外部操纵并通过冷却通道5形成，所述导热板用于对电池进行温度控制。根据本发明，将导热板2布置在单体3的单体壳盖7和单体电接片8之间，所述单体电接片使相邻的单体3的异性极柱电相连。每个单体3的极柱9都经由对应地设置在导热板2中的孔、电绝缘地、优选导热地延伸到导热板2的背离单体3的单体壳盖7的平面上。
在根据本发明的电池1特别是用作机动车的牵引用电池和牵引用辅助电池时，冷却通道5在此可以有利地连接到机动车中已有的空调设备(未示出)上，冷却通道的热至少部分地由所述空调设备管理/供给(versorgen)。这种热管理可以直接地——例如通过公共的导热介质特别是流体——与空调设备连接，也可以间接地——例如通过换热器——与空调设备共同作用。优选地，导热介质还可以是由车辆的经空气调节的内室溢出的空气，和/或通过这种空气提供导热介质。
在图3中示出了根据图2的单体组6的两个单体3。在左侧的单体3中，插入件12直接地围绕单体3的极柱9设置并直接抵靠在该极柱上。在右侧的第二单体3中，插入件12被抬起并高于极柱9。
如图3至5所示，一体式的插入件12设置在一单体的两个极柱9上。出于避免在安装时混淆的原因，单体3的两个极柱9的设计不同。由于插入件12直接抵靠在极柱9的外表面上进而匹配于单体3的极柱9的物理尺寸，所以相应地设计插入件12的与极柱9相匹配的贯通部。这种匹配的设计另外确保了正确地安装插入件12，其中插入件12的每个贯通部都完全包围相应的极柱9的外表面。
插入件12由电绝缘的、优选另外特别是导热良好的材料制成。在插入件12的对应于单体壳盖7的边缘区域上设置有一沿径向从极柱9伸出、不中断地连续延伸的隔环13，所述隔环布置成至少局部地确保在单体壳盖7与导热板2之间的间距。通过在制造时的夹紧措施，将导热板2和单体3压在一起，由此隔环13优选与单体壳盖7和导热板2直接接触。通过隔环13使导热板2与单体壳盖7之间具有一起电绝缘作用的间距。导热板2布置成同样电绝缘地与单体接片8相距一定间距。
在图6中以侧视图示出了根据本发明的单体组6的局部纵剖视图。在根据本发明的、具有根据图2的单体组6的电池1中，导热板2设置在顶侧，由此设置在单体3的极柱9的区域中。在纵向延展方面平行取向的各单体3的单体壳10在外表面上相互间存在间距。单体3的两个极柱9都经由同一个设置在导热板2中的、对应于所述两极柱9的孔，延伸至导热板2的与单体壳盖7相反的平面11。单体接片8位于所述面上。
因为这种类型的孔的形状和净尺寸大于包围单体3的极柱9的外尺寸，所以穿过所述孔延伸的极柱9在任何位置都与孔壁相距一定间距。由此所述极柱9在任何情况下都不会和导热板2接触，因此所述极柱和导热板彼此电绝缘。特别是通过围绕单体3的极柱9设置的插入件12改善或确保了所述电绝缘。
为了改善设置在电池壳体4内的各部件彼此间的电绝缘，为了提高整个电池壳体4的稳定性以及为了改善整体导热性，在导热板2与极9、与单体电接片8、与单体壳盖7以及与电池壳体4的盖之间的间隙中，设置电绝缘、优选导热、特别优选导热性高的填料14和/或电绝缘、优选导热、特别优选导热性高的泡沫，所述泡沫优选完全填充所述间隙。
特别是电绝缘、但导热的材料例如优选聚氨酯泡沫、环氧树脂和/或硅树脂已被证明可以作为填料14。尽可能少气泡地、特别优选无气泡地，以所述优选的材料填充相关的自由空间。有利地，通过添加导热颗粒可进一步改善填料14的材料的导热性，所述颗粒以混合良好的混合物的方式分布在所述材料中。有利地，在相邻的单体壳10壁之间的自由空间、在单体壳10壁与电池壳体4壁和/或一单体组斗壳(未示出)之间的自由空间以相同的方式被填充，所述单体组斗壳用于接纳所述单体组6、优选与电池壳体4保持一定间距地布置在该电池壳体4内。在应用单体组斗壳、即应用接近双壁的电池壳体4时，导热介质可以附加地绕流过由双壁形成的间隙。

Claims (13)

1.一种具有用于电池温度控制的导热板的电池，所述电池具有多个彼此并联和/或串联的单体，所述单体与所述导热板导热连接，所述电池还具有设置在所述导热板中的、能被导热介质通流的通道结构，所述电池具有从所述导热板伸出的、用于通道结构的连接截面，其特征在于，所述导热板(2)在单体(9)的极柱(9)区域中具有孔，所述单体(3)的极柱(9)穿过所述孔伸出；围绕单体的极柱(9)设置一由电绝缘材料制成的插入件(12)；所述插入件(12)至少局部抵靠在所述极柱(9)的外表面上；所述插入件(12)具有至少一个沿径向从所述极柱(9)伸出的间隔件(隔环(13))；在所述极柱(9)的区域中，所述插入件(12)的间隔件(隔环(13))设置在所述单体(3)的单体壳盖(7)与所述导热板(2)之间。
2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述间隔件(隔环(13))是一沿径向从所述极柱(9)伸出、在所述插入件(12)的边缘上不中断地连续延伸的隔环(13)。
3.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述插入件(12)由导热材料制成。
4.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，一个单体(3)的两个极柱(9)具有单一的、优选一体式的插入件(13)。
5.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述插入件(12)至少尽可能完全地包围极柱(9)的外表面。
6.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述导热板(2)由金属制成。
7.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述孔的净宽度大于相应极柱(9)的外径。
8.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，孔的形状和净尺寸大于单体(3)的两个极柱(9)的外尺寸。
9.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，在所述电池壳体(4)内，在所述导热板(2)和极柱(9)之间的间隙中设置有电绝缘、优选导热、特别优选导热性高的填料(14)和/或电绝缘、优选导热、特别优选导热性高的泡沫。
10.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，在所述电池壳体(4)内，在所述导热板(2)和单体电接片(8)之间的间隙中设置有电绝缘、优选导热、特别优选导热性高的填料(14)和/或电绝缘、优选导热、特别优选导热性高的泡沫。
11.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，在所述电池壳体(4)内，在所述导热板(2)和单体壳盖(7)之间的间隙中设置有电绝缘、优选导热、特别优选导热性高的填料和/或电绝缘、优选导热、特别优选导热性高的泡沫。
12.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，在所述电池壳体(4)内，在所述导热板(2)和所述电池壳体(4)的盖之间的间隙中设置有电绝缘、优选导热、特别优选导热性高的填料和/或电绝缘、优选导热、特别优选导热性高的泡沫。
13.根据权利要求5至8中任一项所述的电池，其特征在于，所述间隙被完全填充以填料(14)和/或泡沫。
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