CN101772851B - 具有相联的流体导流单元的电池组壳体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种由多个单体电池(1)组成的电池组(8)，所述单体电池的相对的、优选导热良好的壳体板(2.1、2.2)至少在部分区域上彼此间隔以形成可供流体通过的流通通道(9)。根据本发明，在单体电池(1)的单体电池壳体(2)的至少一个边缘侧(5.1)上布置有流体导流单元(7)。

Description

具有相联的流体导流单元的电池组壳体
技术领域
本发明涉及一种具有多个单体电池的电池组，其中根据权利要求1的前序部分，相邻单体电池的优选导热良好的壳体壁至少在部分区域上彼此间隔以形成可供流体通过的流通通道，正如其例如应用在动力技术中、并在此尤其应用在至少支持电池组驱动的车辆技术中那样，并在此被当作是已知的。 
背景技术
为了控制在电池组箱中布置的多个单体电池的温度，优选地为了冷却它们，已知的是，把它们的壳体设置为彼此隔开，从而流体可以流动通过由壳体壁形成的流通通道。该流体与这些壳体壁导热接触，从而实现了通过流体来控制单体电池的温度。 
大功率电池组、例如用于所谓的低度混合动力车的锂离子电池必须被强烈冷却以导出产生的散热。由流体支持的通过空气调节循环进行的间接冷却、或借助于预冷流体——优选是在电池之间引导的空气——进行的直接冷却是有利的。 
为了引导流体流动通过电池间隙，目前为止使用了专门的导流片和导流格栅。它们占用大的安装空间而且昂贵。 
发明内容
本发明的目的在于开发一种电池组，其中降低了成本和安装空间需求。 
通过具有权利要求1的特征的电池组实现本发明的目的。 
从属权利要求的主题是本发明的有利的改进方案。 
根据本发明，对于由多个单体电池组成的电池组——其中，相邻单体电池的导热良好的壳体壁至少在部分区域上彼此间隔以形成可供流体通过的流通通道——在单体电池的单体电池壳体的至少一个边缘侧设置流体导流单元。通过在单体电池的单体电池壳体的至少一个边缘侧设置流体导流单元，省去了迄今为止常见的且要额外设置的导流片，这是因为在制造单体电池时已经可以简单地且廉价地把流体导流单元设置在单体电池的壳体上。由于还省去了额外的结构方面的保持元件和/或调节元件，从而还进一步降低了成本。同时还减小了所需的安装空间。 
在本发明的一个有利的改进方案中，为了改进流体的流动特性并进而为了有效地冷却，流体导流单元的使来流流体偏转到流通通道中的偏转壁离开流通通道的流通方向弯曲，亦即朝向来流流体的方向、即反向于流动方向弯曲。 
在此尤其有利的是，流体导流单元的偏转壁设计为圆化的，优选为四分之一圆的形式，由此不阻碍流动。 
在本发明的一个有利的改进方案中，单体电池的壳体设计为棱柱形，尤其是长方体形 
Figure DEST_PATH_GSB00000959489700011
由此得到一种可以简单且廉价地制造的简单的壳体。此外，还实现了在底部侧及边缘侧的简单且可靠的固定。这种壳体尤其防震且易于堆叠。还可以最优地利用安装空间。此外，通过可能的平面布置或彼此压靠还实现了单体电池的稳定的定位。 
在本发明的一个有利的改进方案中，出于空间原因并且也考虑到对电池组的内部区域的高效且至少均匀的温度控制，单体电池是长方体形的，其中，具有流体导流单元的边缘侧的宽侧的长度是单体电池的窄侧的长度的至少五倍，优选至少十倍，尤其优选至少二十倍。 
在本发明的一个有利的改进方案中，为了形成流体导流单元，单体电池的至少一个、优选是来流侧的前部的壳体壁被延伸，并在流体导流单元的边缘侧的区域内在端部侧朝向来流流体的方向弯曲，由此该延伸部形成流体导流单元。由此得到一种尤其稳定的流体导流单元。 
在本发明的一个有利的改进方案中，单体电池的壳体具有两个壳体板， 所述壳体板在其边缘侧至少间接地互相连接。此外，在这种情况下有利的是，单体电池的至少一个、优选是来流侧的前部的壳体板被延伸，通过该延伸部形成流体导流单元。由此得到一种设计尤其简单的壳体，该壳体可以简单且廉价地制造。 
根据本发明的一个有利的改进方案，在具有两个在边缘侧互相连接的壳体板的壳体中，两个相邻单体电池的至少一个壳体板具有间隔件，以便以简单的方式形成流通通道。 
根据本发明的一个有利的改进方案，为了简单地尤其是通过冲压制造壳体板，在壳体板上结合有间隔件，其中，间隔件尤其从其壳体板向相邻单体电池的壳体板的方向突出。由于间隔件的这种一体式的布置，壳体的设计方式尤其简单，且可以简单且廉价地进行制造，并可靠地实现了壳体板之间的净宽度。尤其可靠地避免了附加的间隔件，从而单体电池防震且易于堆叠，并且可靠地避免了迄今为止常见的在安装过程中发生的单独的间隔件的歪斜/扭曲。此外，通过可能的平面布置或单体电池的彼此压靠很好地利用了安装空间且实现了稳定的定位。 
间隔件以可简单制造的方式设计为材料凸出部和/或突出部和/或隆起部，它们优选地从相关壳体壁压制和/或冲压出。由此得到一种简单的壳体，实现了简单且廉价的制造和良好的防震，通过可能的平面布置或单体电池的彼此压靠实现了易于堆叠和安装空间的良好利用以及稳定的定位。由于这种通过形成壳体壁自身而形成的一体式的间隔件，在没有附加部件的情况下保证了流通通道的净宽度。 
以合理的方式把组合为电池组的单体电池布置在流体可通过的电池组箱的内部，从外部为该电池组箱供给流体。适宜地，再从外部以确定的方式把流体从流体可流通的电池组箱中排出。有利的是，电池组箱内部的单体电池尤其在其边缘侧进行保持，其中以较有利的方式在壳体的不具有流体导流单元的至少一个边缘区域上进行在这种边缘侧的保持。这样实现了对电池组的很有效且均匀的温度控制，因为冷却流体可以流动并简单且均匀地分布至所有单体电池上。 
在本发明的一个有利的改进方案中，流体至少间接地以导热的方式与空气调节设备、优选与机动车的空气调节设备的导热介质连接。在此，尤其有利的是，在流体和导热介质之间布置有用于热传输的换热器。由此实现了利用已有部件的简单的结构。此外，通过把空气调节设备的导热介质也用作用于冷却电池组的流体，确保了对电池组的很有效且均匀的温度控制。 
附图说明
由其它的从属权利要求可以得出本发明的其它合理的设计方案。下面将借助于附图中示出的实施例详细说明本发明。其中： 
图1示意性地以透视图示出了形成为扁平型电池的单体电池，其中流体导流单元结合在单体电池壳体中且沿侧向突出； 
图2示意性地以侧视图示出了根据图1的单体电池； 
图3示意性地以透视图示出了由多个单体电池形成的电池组，其中在单体电池壳体上分别结合有流体导流单元；以及 
图4示意性地以侧视图示出了根据图3的电池组，该电池组具有围绕单体电池组件的电池组箱。 
具体实施方式
彼此对应的部件在所有附图中都使用相同的附图标记。 
图1示出了单体电池1的透视图。在此，单体电池1设计为扁平型原电池，且具有单体电池壳体2，该单体电池壳体尤其由金属形成。单体电池1设计为分别具有两个壳体板2.1和2.2(相当于彼此对应的半壳体)的双极性电池(Bipolarzellen)，所述壳体板通过分隔件分开。也可以设置其它形式的单体原电池1。在此，这两个壳体板2.1、2.2在边缘侧至少间接地彼此连接，尤其是以形锁合和可能的材料锁合(stoffschlüssig)的方式彼此连接，尤其是压在一起或焊接在一起。 
单体电池1具有作为电连接部3的壳体板2.1和2.2的叶片型延伸部(也称作极片(Polfahnen))。 
各壳体板2.1和2.2尤其由薄金属片形成，该薄金属片形成为使得尽可能大面积的长方体形的或矩形的凹部4被边缘5围绕。同时，壳体板2.1和2.2布置成在其边缘5上彼此重叠，其中通过其凹部4形成空腔，在该空腔中，电极箔——该电极箔包括涂有起电化学作用的材料的铝箔和铜箔——组合并布置成电极叠层体(未详细示出)，其中单个电极箔通过隔离件、优选(隔离)箔彼此电隔离和空间隔离。 
单体电池1优选为棱柱形，尤其是长方体形，从而可以简单地进行堆叠。同时很好地利用了安装空间并实现了稳定的定位。同时，单体电池壳体2的宽侧的长度是窄侧的长度的至少五倍，优选至少十倍，尤其优选至少二十倍。 
在上下堆叠时，为了间隔开彼此相邻的单体电池1，至少在壳体板2.1或2.2之一中或者如图所示地在两个壳体板中都结合有至少一个间隔件6。该间隔件6优选从各个壳体板2.1或2.2由凹部4的底部向外向相邻单体电池1的相抵接的壳体板2.2或2.1突出。间隔件6例如设计为在凹部4的底部区域中的材料凸出部和/或突出部和/或隆起部，在相应的壳体板2.1或2.2中压制、成形或冲压出该间隔件。 
为了向壳体板2.1、2.2的外表面施加冷却介质，尤其是冷却空气或其它合适的冷却介质，在至少一个壳体板2.1或2.2的边缘5的至少一个边缘侧5.1布置流体导流单元7。流体导流单元7尤其在边缘侧5.1的整个宽度上延伸，其中尤其是形成壳体板2.1或2.2的宽侧的那个壳体侧用作用于流体导流单元7的边缘侧5.1。由此实现高效且有效地向壳体板2.1或2.2施加冷却介质。 
在一个可能的实施例中，流体导流单元7设计为相关的壳体板2.1的边缘侧5.1的延伸部。可选择地，以未详细示出的方式，可以把流体导流单元7设计为单独的部件，并保持在边缘侧5.1或两个壳体板2.1和2.2之间。 
为了向壳体板2.1或2.2的表面施加冷却介质，流体导流单元7设计成 稍微弯曲的或圆化的，并形成偏转壁，优选为四分之一圆的形式，以用于偏转并引导来流冷却介质。流体导流单元7优选由金属制成，尤其作为相关的壳体板2.1本身的延伸部，且优选作为相关的壳体板2.1的弯曲的延伸部，并进而作为弯曲的金属片。流体导流单元7也可以由其它合适的材料尤其是塑料制成，并作为塑料成型件布置、尤其是形成或成型在边缘侧5.1上或在相关的壳体板2.1上。 
图2示出了根据图1的单体电池1的从下方观察的侧视图。 
图3以透视图示出了由多个单体电池1形成的电池组8(也称为单体电池组件)，其中在单体电池壳体2上分别结合有流体导流单元7。 
在此，单体电池1以平行平面的方式上下堆叠，其中所有单体电池1的电连接部3作为壳体板2.1和2.2的环绕边缘5的窄侧上的叶片型的壳体延伸部从单体电池壳体2伸出，流体导流单元7作为环绕边缘5的宽的边缘侧5.1上的弯曲的或圆化的壳体延伸部伸出。分别仅有一个壳体板2.1具有一体的流体导流单元7。优选相应的单体电池1的这样的壳体板2.1具有流体导流单元7，即，该壳体板2.1在流体、尤其是冷却介质例如冷却空气的来流方向上为前部板。 
此外，单体电池1互相连接。在一个可能的实施例中，单体电池1例如可以经由相邻的相抵接的间隔件6彼此连接，这些相抵接的间隔件以形锁合和材料锁合的方式结合在相应的单体电池1的壳体板2.1、2.2中。可选择地，单体电池1也可在边缘侧直接或间接地彼此连接。尤其是例如在至少两个或多个或优选所有单体电池1的伸出的边缘5上设置有未示出的U形的夹紧元件。 
此外，相对于彼此这样布置单体电池1，即，两个相邻的单体电池1的相同极性的壳体板2.1和2.2彼此抵接，从而它们的相同极性的电连接部3以材料锁合和形锁合的方式彼此连接，例如焊接或压在一起。 
为了向壳体板2.1和2.2的表面施加冷却流体，流体导流单元7通过弯曲的或圆化的偏转壁使来流流体偏转进入在相邻的单体电池1的两个壳体板2.1和2.2之间形成的流通通道9中。为此，流体导流单元7的偏转壁离 开流通通道9的流通方向向着朝向来流流体的方向弯曲，并设计为导流片。因此，流体、尤其是来自例如一个可供连接的空气调节设备的冷却管道的空气在电池组8的一侧上以特定方式被输送入电池间隙中，亦即流通通道9中，并在电池组8的另一侧从该流通通道中排出到空气调节设备中或排出口。 
为了改进流体流动的均匀性，通过使流体经过流通通道9流出而减小来流冷却管道的直径是有利的。反过来说，这也同样适用于接纳出流流体的冷却管道。 
在此，流通通道9的尺寸由从壳体板2.1和/或2.2的底部突出的间隔件6的高度决定。 
图4以侧视图示出了根据图3的电池组9。在此，堆叠为电池组件的单体电池1布置在围绕这些单体电池的电池组箱10中。单体电池1尤其在边缘侧以未详细示出的方式保持在电池组箱10中。在此，利用电池组箱10处的边缘5的其中至少一侧进行在边缘侧的保持，所述侧不具有流体导流单元7。 
单体电池1在电池组箱10中布置成使得，用于流体尤其是冷却流体的来流管道11或出流管道12在竖直延伸方向上形成在电池组箱10中的单体电池1的下方和上方。 
如示出的，流体从外部在底部侧沿流动方向R引入电池组箱10中。流体尤其可以是冷却介质，例如冷却空气，尤其是新鲜空气。可选择地，流体可至少间接地以导热的方式与空气调节设备、优选是机动车的空气调节设备的导热介质连接。在此，设置有未详细示出的换热器以用于在流体和导热介质之间的热传输。此外，通过把空气调节设备的导热介质也用作用于冷却电池组8的流体，确保了对电池组8和单体电池1的非常有效和均匀的温度控制。 
在电池组8工作时，优选连续地或临时地对其进行冷却。在此，将流体从外部沿流动方向R引入电池组箱10的来流管道11中。借助于单体电池1的从流动方向R上看去结合在前部的壳体板2.1中的流体导流单元7， 流体沿偏转流动方向U偏转进入在单体电池1之间借助于间隔件6形成的流通通道9中。流体流动通过流通通道9，从而向单体电池1的表面施加用于冷却的流体。在流通通道9的流动出口侧，流体沿流出方向A被引导进入出流管道12，并通过出流管道12向外例如进入未示出的空气调节设备的冷却管道。 

Claims (15)

1.由多个棱柱形的单体电池(1)组成的电池组(8)，所述单体电池的相对的壳体壁至少在部分区域上彼此间隔以形成可供流体通过的流通通道(9)，在单体电池(1)的单体电池壳体(2)的至少一个边缘侧(5.1)上布置有流体导流单元(7)，其特征在于，为了形成所述流体导流单元(7)，单体电池(1)的来流侧的前部的壳体板(2.1)被延伸形成一延伸部，该延伸部在所述流体导流单元的边缘侧(5.1)的区域内在端部侧朝向来流流体的方向弯曲，所述延伸部形成所述流体导流单元(7)；以及所述流体导流单元(7)的使来流流体偏转到流通通道(9)中的偏转壁设计为从所述流通通道(9)的流通方向离开、朝向来流流体的方向。
2.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于，所述流体导流单元(7)的使来流流体偏转到流通通道(9)中的偏转壁设计为圆化的。
3.根据权利要求2所述的电池组，其特征在于，所述流体导流单元(7)的偏转壁设计为四分之一圆的形式。
4.根据权利要求1-3之一所述的电池组，其特征在于，单体电池(1)为长方体形。
5.根据权利要求1-3之一所述的电池组，其特征在于，单体电池(1)为长方体形，所述单体电池(1)的具有所述流体导流单元(7)的边缘侧(5.1)的宽侧的长度是所述单体电池(1)的窄侧的长度的至少五倍。
6.根据权利要求5所述的电池组，其特征在于，所述单体电池(1)的所述宽侧的长度是所述窄侧的长度的至少十倍。
7.根据权利要求5所述的电池组，其特征在于，所述单体电池(1)的所述宽侧的长度是所述窄侧的长度的至少二十倍。
8.根据权利要求1-3之一所述的电池组，其特征在于，单体电池(1)的单体电池壳体(2)具有两个壳体板(2.1、2.2)，所述壳体板至少间接地在其边缘侧互相连接；两个相邻的单体电池(1)的至少一个壳体板(2.1、2.2)具有间隔件(6)以用于形成流通通道(9)。
9.根据权利要求8所述的电池组，其特征在于，间隔件(6)结合在壳体板(2.1、2.2)上。
10.根据权利要求8所述的电池组，其特征在于，间隔件(6)从壳体板(2.1)向相邻的单体电池(1)的壳体板(2.2)的方向突出。
11.根据权利要求8所述的电池组，其特征在于，间隔件(6)是从壳体板(2.1、2.2)的相关的壳体壁压制或冲压出的材料凸出部。
12.根据权利要求1-3之一所述的电池组，其特征在于，电池组(8)具有电池组箱(10)；所述单体电池(1)布置在流体可通过的该电池组箱(10)的内部。
13.根据权利要求12所述的电池组，其特征在于，所述流体至少间接地以导热的方式与空气调节设备的导热介质连接。
14.根据权利要求13所述的电池组，其特征在于，所述流体至少间接地以导热的方式与机动车的空气调节设备的导热介质连接。
15.根据权利要求13或14所述的电池组，其特征在于，在所述流体与所述导热介质之间布置有用于热传输的换热器。
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