CN102074767A - 用于冷却蓄电池模块的方法和用于车辆的蓄电池模块 - Google Patents

用于冷却蓄电池模块的方法和用于车辆的蓄电池模块 Download PDF

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Abstract

描述了一种用于冷却车辆(10)的蓄电池模块(1)的方法和一种相应配置的蓄电池模块(1)。在这里，该蓄电池模块(1)包括多个蓄电池单元(2)。蓄电池(2)这样地安置，使得每个蓄电池单元(2)的电的接线端子(16)均处于蓄电池模块(1)同一第一侧(11)。按照本发明的第一方面，用于冷却蓄电池模块(1)的冷却流体从蓄电池模块(1)的第二侧(15)引入，并从同一第二侧(15)引出。在这里，该第二侧(15)对着第一侧(11)。按照本发明的第二方面，各蓄电池单元(2)与至少一个冷却件(4)接触所在的接触面积对于所有蓄电池单元(2)来说都大小相同。

Description

用于冷却蓄电池模块的方法和用于车辆的蓄电池模块
技术领域
本发明涉及一种用于冷却车辆蓄电池模块的方法以及一种相应配置的蓄电池模块和车辆。
背景技术
WO 2008/142223A1涉及一种蓄电池，它包括多个产生电能的元件和一种用于在机械和热力学上安装这些元件的系统。
EP 0 599 137 B1描述了一种蓄电池系统，它至少具有一个蓄电池模块，其中每个蓄电池模块都包括多个蓄电池。
US 4,853,100涉及电化学的能量转换器和用于电化学能量转换的经过改进的方法。
WO 2008/147598 A2描述了一种带有改善了的冷却系统的蓄电池和一种用于冷却蓄电池的方法。
现代的蓄电池，例如驱动车辆用的蓄电池需要冷却。在这里，按照先有技术，冷却介质从蓄电池模块一侧导入，并从处于蓄电池模块的与这一侧相对的另一侧导出。因此，在轴向引导冷却介质(沿着圆柱形蓄电池模块的轴线)时，与蓄电池的电接线端子处于同一侧的冷却介质接口，在冷却介质渗出时可能引起问题。此外，按照先有技术，有所谓的最热点的问题，亦即蓄电池模块上的比其他部位热的位置的问题。
发明内容
因此，本发明的任务是避免先有技术的这些问题。
按照本发明，这个任务通过一种按照权利要求1和权利要求2的用于冷却车辆蓄电池模块的方法、一种按照权利要求4和5的车辆用的蓄电池模块以及一种按照权利要求14的车辆来解决。从属权项限定了本发明的优选的和有利的实施方式。
在本发明的范围内提供一种车辆用的包括多个蓄电池单元的蓄电池模块的冷却方法。在这里，蓄电池单元这样安置，使得每个蓄电池单元的电的接线端子都处于蓄电池模块的被称为蓄电池模块第一侧的同一侧。为了冷却蓄电池模块，从蓄电池模块的第二侧引入冷却流体，而且从同一第二侧引出。在这里，该蓄电池模块的第二侧与蓄电池模块的第一侧处于相对位置。在这里，冷却流体被理解为冷却液体、冷却气体或者混合形式。
从同一侧引入和引出冷却流体，其中这一侧不是蓄电池电单元的电的接线端子所处的一侧，由此便有利地不会出现按照先有技术已知的冷却流体在渗出时波及蓄电池单元的电的接线端子的问题。
若把第二侧称为蓄电池模块的底面，则冷却流体尤其基本上从该底面的下面(而不是从该面)流入，并因而从蓄电池模块的下面流入。
需要指出，按照本发明，还可以用不被冷却流体流过的冷却件来冷却蓄电池单元。在这种情况下，冷却件或指形冷却器(Kühlfinger)位于冷却体上，可以借助于冷却流体将冷却体冷却，并通过冷却体将冷却件本身冷却。
在本发明的范围内提供另一种用于冷却车辆蓄电池模块的方法。在这里，该蓄电池模块包括多个蓄电池单元。带有多个冷却件的冷却装置为了冷却蓄电池模块而与蓄电池单元连接。按照本发明，多个蓄电池单元中的一个与一个或多个冷却件接触的接触面积，对于所有蓄电池单元来说都大小相同。换句话说，每个蓄电池单元在本身的圆周上都有一个接触面，在该接触面上，各蓄电池单元与一个或多个冷却件接触并以此得到冷却。
对于每个蓄电池单元来说，接触面积大小相同，而且对于每个蓄电池单元来说，冷却功率也大小相同。因此，采用按照本发明的用于冷却蓄电池模块的方法，使得所有蓄电池单元被均匀冷却。
在这里，这些蓄电池单元最好形状一致(亦即，结构形式相同)而且彼此平行安置，以此简化蓄电池模块的结构，从而简化对蓄电池模块的冷却。
在本发明的范围内还提供一种车辆用的蓄电池模块。在这里，该蓄电池模块包括多个蓄电池单元和一个冷却装置。这些蓄电池单元安置得使每个蓄电池单元的电的接线端子均处于蓄电池模块的被称为第一侧的同一侧。该冷却装置为了冷却蓄电池模块而与蓄电池单元连接，其中该冷却装置具有冷却流体用的入口和出口。该入口和该出口安置在蓄电池模块的同一侧，称为第二侧。按照本发明，第一侧与第二侧处于相反位置。
在本发明的范围内，提供另一种车辆用的蓄电池模块，其中该蓄电池模块也包括多个蓄电池单元和一个冷却装置。该冷却装置有多个冷却件，并为了冷却蓄电池模块而与蓄电池单元连接。按照本发明，该冷却装置安置得使这些蓄电池单元之一与一个或多个冷却件接触的接触面积，对于所有蓄电池单元均大小相同，亦即，对于所有蓄电池单元来说，各自的接触面具有同一面积。
按照本发明的蓄电池模块的优点基本上与按照本发明的相应的方法一致，前面已作详细说明，这里不再赘述。
蓄电池模块的蓄电池单元最好呈圆柱形，且在蓄电池模块中彼此平行地安置。
每个冷却件特别是沿着与之相连的蓄电池单元的圆柱体轴在同样的长度上与一个或多个蓄电池单元接触。在这里，各蓄电池单元与一个或多个冷却件接触所在的包角(或包角之和)对于每个蓄电池单元都大小相同。在这里，该包角针对各蓄电池单元圆柱体的圆面积来测量。
因为对于每个蓄电池单元该包角都大小相同，而且每个冷却件具有同样的长度，因此，实现了这样的前提条件，即各蓄电池单元被一个或多个冷却件冷却所在的接触面积对于所有蓄电池单元都大小相同。
在按照本发明一个优选的实施方式中，该蓄电池模块包括刚好六个第一尺寸各自相同的蓄电池单元和三个第二尺寸各自相同的冷却件。这些圆柱形的且彼此平行安置的蓄电池单元具有相同的圆柱轴向。这些蓄电池单元这样地安置，使得在垂直于圆柱轴向的蓄电池模块横截面上，三个蓄电池单元各自形成等边三角形的一边。在这里，三角形的这三边中的每一边都由一个线段形成，该线段把属于相应边的蓄电池单元的圆柱体中心轴与各自的横截面(该横截面所处的图面)的交点连接起来。换句话说，等边三角形的每一边都由处于一条直线上的三个蓄电池单元形成。在这里，等边三角形的一边由相应蓄电池单元的各圆柱体中心轴与该横截平面所形成的交点限定而成。准确地说，该三角形的一边通过连接两个处于相应边外沿上的蓄电池单元的两个交点而形成，其中处于一边中点上的蓄电池单元的交点同样在限定成该边的线段上。因为处于等边三角形的三个角上的三个蓄电池单元各自属于等边三角形的两边，所以该蓄电池模块由六个蓄电池单元形成。这三个冷却件中的每一个，一方面都与安置在等边三角形一个角上的三个蓄电池单元中的一个接触，并附加地接触与各角蓄电池单元紧邻的两个蓄电池单元。
在这里，尤其是每个冷却件的、相应冷却件与各角蓄电池单元所具有的第一接触面积，刚好等于相应的冷却件的、相应冷却件与被该相应冷却件接触的另外两个蓄电池单元所具有的两个第二接触面积之和。换句话说，每个冷却件具有三个与三个蓄电池单元的接触面积。第一接触面接触角蓄电池单元，而两个第二接触面中的每一个接触这两个紧靠地与相应角蓄电池单元连接的蓄电池单元中的一个。在这里，该第一接触面的面积刚好等于这两个第二接触面的面积之和。
因为这三个角蓄电池单元各自只与一个冷却件(以一个面积单位)连接，而三个各自处于等边三角形一条边的中点的蓄电池单元各自与两个冷却件(各自以半个面积单位)接触，所以每个蓄电池的总的接触面积大小相同，因而总的冷却功率大小相同。
这些冷却件最好以串联形式连接，使得冷却流体依次流过所有冷却件。
在这里，特别是冷却流体流过该冷却装置所在的流动通道的横截面积，在所有位置上，亦即，在每个冷却件中以及在冷却件之间的连接件中，都大小相同。
流动通道的横截面积都处处都大小相同，由此在流动通道中产生均匀的流速，这使得这些蓄电池单元的冷却功率一致，并以此避免出现最热点。
需要明确指出，其中入口和出口安置在蓄电池模块的同一侧的蓄电池模块实施方式和其中所有蓄电池单元的接触面积都大小相同的蓄电池模块实施方式还可以彼此结合。换句话说，在本发明的范围内，还使这样的蓄电池模块受到保护，即其中入口和出口安置在蓄电池模块的同一侧，而且所有蓄电池模块单元的接触面积都大小相同。
按照本发明的蓄电池模块有利地具有较小的结构空间需求，而且使冷却流体有针对性地强制地流过该冷却装置。
在按照本发明的一个蓄电池模块实施方式中，该冷却装置包括借以对冷却件进行冷却的冷却体。在这里，特别是没有冷却流体流过冷却件，从而使冷却流体与蓄电池的电的接线端子接触的危险在该实施方式中比前诉实施方式更小。冷却件最好由导热性强的材料(例如铜)构成，以便把来自蓄电池单元的热量通过冷却体输送走。该冷却体本身可以被冷却流体穿流，用来冷却。
最后，在本发明的范围内还提供一种包括前面描述的按照本发明的蓄电池模块的车辆。
本发明特别适用于至少临时附加地用电能驱动的汽车。不言而喻，本发明不限于这些优选的应用领域，因为一般地说，除车辆以外，本发明例如还可以用作家庭供电用的蓄电池模块。此外可以考虑把本发明用于船舶、飞机和有轨的车辆。
附图说明
下面参照附图根据按照本发明优选的实施方式详细地阐述本发明。
图1是按照本发明的蓄电池模块在看到蓄电池单元接线端子的视线方向上的透视图；
图2是图1所示蓄电池模块中看到处于与接线端子相对位置一侧的透视图；
图3示出没有模块壳的图1和2的按照本发明的蓄电池模块；
图4是图1至3所示的蓄电池模块的冷却装置的透视图；
图5放大地示出图4的冷却装置；
图6是按照本发明的蓄电池模块的垂直于蓄电池单元圆柱体轴的横截面图；
图7示意地表示按照本发明的冷却装置，其带有用于对冷却件进行冷却的冷却体；
图8示意地表示按照本发明的车辆，其带有按照本发明的蓄电池模块的多个装置。
具体实施方式
图1是按照本发明的蓄电池模块1的透视图，其中观察者的视线方向是在蓄电池模块1的电的接线端子一侧11，在该侧，蓄电池模块1的圆柱形蓄电池单元2有其电的接线端子16。
图2是图1所示蓄电池模块的透视图，观察者的视线方向向着与接线端子侧11相反的蓄电池模块侧15，并被称为蓄电池模块的底面15。在这个底面15上不仅有冷却流体进口12，而且有用于冷却蓄电池模块1的冷却装置5的冷却流体出口13，冷却流体的供应(亦即，送进和送出)只从底面15进行。蓄电池模块1被模块壳3包围。
在图3中示出没有模块壳3的图1和2的蓄电池模块。可以看出，蓄电池单元2呈圆柱形，而且可以看出，这些蓄电池单元2是彼此平行安置的，以便所有六个蓄电池单元2的圆柱体的中心轴17都处于彼此平行位置。
图4示出没有蓄电池单元2的单独的冷却装置5。该冷却装置5包括三个冷却件4，其中两个这种冷却件4各自通过两个冷却连接件6之一而连接。
图5放大地示出图4的冷却装置5。冷却装置5在第一冷却件4上有冷却流体进口12，而在第三冷却件4上有冷却流体出口13。图5还示出冷却流体的流动方向14，冷却流体通过三个冷却件4和两个冷却连接件6流动。冷却流体在冷却流体进口12进入冷却装置5，并在第一冷却件4中在这个冷却件4的纵向上流动，并在冷却件4的内部沿着转向体或转向片7向上流入该冷却件4的第一流动通道。冷却流体从上面向着相反的方向14流动，再次沿着转向体7，沿着该冷却件4的第二流动通道向下流入到连接第一冷却件4与第二冷却件4的第一冷却连接件6中。冷却流体在第二冷却件4中再次沿着该冷却件4的转向体7在该冷却件4的第一流动通道中向上流动，并接着，再次沿着该转向体7在该冷却件4的第二流动通道中向下流入到连接第二冷却件4与第三冷却件4的第二冷却连接件6中。冷却流体在该第三冷却件4中还沿着转向体7在该冷却件4的第一流动通道中向上流动，并在转向体7的另一侧在该冷却件4的第二流动通道中向下流到冷却流体出口13，冷却流体在此处离开冷却装置5。
这三个冷却件4的结构基本上相同。每个冷却件4都被其转向体7分成大小相等的两个部分，从而冷却流体可以在一侧(通过第一流动通道)流入并在另一侧(通过第二流动通道)流回来。在这里，这三个冷却件4的两个流动通道具有相同的流通截面积，而且这样配置，使得除转向体7外，这两个流动通道的外壁与各冷却件4的外壁一致。换句话说，借助于冷却流体来冷却每个冷却件4的外壁。
在图6中在垂直于圆柱形冷却件2的圆柱体中心轴10的截面上示出没有模块壳3的蓄电池模块1。可以看出，这六个蓄电池单元2a-2f形成一个等边三角形。在这里，三个蓄电池单元2a，2c，2f处于等边三角形的角上。其余的三个蓄电池单元2b，2d，2e各自处于等边三角形的三条边的中点上。在图6中示出每个蓄电池单元的每个圆面的中心18。该中心18对应于每个蓄电池单元2的圆柱体的中心轴17各自与该图面的交点。若将处于等边三角形角上的那些蓄电池单元2中的两个蓄电池单元的每两个中心18连接起来，则得到该等边三角形。
此外，这三个冷却件4与冷却流体进口12和冷却流体出口13一起在图6中示出。在这里，这三个冷却件4中的每一个都与安置在等边三角形角上的蓄电池单元2a，2c，2f接触，并附加地接触与安置在角上的冷却件4相邻的两个蓄电池单元2。于是，每个冷却件4都这样地构造和安置，使得冷却件4与安置在等边三角形角上的蓄电池单元2之间的接触面积，等于该冷却件4和其他两个与该冷却件连接的蓄电池单元2之一之间的冷却面积或接触面积的两倍。因为冷却装置5的这种结构或者这三个冷却件4的结构使得这三个安置在等边三角形角上的蓄电池单元2a，2c，2f只与一个冷却件4连接，而其余三个蓄电池单元2b，2d，2e各自与两个冷却件4连接，所以对于这六个蓄电池单元2中的每一个来说冷却面积之和都一样大，使得这六个蓄电池单元2中的每一个都受到同等强度的冷却。
因为蓄电池单元2呈圆柱形，冷却件4具有呈圆弧形截面的外表面。以此，每个冷却件4都部分地包围三个蓄电池单元2，并且，在图6的截面上看到的这三个蓄电池单元2中的每一个都形成包角型，该包角限定了一个圆弧的大小，相应的冷却件4与相应的蓄电池单元在截面上在该包角内接触。在这里，冷却体4与角上的蓄电池单元2a，2c，2f接触所在的包角大小，等于冷却体4与处于等边三角形一条边的中点的蓄电池单元2b，2d，2e接触所在的包角的两倍，这在图6中用“1”和“1/2”标示。
在图7中示意地示出按照本发明的包括冷却体19的冷却装置。该冷却体19冷却三个冷却件4，这三个冷却件又冷却蓄电池单元2。该实施方式的特殊性是，该冷却件4本身没有冷却流体流过，而代之以构造有导热性非常好的材料，以便由此把热量从蓄电池单元2引到冷却体。
在图8中示出按照本发明的车辆10，它包括多个装置9，这些装置各自带有多个按照本发明的蓄电池模块1。在这里，一个模块装置9安置在车辆10的过道(Tunnel)的区域内，一个模块装置9安置在车辆10的后座下面，一个模块装置9安置在车辆10的行李箱内。
附图标记列表
1    蓄电池模块
2    蓄电池单元
2a-f 蓄电池单元
3    模块壳
4    冷却件
5    冷却装置
6    冷却连接件
7    转向片
8    等边三角形
9    模块装置
10   车辆
11   电的接线端子侧
12   冷却流体进口
13   冷却流体出口
14   流动方向
15   蓄电池模块侧或底面
16   电的接线端子
17   圆柱体的中心轴
18   圆中心
19   冷却体

Claims (14)

1.用于冷却车辆(10)的蓄电池模块(1)的方法，
其中该蓄电池模块(1)包括多个蓄电池单元(2)，
其中蓄电池单元(2)这样地安置，使得每个蓄电池单元(2)的电的接线端子(16)都处于蓄电池模块(1)的同一第一侧(11)，
其特征在于，
使得用于冷却蓄电池模块(1)的冷却流体从蓄电池模块(1)的第二侧(15)引入；
并使得冷却流体从第二侧(15)流出；而且
使得该第二侧(15)对着第一侧(11)。
2.用于冷却车辆(10)的蓄电池模块(1)的方法，
其中该蓄电池模块(1)包括多个蓄电池单元(2)，和
其中包括多个冷却件(4)的冷却装置(5)与蓄电池单元(2)连接，以便冷却，
其特征在于，
这些蓄电池单元(2)各自与至少一个冷却件(4)接触所在的接触面积对于所有蓄电池单元(2)来说都大小相同。
3.按照权利要求1或2的方法，
其特征在于，
这些蓄电池单元(2)形状一致；和
这些蓄电池单元(2)彼此平行地安置。
4.车辆用的蓄电池模块，
其中该蓄电池模块(1)包括多个蓄电池单元(2)和一个冷却装置(5)，
其中这些蓄电池单元(2)这样安置，使得每个蓄电池单元(2)的电的接线端子(16)都处于蓄电池模块(1)的同一第一侧(11)，
其中该冷却装置(5)与蓄电池单元(2)连接，以便进行冷却，
其中该冷却装置(5)具有冷却流体的入口(12)和出口(13)，
其特征在于，
该冷却装置(5)这样地安置，使得该入口(12)和该出口(13)均安置在蓄电池模块(1)的同一第二侧(15)；
第一侧(11)与第二侧(15)相对而置。
5.车辆用的蓄电池模块，
其中蓄电池模块(1)包括多个蓄电池单元(2)和一个冷却装置(5)，
其中该冷却装置(5)具有多个冷却件(4)，并为了冷却而与蓄电池单元(2)连接，
其特征在于，
冷却装置(5)这样地安置，使得每一个蓄电池单元(2)与至少一个冷却件(4)接触所在的接触面积对于所有蓄电池单元(2)来说都大小相同。
6.按照权利要求5的蓄电池模块，
其特征在于，
这些蓄电池单元(2)呈圆柱形；
这些蓄电池单元(2)彼此平行地安置。
7.按照权利要求6的蓄电池模块，
其特征在于，
每个冷却件(4)都具有同一长度，各冷却件(4)沿此长度与至少一个蓄电池单元(2)接触；
蓄电池单元(2)之一与至少一个冷却件(4)接触所在的、且针对各圆柱形蓄电池单元(2)的圆面积测得的包角对于每个蓄电池单元(2)来说均大小相同。
8.按照权利要求5-7中任一项的蓄电池模块，
其特征在于，
该蓄电池模块(1)包括刚好六个各自尺寸相同的蓄电池单元(2a-f)和三个尺寸各自相同的冷却件(4)；
这些蓄电池单元(2)具有同样的圆柱轴向(17)；
蓄电池单元(2a-f)这样地安置，使得在垂直于圆柱形轴向(17)的蓄电池模块(1)横截面上，三个蓄电池单元(2a，2b，2c；2c，2e，2f；2f，2d，2a)各形成一个等边三角形(8)的一条边，使得该三角形(8)的三条边中的每一条都各由一个线段形成，该线段把属于相应边的蓄电池单元(2)的圆柱体轴连接起来；和
为了进行冷却，这三个冷却件(4)中的每一个都分别接触在横截面上安置在三角形(8)一个角上的蓄电池单元(2a；2c；2f)，并接触与该蓄电池单元直接相邻的两个蓄电池单元(2b，2d；2b，2e；2d，2e)。
9.按照权利要求8的蓄电池模块，其特征在于，每个冷却件(4)与在横截面上安置在三角形(8)的一个角上的相应的蓄电池单元(2a；2c；2f)所具有的第一接触面积，是各冷却件(4)与其他两个被各自的冷却件(4)接触的蓄电池单元(2b，2d；2b，2e；2d，2e)所具有的第二接触面积的两倍。
10.按照权利要求5-9中任一项的蓄电池模块，其特征在于，该冷却装置(5)包括冷却体(19)，通过该冷却体可以将冷却件(4)冷却。
11.按照权利要求5-10中任一项的蓄电池模块，其特征在于，这些冷却件(4)彼此串联，使得冷却流体依次流过所有冷却件(4)。
12.按照权利要求10的蓄电池模块，其特征在于，冷却流体在流动通道中流过冷却装置(5)，该流动通道的横截面积处处都大小相同。
13.按照权利要求5-12中任一项的蓄电池模块，其特征在于，该蓄电池模块(1)是按照权利要求4的蓄电池模块(1)。
14.带有至少一个按照权利要求4-13中任一项的蓄电池模块(1)的车辆。
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