CN102201603A - 用于机动车辆的储能器 - Google Patents

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Abstract

一种用于机动车辆根据要求储存和放出电能的储能器(10)，该储能器具有多个以阵列形式彼此上下和/或彼此并排放置的电池(11)，其中每个电池(11)被一种第一材料(12)包围，其中在该第一材料(12)包围、形成电池阵列的这些电池(11)之间放置有一种第二材料(13)，并且其中在该电池阵列的各边缘处放置有多个热交换肋(14)。

Description

用于机动车辆的储能器
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆根据要求储存和放出电能的储能器。
背景技术
具有混合动力驱动或者纯粹的电力驱动的机动车辆具有用于根据要求储存和放出电能的电力储能器。因此，当混合动力驱动或电力驱动中的电机以电动机方式运行时，电力储能器送出电能以便驱动该电机。相比之下，当混合动力驱动或者电力驱动中的电机以发电机方式运行时，该电机对电力储能器充电，这样使得电能可以储存在该电力储能器中。
从实际使用中已知的用于混合动力驱动或者电力驱动的电力储能器通常具有多个以阵列形式彼此上下和/或彼此并排放置的电池。在储能器被充电以便储存电能并且在电力储能器被放电以便送出电能时，在储能器的这些电池中产生热量，为了避免过热以及由此造成的温度对其所引起的损伤而必须将热量排出。在某些情况下还必须避免这些电池的过冷。
迄今为止，对用于机动车辆的混合动力驱动或电力驱动的电力储能器的有效的温度控制产生了多种困难。因此对用于机动车辆的混合动力驱动或电力驱动的储能器存在一种需要，其中可以可靠地并且简单地避免其电池过热以及在特定情况下的过冷，也就是说这样一种储能器，它具有有效的温度控制并且有可能在一个限定的、对于性能是最优并且寿命最优的温度范围内运行这些电池。
发明内容
在这种背景下，本发明所依据的目的是提供一种用于混合动力驱动的新型储能器。
这个目的是通过一种储能器来实现的。根据本发明，每个电池被一种第一材料包围，其中在被该第一材料包围、形成一个电池阵列的这些电池之间放置了一种第二材料，并且其中在该电池阵列的各边缘处放置多个热交换肋。
在这种情况下本发明提出一种储能器，该储能器的多个单独的电池被一种第一材料包围。被该第一材料包围、形成一个电池阵列的这些电池被一种第二材料包围。据此，在这些被该第一材料包围的电池之间放置该第二材料。在该电池阵列的这些边缘处外部设置有多个热交换肋。
通过用于机动车辆(确信地讲一种具有混合动力驱动或者纯粹的电力驱动的机动车辆，它在理论上使用了三种措施以便进行电池的有效的温度控制)的电力储能器的这种配置使之有可能实现一种简单、可靠以及有效的对电力储能器的温度控制，具体是冷却。
根据本发明的一个有利的发展，该第一材料具有高的热容量、吸收这些电池中产生的热量或者给这些电池送出热量、并且于是确保了至少在这些电池的一个表面上提供均匀的温度分布。
该第一材料优选是一种以陶瓷填充的硅材料。
根据本发明的另一个有利的发展，该第二材料具有高的热导率并且将热量从这些电池上(确切地是从包围这些电池的第一材料上)在这些热交换肋的方向上排出，或者相反地从这些热交换肋上向这些电池(确切地是从包围这些电池的第一材料)的方向传导热量。
该第二材料优选涉及一种石墨材料。
根据本发明的另一个有利的改进方案，一种介质可以围绕放置在该电池阵列边缘处的这些热交换肋流动。
这些热交换肋优选是金属的热交换肋。
附图说明
本发明的优选的改进方案体现在从属权利要求以及下面的说明中。将参照附图进行详细说明本发明的实施方案，但这些实施方案并不局限于此。在附图中：
图1：示出了用于机动车辆的一种根据本发明的储能器的示意图。
具体实施方式
在这种情况下本发明涉及一种用于机动车辆的电力储能器10，确切地是用于具有混合动力驱动或者具有纯粹的电力驱动的机动车辆。
在机动车辆运行过程中，电力储能器10被用来根据要求储存和放出电能。于是当机动车辆的混合动力驱动装置或者电力驱动装置的电机以电动机方式运行时，电力储能器10将其中储存的电能送出以便驱动对应的电机。当混合动力驱动装置或者电力驱动装置的电机以发电机方式运行时，电力储能器10被该电机充电达到一个相对较大的程度以便将电能储存在该储能器中。
在图1中示意性地展示的电力储能器10具有多个电池11，这些电池以阵列的形式彼此上下和/或彼此并排地放置。电池11还可以被称为蓄电池或者可充电的电池。
电池11具体是锂离子电池，它们还被称为锂离子蓄电池或锂离子可充电的电池。
储能器10中的每个电池11被一种第一材料12包围。优选的是，这些电池11各自在所有侧面上被该第一材料12包围。
具体而言，第一材料12具有高的热容量，以便使它可以吸收在电池11中产生的热量或者相反地给这些电池送出热量、并且可以确保至少在电池11的一个表面上存在均匀的温度分布。
电池11的表面基本上是扁平的但不平坦的并且因此是结构化的形式。这增大了电池11的表面积，以便确保在电池11与第一材料12之间的更有效的热传递。
特别优选的是本发明的一种优化方案，在该优化方案中优选地在所有侧面上包围这些单独电池11的第一材料12是处于一种以陶瓷填充的硅材料的形式、具体是一种以氮化硼填充的硅材料。
因此，材料12可以是处于例如以陶瓷填充的硅板或者以陶瓷填充的硅胶的形式。
具体地讲，第一材料12还可以是一种材料，该材料在吸收以及相反地在送出热量时其相态不是稳定的，而是其相态或者其聚集态从固态变成液态、或者从固态变成气态、或者从液态变成气态、或者反之。然后这样一种材料被一种相态稳定的外壳所包围。
如从图1中可见，在被第一材料12所包围的这些电池11之间放置有一种第二材料13，这些电池以阵列的形式被彼此上下和/或彼此并排地放置。第二材料13优选地在所有侧面上包围这些被第一材料12所包围的电池11。
具体地讲，该第二材料13具有高的热导率，以便将热量从这些电池(特别是从包围这些电池的第一材料12)上排出。相反地通过第二材料12还可以向电池11的方向传导热量。
具体地讲，第二材料13是一种石墨材料或者另外是一种金属材料。
为了确保电力储能器10的重量相对较轻，优选使用石墨材料作为第二材料13。
在该电池阵列的各边缘处放置有多个热交换肋14，该电池阵列包括被第一材料12包围的电池11以及包围着被第一材料12包围的电池11的第二材料13。一种介质(例如一种气态或液态介质)优选围绕热交换肋14流动，并且通过第二材料13在冷却肋14的方向上将热量排出到该介质中。相反地，它们还可以从围绕这些肋流动的介质中吸收热量。
在这种情况下，这些热交换肋14优选是由一种金属材料、具体是由铜、铝、或钢制成。
根据本发明的电力储能器10使用了三种措施用于对其进行有效的温度控制、具体是冷却。第一种措施包括第一材料12，该第一材料优选在所有侧面上包围这些单独的电池11并且确保至少在电池11的该表面上存在一个均匀的温度分布。第二措施是通过第二材料13完成的，该第二材料具有相对高的热导率并且优选地在所有侧面上包围被第一材料12所包围并且形成该电池阵列的这些电池11。第三措施是由这些热交换肋14来提供的，这些热交换肋最终将通过该第一材料12以及第二材料13将从电池11排出的热量送出到围绕热交换肋14流动的介质中。
因为该介质仅在外部围绕该电力储能器在其各边缘的处于外部热交换肋14的区域中流动，并且在这些对应电池11之间没有引导介质穿过电力储能器10，因此电力储能器10能够在很大程度上与介质分离开，因此改进了其运行可靠性。此外，这些单独的电池11可以更紧密地放在一起，因此导致实体性空间优势。
参考标记清单
10储能器
11电池
12第一材料
13第二材料
14热交换肋

Claims (10)

1.一种用于机动车辆的储能器，该储能器用于根据要求储存和放出电能，该储能器具有多个以阵列形式彼此上下和/或彼此并排放置的电池，其特征在于，每个电池(11)被一种第一材料(12)包围，在被该第一材料(12)包围并且形成一个电池阵列的这些电池(11)之间放置有一种第二材料(13)，并且，在该电池阵列的边缘处放置有多个热交换肋(14)。
2.如权利要求1所述的储能器，其特征在于，这些电池(11)在所有侧面上都被该第一材料(12)包围。
3.如权利要求1或2所述的储能器，其特征在于，该第一材料(12)具有高的热容量、吸收在这些电池(11)中产生的热量或者给它们发送热量、并且确保至少在这些对应电池(11)的一个表面上提供均匀的温度分布。
4.如权利要求1至3之一所述的储能器，其特征在于，该第一材料(12)是一种以陶瓷填充的硅材料，尤其是一种以氮化硼填充的硅材料。
5.如权利要求1至4之一所述的储能器，其特征在于，在这些被该第一材料(12)所包围的电池(11)之间放置的该第二材料(13)在所有侧面上都包围这些电池。
6.如权利要求1至5之一所述的储能器，其特征在于，该第二材料(13)具有高的热导率、并且将热量从这些电池(11)上、即从包围这些电池的该第一材料(12)上向这些热交换肋(14)的方向排出，或者相反地从这些热交换肋(14)上向这些电池(11)的方向、即向包围这些电池的该第一材料(12)的方向传导热量。
7.如权利要求1至6之一所述的储能器，其特征在于，该第二材料(13)是一种石墨材料。
8.如权利要求1至6之一所述的储能器，其特征在于，该第二材料(13)是一种金属材料。
9.如权利要求1至8之一所述的储能器，其特征在于，放置在该电池阵列边缘处的这些热交换肋(14)是由一种金属材料制成的。
10.如权利要求1至9之一所述的储能器，其特征在于，一种介质可以围绕放置在该电池阵列边缘处的这些热交换肋(14)流动。
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