CN102623769A - 电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有壳体(4)的电池，该壳体中安排有多个电池单元(5)，这些电池单元是借助一个液体温度控制/液体冷却系统(10)以及一个气体温度控制/气体冷却系统(15)来控制温度/冷却的。为了进一步改进电池单元的温度控制/冷却，这种气体温度控制/气体冷却系统(15)包括在壳体(4)中的至少一个闭合回路(16)。

Description

电池
技术领域
本发明涉及一种具有壳体的电池，该壳体中安排有多个电池单元，这些电池单元是借助一个液体温度控制/液体冷却系统以及一个气体温度控制/气体冷却系统来控制温度/冷却的。本发明还涉及一种具有此类电池的机动车辆。
背景技术
关于对电池单元进行温度控制/冷却的大量手段都是已知的。德国特许公开申请DE 10 2008 057 305 A1已经披露了一种用于冷却机动车辆中的热源的设备，这种设备具有一个冷却体，用于散热的一个第一流体流可以流过这个冷却体，其中至少一个用于散热的第二流体流可以选择性地被允许流过这个冷却体。德国特许公开申请DE 10 2009008 222 A1已经披露了一种具有电池壳体的电池，在这种壳体中安排有至少一个热交换器单元。德国特许公开申请DE 10 2008 059 955 A1已经披露了一种冷却板，这种冷却板具有用于电池的一个整合的冷却通道。德国特许公开申请DE 10 2008 059 954 A1已经披露了一种具有冷却设备的电池，这种冷却设备包括一个热交换器，这种热交换器具有一个冷却板以及至少一个曲折状的冷却管，冷却剂可以通过这个冷却管而流动。美国公开申请US 2010/0136406 A1已经披露了一种电池壳体，这种电池壳体具有一个进气开口、一个出气开口以及一个附加的水冷系统。德国特许公开申请DE 10 2008 034 864 A1已经披露了一种电池，这种电池具有一个用于控制电池温度的导热板。
发明内容
本发明的目的是在对电池单元的(特别是用于混合动力车辆或电动车辆的牵引用电池的)温度控制/冷却方面进行进一步的改进。
本发明的目的通过具有下述1的特征的电池和/或具有下述13的特征的机动车辆实现。下述2-12是本发明的优选实施方案。
1.一种电池，具有一个壳体，该壳体中安排有多个电池单元，这些电池单元是借助一个液体温度控制/液体冷却系统以及一个气体温度控制/气体冷却系统来控制温度/冷却的，其特征在于，该气体温度控制/气体冷却系统包括在该壳体中的至少一个闭合的回路。
2.如前述1所述的电池，其特征在于，用于气体温度控制/气体冷却系统的所述回路在该壳体与这些电池单元之间延伸。
3.如前述之一所述的电池，其特征在于，用于气体温度控制/气体冷却系统的所述回路在该壳体与该电池的多个其他部件之间延伸。
4.如前述之一所述的电池，其特征在于，在用于气体温度控制/气体冷却系统的所述回路中安排有至少一个风扇，所述风扇用于在用于气体温度控制/气体冷却系统的所述回路中使一个例如空气的气态介质进行循环或引发其流动。
5.如前述之一所述的电池，其特征在于，在用于气体温度控制/气体冷却系统的所述回路中安排有至少一个冷却和/或温度控制装置，既有气体流动通过其中又有液体流动通过其中。
6.如前述5所述的电池，其特征在于，所述冷却和/或温度控制装置包括多个液体通道和多个气体通道。
7.如前述5或6所述的电池，其特征在于，所述冷却和/或温度控制装置包括具有多个气体通道和多个液体通道的至少一个板。
8.如前述5至7之一所述的电池，其特征在于，所述冷却和/或温度控制装置包括具有多个液体通道的至少一个板以及具有多个气体通道的至少一个板。
9.如前述5至8之一所述的电池，其特征在于，这些电池单元安排为挨靠着所述冷却和/或温度控制装置、布置在该冷却和/或温度控制装置上和/或在该冷却和/或温度控制装置下。
10.如前述之一所述的电池，其特征在于，这些电池单元被安排在两个冷却和/或温度控制装置之间。
11.如前述之一所述的电池，其特征在于，这些电池单元和/或所述冷却和/或温度控制装置是水平地安排的。
12.如前述之一所述的电池，其特征在于，这些电池单元和/或所述冷却和/或温度控制装置是竖直地安排的。
13.一种机动车辆，具有如前述之一所述的电池。
在电池具有一个壳体，这个壳体中安排有多个电池单元，这些电池单元借助一个液体温度控制/液体冷却系统和一个气体温度控制/气体冷却系统来控制温度/冷却的情况下，这个目的是通过以下方式实现的，即这个气体温度控制/气体冷却系统包括至少一个在这个壳体中的闭合回路。优选地将空气用于该气体温度控制/气体冷却系统。这种气体温度控制/气体冷却系统优选地用于在电池壳体内产生一种更均匀的温度分布。由此可改进对电池壳体中电池单元和/或其他部件的冷却/温度控制。这进而导致了电池寿命的增加。这个电池优选是牵引用电池。牵引用电池，也称为驱动电池，作为能量源安装在(至少部分)电力驱动的车辆中。
这种电池的一个优选的实施方案的特征在于，用于气体温度控制/气体冷却系统的回路在这个壳体与这些电池单元之间延伸。壳体优选地是实施为一个封闭的壳体。在电池之内，在这些电池单元与壳体之间形成有间隙或空腔，并且为了气体温度控制/气体冷却的目的，气体(特别是空气)流动通过所述间隙或空腔。
这种电池的另一个优选的实施方案的特征在于，用于气体温度控制/气体冷却系统的回路在这个电池的壳体与多个其他部件之间延伸。这些其他部件可以包括例如电池的功率电子器件。
这种电池的另一个优选实施方案的特征在于，在用于气体温度控制/气体冷却系统的回路中安排有至少一个风扇，所述风扇用于在该用气体温度控制/气体冷却系统的回路中使一种气态介质(如空气)进行循环或引发其流动。这个风扇可以是按需要控制的、优选地是根据该电池内的温度而被控制的。用于运行风扇的能量优选是由该电池本身提供的。
这个电池的另一个优选实施方案的特征在于，在用于气体温度控制/气体冷却系统的回路中安排有至少一个冷却和/或温度控制装置，既有气体流动通过其中又有液体流动通过其中。在此，气体优选地用于改进液体的温度控制效果/冷却效果，尤其是使其更均匀。
这种电池的另一个优选实施方案的特征在于，这个冷却和/或温度控制装置包括多个液体通道和多个气体通道。这些液体通道和气体通道可以具有一种矩形的、圆形的或椭圆形的截面。为了改进热传递，这些通道的壁可以具有增大的粗糙度。为了同一个目的，这些通道的壁可以装配有湍流发生器(Turbu1atoren)。
这种电池的另一个优选实施方案的特征在于，这个冷却和/或温度控制装置包括具有多个气体通道和/或多个液体通道的至少一个板。这些液体通道和气体通道延伸通过这个板。
这种电池的另一个优选实施方案的特征在于，这个冷却和/或温度控制装置包括具有多个液体通道的至少一个板以及具有多个气体通道的至少一个板。这些气体通道可以被设计为在一侧是开放的。这些在一侧开放的气体通道可以然后由电池壳体的一个壳体壁来封闭。一种特别有利的可能性是在两个具有多个液体通道的板之间安排一个具有多个气体通道的板。
这种电池的另一个优选实施方案的特征在于，这些电池单元被安排为挨靠着这个冷却和/或温度控制装置、布置在该冷却和/或温度控制装置上和/或在该冷却和/或温度控制装置下。这些电池单元优选地与至少一个具有多个液体通道的板相接触。
这种电池的另一个优选实施方案的特征在于，这些电池单元被安排在两个冷却和/或温度控制装置之间。这些冷却和/或温度控制装置优选地以确保良好热传递的方式挨靠这个电池单元平面地(
Figure BDA0000131537530000051
)放置。
这种电池的另一个优选实施方案的特征在于，这些电池单元和/或这个或这些冷却和/或温度控制装置是水平地安排的。在水平地或卧式地安排的情况下，这些电池单元和/或这个或这些冷却和/或温度控制装置被安排为基本上平行于地面或这个电池壳体的一个基部(Boden)。
这种电池的另一个优选实施方案的特征在于，这些电池单元和/或这个或这些冷却和/或温度控制装置是竖直地安排的。在竖直地或竖立地安排的情况下，这些电池单元和/或这个或这些冷却和/或温度控制装置被安排为与地面或与这个电池壳体的一个基部成直角。
本发明还涉及具有上述电池的一种机动车辆。这种机动车辆优选是一种包括电动机器的混合动力车辆，或者是一种将如上所述的电池实施为牵引用电池的电动车辆。
附图说明
本发明的其他优点、特征和细节将从以下的说明中展现出来，在以下的说明中参考附图详细地说明了不同的实施方案。在附图中：
图1在通过一个风扇的纵向截面中示出了根据本发明的电池的一个高度简化的示意图；
图2在通过所述风扇的横截面中示出了图1的电池；
图3至图7示出了图1和图2中所示的电池的冷却和/或温度控制装置的不同实施方案；
图8和图9根据具有竖直安排的电池单元的另一个实施方案示出了类似于图1和图2的示意图；并且
图10根据另一个实施方案示出了类似于图2的示意图。
具体实施方案
在图1和图2；8和图9；10中，在两个不同的截面中以高度简化的形式展示了具有一个壳体4；84；124的电池1；81；121。在壳体4；84；124中标示出了电池单元5；85、88；125、128以及其他的电池部件6、7；86、87；126、127、129、130。电池单元5；85、88；125、128可以安装有附加的多个冷却板。其他的电池部件6、7；86、87；126、127、129、130包括例如用于监测和/或控制(Ansteuerung)电池单元5；85、88；125、128的功率电子器件。
根据本发明的一个重要的方面，在电池壳体4；84；124中将一个液体温度控制/液体冷却系统10；90；140以及一个气体温度控制/气体冷却系统15；95；145彼此组合，以便改进对电池1；81；121的温度控制。这种气体温度控制/气体冷却系统15；95；145包括在壳体4；84；124中的至少一个闭合回路16；96；146、147。
用于气体温度控制/气体冷却系统15；96；146、147的一个充满气体(特别是空气)的空腔形成在电池1；81；121之内在电池单元5；85、88；125、128或电池部件6、7；86、87；126、127、129、130与壳体4；84；124之间。按照要求，通过一个风扇18；98；148使得这种气体(特别是空气)进行流动，以便使气体在壳体4；84；124中循环。
在图1和图2所展示的实施方案中，在电池单元5之下安排有一个冷却和/或温度控制装置20，既有气体也有液体的流动通过这个装置。这个冷却和/或温度控制装置20包括一个具有至少一个气体通道或空气通道的板21，这个板形成了用于气体温度控制/气体冷却的闭合回路16的一个区段。
冷却和/或温度控制装置20包括另一个板22，这个板安排在板21与这些电池单元5之间。板22配备有多个液体通道，一个液体温度控制介质(特别是一个液体冷却剂或制冷剂)通过这些液体通道流动，以便冷却这些电池单元5或控制其温度。这种液体从外界经由多个液体接口24送入或排出。
图2展示了，板21具有多个气体通道25，所述气体(特别是空气)流动通过其中，如箭头26所示。这种流动是由风扇18产生的。这些气体通道可以是安排在中央或在板21一侧。
冷却和/或温度控制装置20还可以包括其他的板，这些板可以例如被安排在这些电池单元5的上方。类似地，出于改善进入电池壳体4的空气流动的目的，可安装其他的风扇。
在图3至图7中展示了冷却和/或温度控制装置20的不同的实施方案。这些冷却和/或温度控制装置可以包括一个板、两个板、或更多的板，这些板可以按不同方式安排。
这些板的液体温度控制/液体冷却系统优选地用于使得能够与这些电池单元5或其他的电池部件6、7相接触地进行有效的温度控制/冷却。
图3展示了既包括多个气体通道35又包括多个液体通道36的一个板30。这些气体通道具有矩形的截面并且沿板30的中线安排。这些液体通道36安排在气体通道35的上方和下方。一些单个液体通道安排在两个气体通道之间。有待提供温度控制的这些电池单元既可以安排在板30的上侧也可以安排在板30的下侧。
图4展示了包括多个气体通道45和多个液体通道46的一个板40。这些气体通道45在一端是开放的。板40的开放侧，也就是说图4中的下侧，可以有利地安装在一个壳体壁的内侧上，以便闭合这些气体通道45。
图5展示了一个包括两个板51和52的冷却和/或温度控制装置。在板51中提供了多个具有矩形截面的气体通道55。在板52中提供了多个液体通道56。像在前一个实施方案中的液体通道46一样，这些液体通道56具有圆形的截面。
图6展示了一个包括两个板61、62的冷却和/或温度控制装置。像在前一个实施方案中的板52一样，板62配备有多个具有圆形截面的液体通道66。板61配备有多个气体通道65，这些气体通道，像图4中所展示的实施方案中的气体通道45一样，在朝向底部的一侧是开放的。
图7展示了一个包括三个板71、72和73的冷却和/或温度控制装置。板72配备有多个具有矩形截面的气体通道75。板71和73配备有多个具有圆形截面的液体通道76、77。这个具有气体通道75的板71以夹层形式安排在具有液体通道76、77的两个板71、72之间。
在图8和图9中展示的电池81的情况下，这些电池单元85、88是竖直安排的。一个冷却和/或温度控制装置100类似地是竖直地安排在这些电池单元85、88之间。冷却和/或温度控制装置100包括一个板101，这个板以夹层形式安排在两个其他的板102、103之间。气体(特别是空气)流动通过板101。相比之下，液体流动通过这两个板102、103。这些电池单元85、88挨靠着板102、103平面地放置。
冷却和/或温度控制装置100可以用例如与图7中所展示实施方案完全相同的、或类似的方式来实施。然而，冷却和/或温度控制装置100还有可能例如通过将这三个板100到103结合成一个单个的板来实施为如图3所展示实施方案的情况。
这些电池单元85安排在冷却和/或温度控制装置100与另一个冷却和/或温度控制装置105之间。像冷却和/或温度控制装置100一样，冷却和/或温度控制装置105是竖直地安排的、但是只包括两个板106、107。
气体(特别是空气)流动通过板106。液体流动通过板107。这两个板106、107可以用与图4至图6中所展示实施方案完全相同的方式或类似的方式来实施。这个液体流动通过的板107安排在板106与这些电池单元85之间。
这些电池单元88安排在冷却和/或温度控制装置100与另一个冷却和/或温度控制装置109之间。冷却和/或温度控制装置109用与冷却和/或温度控制装置105完全相同的方式来实施，其中一个液体流动通过的板(未具体标记)挨靠着电池单元88放置。
在图9中，矩形114；115表示板101、106中的气体通道，尤其是空气通道。在壳体84中循环的空气由箭头118表示。
在图10中展示的实施方案的情况下，这些电池单元125、128是水平安排的，即平行于电池121的壳体124的基部。一个冷却和/或温度控制装置150类似地是水平地或卧式地安排在电池单元125与128之间。
冷却和/或温度控制装置150包括两个板151、152，液体流动通过这两个板。气体(特别是空气)通过其中的一个板153以夹层形式安排在板151与152之间。
电池单元125的下侧挨靠着板151的上侧平面地放置。电池单元128的上侧挨靠着板152的下侧平面地放置。通过一个液体接口154来为这些板151、152供应液体。
其他的电池部件126和127安排在电池单元125上方。其他的电池部件129、130安排在电池单元128之下。循环的空气由箭头146和147表示。

Claims (13)

1.一种电池，具有一个壳体(4；84；124)，该壳体中安排有多个电池单元(5；85，88；125，128)，这些电池单元是借助一个液体温度控制/液体冷却系统(10；90；140)以及一个气体温度控制/气体冷却系统(15；95；145)来控制温度/冷却的，其特征在于，该气体温度控制/气体冷却系统(15；95；145)包括在该壳体(4；84；124)中的至少一个闭合的回路(16；96；146，147)。
2.如权利要求1所述的电池，其特征在于，用于气体温度控制/气体冷却系统(15；95；145)的所述回路(16；96；146，147)在该壳体(4；84；124)与这些电池单元(5；85，88；125，128)之间延伸。
3.如以上权利要求之一所述的电池，其特征在于，用于气体温度控制/气体冷却系统(15；95；145)的所述回路(16；96；146，147)在该壳体(4；84；124)与该电池(1)的多个其他部件(6，7；86，87；126，127，129，130)之间延伸。
4.如权利要求1或2所述的电池，其特征在于，在用于气体温度控制/气体冷却系统(15；95；145)的所述回路(16；96；146，147)中安排有至少一个风扇(18；98；148)，所述风扇用于在用于气体温度控制/气体冷却系统(15；95；145)的所述回路(16；96；146，147)中使一个例如空气的气态介质进行循环或引发其流动。
5.如权利要求1或2所述的电池，其特征在于，在用于气体温度控制/气体冷却系统(15；95；145)的所述回路(16；96；146，147)中安排有至少一个冷却和/或温度控制装置(20；100；105；109；150)，既有气体流动通过其中又有液体流动通过其中。
6.如权利要求5所述的电池，其特征在于，所述冷却和/或温度控制装置(20；100；105；109；150)包括多个液体通道和多个气体通道(25；35；45；55；65；75)。
7.如权利要求5所述的电池，其特征在于，所述冷却和/或温度控制装置(20；100；105；109；150)包括具有多个气体通道(25)和多个液体通道的至少一个板(21，22；101，102，103；106，107；151，152，153)。
8.如权利要求5所述的电池，其特征在于，所述冷却和/或温度控制装置包括具有多个液体通道的至少一个板(22；102，103；107)以及具有多个气体通道(25)的至少一个板(21；101；106)。
9.如权利要求5所述的电池，其特征在于，这些电池单元(5；85，88；125，128)安排为挨靠着所述冷却和/或温度控制装置(20；100)、布置在该冷却和/或温度控制装置上和/或在该冷却和/或温度控制装置下。
10.如权利要求5所述的电池，其特征在于，这些电池单元被安排在两个冷却和/或温度控制装置之间。
11.如权利要求5所述的电池，其特征在于，这些电池单元和/或所述冷却和/或温度控制装置是水平地安排的。
12.如权利要求5所述的电池，其特征在于，这些电池单元和/或所述冷却和/或温度控制装置是竖直地安排的。
13.一种机动车辆，具有如以上权利要求之一所述的电池(1；81；121)。
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