CN104395119A - 具有电池装置的车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有至少一个电池装置(10)的车辆，该至少一个电池装置包括至少一个电池单元(12)和用于从所述至少一个电池单元(12)导出热量的冷却装置。冷却装置如此布置在车辆的负载路径(20)中，使得该冷却装置在车辆因为事故被施力时能够变形。为此，冷却装置包括多个在冷却装置的冷却运行中被冷却空气环流的冷却片(18)。

Description

具有电池装置的车辆
技术领域
本发明涉及一种具有至少一个电池装置的车辆，该至少一个电池装置包括至少一个电池单元和用于从所述至少一个电池单元导出热量的冷却装置/散热装置。冷却装置在这种情况下如此布置在车辆的负载路径中，使得该冷却装置在车辆因为事故被施力时能够变形。冷却装置包括多个在冷却装置的冷却运行中被冷却空气环流的冷却片/散热片。
背景技术
DE 10 2008 024 291 A1说明了一种具有底部的乘用车，所述乘用车在客舱区域中具有横梁和侧面裙板以及纵梁。在被这些梁包围的区域中可布置电池用于关闭车身。所述电池也就承担着车身关闭以及承受负荷的功能。为了冷却，所述电池可以在其外表面具有带冷却片的冷却体。
DE 10 2009 006 990 A1说明了一种具有车辆通道的机动车，在所述车辆通道中布置电池模块。在这种情况下，安装板承担着所述电池模块的下壳体部件的功能，其中所述安装板沿所述车辆通道的横向一直延伸到内纵梁。所述安装板因此在侧面碰撞的情况下防止通道横截面减小并且因此也防止电池模块变形。与两个纵梁连接的U形通道部件使车辆通道完整。在安装板的外平面上布置冷却片。
KR 100210949 B1说明了一种用于电动车辆的电池槽，所述电池槽容纳着多个电池单元。具有不同长度的冷却片从电池槽的每个侧壁延伸。此外，所述电池槽的四个侧壁的各个部分不具有冷却片。因为在电池槽的各个侧壁附近布置着切口，所以在因为事故被施力时，冷却片断裂，通过切口使得各个冷却片的厚度被减小。冷却片的这种变形避免了电池槽的侧壁的变形。
DE 10 2010 033 806 A1说明了一种具有多个电池模块的电池组，其中各个电池模块又包括多个圆柱形电池单体。在两个相邻的电池模块之间布置变形元件。在电池组因为事故被施力时，所述变形元件变形，其中电池模块相对彼此移动。在这种情况下，包装单元可以包括电池模块，变形元件固定在电池模块上。变形元件特别可以构造为被冷却液体或冷却空气穿流的冷却通道。
此外，DE 10 2009 030 016 A1说明了一种用于为机动车供电的设备，在该设备中，包括多个电池单体的电池模块布置在冷却器芯中。该冷却器芯包括可以被冷却剂或制冷剂穿流的结构。此外在冷却器芯中还布置有所谓的碰撞板，该碰撞板在其侧边缘处具有凸起。在所述设备因为事故被施力时，所述碰撞板吸收作用在该设备上的力并且将该力引导绕过包括电池单体的电池模块。
在这种情况下，所说明的冷却装置比较昂贵这一点应被视作是不利的。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种开头所述类型的具有电池装置的车辆，在所述电池装置中冷却装置构造得特别简单并且将热量特别高效地导出。
该目的通过具有权利要求1的特征的车辆实现。本发明的具有合适的改进方案的有利的设计方案在从属权利要求中被说明。
在根据本发明的车辆中，冷却装置包括多个在冷却装置的冷却运行中被冷却空气环流的冷却片。这以如下认知为基础：在空气冷却的电池装置中，将所述冷却片作为变形元件使用很重要。所以，所述冷却片可以通过其在碰撞情况下的变形而降低动能。此外，通过设置冷却片，所述冷却装置被特别简单地构造。此外，当冷却片在冷却运行中被加载冷却空气时，在其自由端也能够被冷却空气环流的冷却片实现了特别有效地从电池单元导出热量。
此外，通过将冷却空气用作冷却介质取代冷却液体，不需要另外设置导管，因为在发生事故的情况下导管可能会出现不密封的问题。
此外，可以不必在电池装置中安装分开的变形元件。更确切地说，本来待设置用于导出电池单元热量的冷却片同时用于在因为事故被施力时通过其变形降低冲击能量。冷却片也就是所述电池装置的一部分；然而其不仅仅是考虑到冷却而设计，也考虑到其在何种程度上能够将冲击能量转化为变形能量并且由此将冲击能量降低。
在本发明中，至少两个电池装置如此相互耦合，使得该至少两个电池装置在因为事故被施力时形成刚性的组合块(Block)并且不改变至少两个电池装置相对彼此的位置。在这种情况下，碰撞能量几乎只通过所述冷却片的变形被降低。在这种情况下，不需要设置电池装置的、允许电池装置相互间的移动的造型。所以可以在特别大的程度上利用所述冷却片降低碰撞能量的潜力。
在本发明的一个有利设计方案中，所述冷却片中的至少一个的、垂直于至少一个电池单元的壳体的壁的纵向延伸方向与负载路径的方向重合。之后所述至少一个冷却片可以特别好地吸收冲击能量。
此外证明为有利的是，所述至少一个电池单元布置在壳体中，其中，冷却片与壳体的壁一体地构造。所以，热量可以特别好地从壳体的壁传递到冷却片上。这有助于特别有效地冷却电池单元。
所述至少一个电池单元可以构造为电池单体。随后将在碰撞情况下降低冲击能量的冷却片分配给各个电池单体。考虑到在碰撞情况下预期的能量降低，这使所述电池装置在车辆中可以特别灵活地放置。
备选地，至少一个电池单元可以包括多个电池单体。这种电池单元也可以称为电池模块，其中容纳了各个电池单体。这样实现了，在电池单元中紧凑地布置电池单体且随后将电池装置以合适的方式定位在车辆的负载路径中。
此外证明为有利的是，所述冷却片的特性在所述至少一个电池装置上改变。在这种情况下，特别是冷却片的形状和/或冷却片的壁厚和/或冷却片的定向可以如此构造，从而它们根据其在车辆中布置的位置特别好地适用于导出热或热量或降低碰撞能量。
在这种情况下也可以规定，单位面积的冷却片的数量和/或冷却片的材料不仅仅关于预期的冷却效率而变化，即例如考虑到冷却片的导热系数，而且也在设计时考虑到在碰撞情况下的预期的能量降低。
例如可以在车辆因为事故被施力时遭受特别剧烈的变形的区域中，也就是在所谓的碰撞受力区中设置特别大的冷却片厚度。这同时导致了，特别多的热量可以通过这些冷却片被导出。然而设置相对较厚的冷却片在所述车辆的应导出特别多的热量的区域中会是有利的。
所述至少一个电池装置的横截面可以为圆形。这也特别适合于电池单元构造为圆形的电池单体的情况——也就是涉及圆形单体。
然而为了为设计用于移动所述车辆的驱动机组储存电能，也可以使用棱柱形的、也就是具有多边形、通常是矩形的横截面的单体。具有一个或多个这种棱柱形的电池单体的电池装置同样可以具有冷却片，以从所述电池单元导出热量并且在碰撞情况下降低冲击能量。多边形电池装置的横截面可以特别地构造为六角形。
设置横截面为多边形的电池装置实现了在所述电池装置的各个外侧面上有针对性地如此设置冷却片，使得所述冷却片在因为事故被施力时变形并且由此降低冲击能量。
最后证明为有利的是，多个横截面构造为多边形的电池装置以基本上无缝隙包装的形式布置在所述车辆中。之后，包括所述电池装置的复合结构需要的结构空间会较少。
在不脱离本发明范围的情况下，说明书中的前述特征和特征结合以及接下来在附图说明中所述和/或在附图中单独示出的特征和特征的组合不仅能以各个已被说明的组合的形式也能以其他组合的形式或单独地使用。
附图说明
本发明的其他优点、特征和细节可以从权利要求、随后对优选的实施方式的说明以及根据附图得出，在附图中相同的或功能相同的元件设有一致的附图标记。附图示出：
图1示意性示出了具有圆形电池单体形式的电池单元的电池装置，其中电池单体的圆柱形的壳体设有冷却片；
图2示出了电池模块形式的电池装置，所述电池模块包括多个单个的电池单体，其中在所述电池模块的壳体上布置有冷却片；
图3示出了具有六角形壳体形式的电池模块，其中布置在所述电池模块的壳体的各个侧面上的冷却片在其单位面积上的数量及其厚度方面不同；
图4示出了具有根据图3所示的壳体的电池模块，其中所述电池模块的电池单元构造为单个的电池单体；
图5示出了在六角形壳体中具有圆形电池单体的根据图3所示的电池模块；
图6局部地示出了根据图2所示的电池装置，其中以透视图附加地示出了包括所述冷却片的壳体壁；
图7局部地示出了具有横截面为半圆形的壳体壁的电池装置，所述壳体壁具有指向不同方向的冷却片；
图8以侧视图示出了根据图7所示的壳体壁；
图9以透视图示出了具有冷却片的、横截面为半圆形的壳体壁；
图10示出了具有电池单体的电池装置的复合结构，所述电池单体构造为圆形电池单体，其中各个电池装置的壳体的壁局部设有冷却片；
图11示出了另一个六角形电池模块的复合结构，所述电池模块根据图4所示构造；以及
图12示出了电池模块的另一个复合结构，所述电池模块根据图2所示构造。
具体实施方式
图1示出了电池装置10，所述电池装置作为电池单元包括单个的电池单体12。这样的电池单体12例如可以构造为锂离子电池单体，所述锂离子电池单体为车辆的电驱动马达提供电能。所述电池单体12被壳体14包围，该壳体的横截面与电池单体12一样构造为圆形。多个冷却片18与壳体14的壁16一体地构造，这些冷却片在外周侧环绕地沿径向从壁16上突出。
具有冷却片18的壳体14用作用于电池单体12的冷却装置。该冷却装置如此布置在车辆的负载路径中，使得冷却片18在车辆因为事故被施力时变形。负载路径在图1中以箭头20表示。
在根据图1所示的电池装置10中，冷却片18也就有针对性地作为变形元件使用，该变形元件不仅用于电池单体12的空气冷却，而且也用于在车辆发生事故的情况下降低冲击能量。在冷却运行中，冷却片18被冷却空气环流，其中这种情况可能由行车风导致。可以附加地或备选地设置鼓风机，以利用冷却空气加载冷却片18。
在根据图1所示的电池装置10中冷却片18围绕构造为圆柱形的气缸套的壁16环绕地布置，而在图2所示的电池装置10中，壳体14的横截面为矩形并且并非壳体的所有外侧面都具有冷却片18。此外，在此处电池单元构造为电池模块，该电池模块包括多个单个的电池单体12，其中当前仅仅示意性并且示例性地示出：三个电池单体12布置在壳体14中。
冷却片18布置在壳体14的各个端侧的壁22，24上。冷却片18的各个纵向延伸方向在这种情况下与车辆中的负载路径的方向重合，该负载路径以箭头20表示。在该电池装置10中，冷却片18也与壁22，24一体地构造。
在根据图2所示的电池模块中，布置在横截面为矩形的壳体14中的电池单体12的横截面也为矩形，也就是所谓的棱柱形的电池单体12。该电池单体也被称为扁平电池单体(Flachzellen)。
在图3所示的电池装置10中，壳体14的横截面构造为六角形，其中上部或端侧的壁26具有比在侧面连接到该壁上的另一壁28更大的长度。与上部的壁26一体地构造的冷却片18分别具有相同的壁厚，并且单位面积的冷却片的数量在壁26的区域中同样是一致的。
与此相应地，冷却片18与另一壁28一体地构造，冷却片的厚度、单位面积的冷却片数量以及冷却片长度在电池装置10上改变。在这种情况下，冷却片18的前述特性既考虑到预期的冷却效率也考虑到在碰撞情况下的预期的能量降低而确定。更厚的冷却片18可以更多地降低碰撞能量并且同时更多地导出热量。
在图3所示的电池装置10中，壳体14包围多个单个的电池单体12。在图4所示的电池装置10中，壳体14如图3所示构造，然而在该壳体中仅有一个单个的、横截面同样为六角形的电池单体12。在此处，也仅仅在壳体14的壁26，28中的两个上示意性地示出了冷却片18，然而特别考虑到冷却片的数量、形状、材料选择等等，壳体14的其余的壁也可以设有与相应的负载路径协调的冷却片18。
在如图5所示的电池装置10中，壳体14也如图3所示构造。然而在壳体14中布置有多个例如构造为圆形电池单体的电池单体12。
图6放大示出了根据图2所示的电池装置10的壳体14的上端侧壁22，其中以透视图附加地示出了该端侧壁22。特别地，由该透视图可知，单个的冷却片18不仅仅可以构造为壁，而且也可以构造为销钉或尖齿。端侧壁22可以与壳体14的其余的壁通过如前述示例性地示出的螺栓30那样的固定元件连接。然而这种连接可以通过焊接和/或粘接和/或通过形锁合的方式实现。
图7局部地示出了构造为圆形电池单体的电池单体12，该电池单体布置在具有横截面为半圆形的壁32的壳体中。在这种情况下，壁32的区域34未设有冷却片18，因为在该区域34中在车辆发生事故的情况下可不考虑施力。相反地，与壁32的其余的区域一体地构造的冷却片18位于各个负载路径的区域中。
图8示出了不具有电池单体12的壁32。图9示出了另一个横截面为半圆形的、用于圆形电池单体或圆形的电池模块的壁36，其中在此处单个的冷却片18构造为沿圆周方向相互间间距相同的壁，该壁径向从壁36上突出。
如由图1至9所知，冷却片18可以用于具有电池单体12或用于具有多个电池单体12的不同几何形状的电池模块。
在图10示出的电池装置10的复合结构38中，单个的、设有各自壳体14的电池单体12构造为圆形电池单体。在复合结构38中，相邻的电池单体12的壳体14的壁16彼此接触。由此，在因为事故被施力时，该电池装置10形成基本上刚性的组合块。
仅仅壳体14的、在复合结构38中形成该壳体的外侧的壁16在这种情况下设有冷却片18。所以当冷却片18被冷却空气充满时，可以通过这些冷却片18很好地导出热量。同时，在因为事故被施力的情况下，碰撞能量可以通过冷却片18的变形降低。在这种情况下，各个电池装置10之间的相对位置基本上不改变，也就是这些电池装置在复合结构38的内部相互之间最多被微微推动。
各个电池单体12的壳体14也在图11示出的电池装置10的复合结构38中相互贴靠。在复合结构38中，各个电池装置10在因为事故被施力时因此同样不会相对彼此移动。冷却片18在此处也仅仅布置在壳体14的、那些形成了复合结构38的外侧的壁26，28上。
在此，壳体14的横截面——如图3至5所示——构造为六角形，其中壳体14(如图11示例性地示出)可以包围单个的电池单体12或多个电池单体。在复合结构38中，各个电池装置10以基本上无缝隙包装的形式布置，使得这些电池装置在车辆中以特别节省空间的方式放置。
在图12所示的复合结构38中，两个横截面为矩形的电池装置10并排布置，其中各个电池装置10相当于图2所示的电池装置10。在该复合结构38中，仅仅形成了各个电池装置10的端侧的壁22，24设有冷却片18。在此，冷却片18的定向与车辆中以箭头20表示的负载路径的方向重合。

Claims (7)

1.一种具有至少一个电池装置(10)的车辆，该至少一个电池装置包括至少一个电池单元(12)和用于从所述至少一个电池单元(12)导出热量的冷却装置，其中，冷却装置如此布置在车辆的负载路径(20)中，使得该冷却装置在车辆因为事故被施力时能够变形，其中，冷却装置包括多个在冷却装置的冷却运行中被冷却空气环流的冷却片(18)，
其特征在于，
至少两个电池装置(10)如此相互耦合，使得该至少两个电池装置在因为事故被施力时形成刚性的组合块并且不改变至少两个电池装置相对彼此的位置。
2.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述冷却片(18)中的至少一个的、垂直于至少一个电池单元(12)的壳体(14)的壁(22，24，26，28)的纵向延伸方向与负载路径(20)的方向重合。
3.根据权利要求1或2所述的车辆，其特征在于，所述至少一个电池单元(12)布置在壳体(14)中，其中，冷却片(18)与壳体(14)的壁(16，22，24，26，28，32，36)一体地构造。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆，其特征在于，所述至少一个电池单元构造为电池单体(12)或者包括多个电池单体(12)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的车辆，其特征在于，
-冷却片(18)的形状和/或
-单位面积的冷却片(18)的数量和/或
-冷却片(18)的壁厚和/或
-冷却片(18)的定向和/或
-冷却片(18)的材料
在所述至少一个电池装置(10)上改变。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的车辆，其特征在于，所述至少一个电池装置(10)的横截面为圆形或多边形、特别是矩形或六角形。
7.根据权利要求6所述的车辆，其特征在于，多个横截面为多边形、特别是矩形或六角形的电池装置(10)以基本上无缝隙包装的形式布置在所述车辆中。
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