CN107919509A - 电池装置以及用于生产电池装置的方法 - Google Patents

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Abstract

一种电池装置、尤其用于机动车辆的电池装置，该电池装置包括用于存储电能的多个电池单元(2)，这些电池单元(2)被安排在载体部件(3)上；并且该电池装置包括冷却安排(4)，该冷却安排(4)具有被冷却介质流经的冷却管道(5)。这些冷却管道(5)至少分段式地通过附加的施加工艺通过逐层地将材料施加在该载体部件(3)上来进行生产。

Description

电池装置以及用于生产电池装置的方法
技术领域
本发明涉及一种电池装置、尤其用于机动车辆的电池装置，该电池装置具有用于存储电能的多个电池单元，并且具有一个冷却安排以便冷却电池单元，这些电池单元被安排在载体部件上；并且本发明涉及一种冷却安排，该冷却安排具有由冷却介质流经的冷却管道。此外，本发明涉及一种用于生产此类型的电池装置的方法。
背景技术
此类型的电池装置通常用于在机动车辆中存储电能并且用于将其提供给用于驱动机动车辆的电力驱动器。
在用于机动车辆的电池技术的领域中普遍已知的是，冷却牵引电池中的电池单元，以便耗散在牵引机动车辆的过程中由于高电流和大的电力输出产生的大的热量。
在牵引电池中，引导冷却剂的冷却介质管线或冷却板通常被安排在这些单独的电池单元之间用于冷却目的，以便还耗散从牵引电池内部产生的热量。
US 2016/0093931 A1已经披露了一种具有电绝缘的散热片的电池设备，以便提高电池组的热负荷和安全性。该电池设备被分成成组的单独的电池，每组中的电池具有相同的电压，并且每个电池组与其他电池组串联地相联接。散热片是分段式的，每个散热片区段与单个电池组的这些电池热学地耦合，并且每个散热片区段与相邻的散热片区段电绝缘。这些散热片区段相对于至少一个冷却管道热学地耦合并且电绝缘，该至少一个冷却管道进而与热管理系统耦合。
此外，根据现有技术，呈薄壁状的挤出型材形式的冷却管道经常被用于冷却大型的底板电池。然而，所述冷却管道必须以复杂且昂贵的方式被按压和/或粘性连结到隔板或电池模块上。此外，由于冷却介质仅经由冷却管道的壁和粘附膜到达隔板或电池模块，因此冷却作用不是最佳的。
发明内容
因此，本发明的目的是提出一种电池装置，其中可以避免所述缺点并且可以实现更直接的且因此更有效的冷却。
在开篇提及的电池装置的情况下，该目的借助于如下事实实现，即，这些冷却管道至少分段式地借助于附加的施加工艺、通过逐层地将材料施加在载体部件上来生产。
由此，冷却介质可以在隔板上或在模块壁上或在模块底部上直接地流动，使得冷却变得明显更有效。同时，可以避免昂贵的粘合剂和弹簧以及公差问题。
由于附加的生产工艺仍非常昂贵，仅将这些薄壁状的冷却管道印制到例如通过滚动、成形或挤出进行生产的模块壳体部分或隔板上。
以此方式，完全实现了本发明的目的。
根据一个优选的示例性实施例，这些冷却管道可以具有尤其带有圆整的轮廓的矩形的或方形的截面、或半圆形的截面。可以简单地生产此类型的截面形状。
此外，有利的是，这些冷却管道在至少一侧是开放的。这使得可以通过附加的生产工艺实现节省材料的施加，使得可以实现快速且廉价的生产。
这些冷却管道可以特别优选地在面向该载体部件的那侧是开放的。因此，冷却介质可以与载体部件直接地接触，由此可以显著地提高热耗散。
根据另一个有利的设计变体，这些冷却管道还可以在背离该载体部件的那侧是开放的。于是，仅仅通过附加的施加工艺来施加分离肋。
背离该载体部件的那侧可以有利地通过板被闭合。这赋予该冷却安排附加的稳定性。
该附加的施加工艺可以优选地包括可选择的激光熔化或激光烧结、激光堆焊、电子束熔化或光固化成型方法中的一种或多种。所述方法是高度通用的并且其区别之处在于高效性和材料品质。
此外，有利的是，该载体部件和该冷却安排至少部分地由钢、铜、铝、镁或其合金制成和/或由塑料制成。所述材料是廉价的并且可以令人满意地进行加工。
该载体部件和该冷却安排可以特别优选地均由铝制成。因此，可以实现特别令人满意的连接，并且此外可以实现重量节省。
总之，本发明在此公开下述1和10的技术方案，下述2-9为本发明的优选技术方案：
1.一种电池装置、尤其用于机动车辆的电池装置，该电池装置具有用于存储电能的多个电池单元，这些电池单元被安排在载体部件上；并且该电池装置具有一个冷却安排，该冷却安排具有由冷却介质流经的冷却管道，其特征在于，这些冷却管道至少分段式地借助于附加的施加工艺、通过在该载体部件上逐层地施加材料来进行生产。
2.如上述1所述的电池装置，其特征在于，这些冷却管道具有尤其带有圆整的轮廓的矩形的或方形的截面、或具有半圆形的截面。
3.如上述1或2所述的电池装置，其特征在于，这些冷却管道在至少一侧是开放的。
4.如上述3所述的电池装置，其特征在于，这些冷却管道在面向该载体部件的那侧是开放的。
5.如上述3或4所述的电池装置，其特征在于，这些冷却管道在背离该载体部件的那侧是开放的。
6.如上述5所述的电池装置，其特征在于，背离该载体部件的那侧通过板被闭合。
7.如以上1-6之一所述的电池装置，其特征在于，该附加的施加工艺包括可选择的激光熔化或激光烧结、激光堆焊、电子束熔化或光固化成型方法中的一种或多种。
8.如以上1-7之一所述的电池装置，其特征在于，该载体部件和该冷却安排至少部分地由钢、铜、铝、镁或其合金制成、和/或由塑料制成。
9.如上述8所述的电池装置，其特征在于，该载体部件和该冷却安排由铝制成。
10.一种用于生产电池装置的方法，尤其用于生产如以上1-9之一所述的、尤其用于机动车辆的电池装置的方法，该方法包括以下步骤：-通过初级成形或再成形来生产载体部件，以及
-至少分段式地通过附加的施加工艺将材料逐层地施加到该载体部件上，以便形成具有冷却管道的冷却安排。
不言而喻，在不脱离本发明的范围的情况下，以上文中指出的这些特征以及仍有待在下文中描述的那些特征不但能够在各自指明的组合中使用，而且还可以在其他组合中或者其自身使用。
附图说明
在附图中示出了本发明的多个示例性实施例并且在以下的说明中对其进行更详细的描述，在附图中：
图1示出了具有根据现有技术冷却安排的电池装置的高度概略透视细节；并且
图2示出了根据本发明具有冷却安排的电池装置的高度概略透视细节。
具体实施方式
为了使本发明清晰，图1首先示出了根据现有技术的高压电池1的高度概略的透视图，该高压电池1可以使用在电动车辆或混合动力车辆中。在下文中被称为HV电池1的所述电池由多个电池单元2(未在图中更详细地示出)构造成，这些电池单元还可以被组合形成模块并且可以被安排在模块壳体中。电池单元2被安装在基本上为板状的载体部件3上。载体部件3例如可以是分开的隔板或上述模块壳体，并且被设计成用于吸收机械力。
在电动车辆或混合动力车辆运行的过程中，电池单元2的有效冷却是必要的，该冷却通过冷却安排4进行。在此，冷却安排4具有冷却管道5，这些冷却管道可以被连接到在此未更详细地示出并且本身已知的冷却剂供应部上。
冷却管道5通常由挤出型材形成，这些挤出型材被连接到隔板3或电池单元2,这些电池单元例如通过粘性连结被组合在电池模块中。然而，冷却管道5还可以被直接地附接在这些电池单元2上。
此类型的构造具有上述缺点，即由于冷却管道5的抵靠载体部件3的壁6并且由于粘附膜7而损失冷却性能，该粘附膜附加地存在于冷却管道5与载体部件3之间用于将冷却管道5固定在载体部件3上并且用于桥接公差。
为了弥补冷却性能的损失，根据本发明提出，提供一种用于HV电池1的单件式冷却设备，该冷却设备同样具有板状的载体部件3以及在该载体部件上整体地构造的冷却安排4。在图2中以与图1中相同的视图示出了根据本发明的措施的一个示例性实施例。在此，相同的部件配备有相同的符号。
以与图1示出的载体部件3类似的方式，载体部件3可以通过常规的初级成形或再成型生产工艺来生产。冷却安排4通过附加的生产工艺至少分段式地被附接到载体部件3上。
在此，优选地，载体部件3和冷却安排4不是分开地生产和随后连接的，而是载体部件3形成用于附加地生产冷却安排4的基底。这优选地可以通过逐层地将材料施加到载体部件3上来进行。对应的工艺已知有3D打印、快速成型、快速制造并且取决于材料可以包括例如可选择的激光熔化或激光烧结、激光堆焊、电子束熔化、光固化成型等方法。
铜、铝、或镁可以适合作为包括载体部件3和冷却安排4的组合部件的材料；在此，铝对于两种部件都是优选的。
其他替代材料例如是用于载体部件3的钢、铜、铝、或镁，以及用于冷却安排4的铝、镁、或塑料。不同的塑料可以通过所述施加工艺令人满意地进行加工，并且可以有助于节省部件的重量。
冷却管道5的可能的截面形状原则上是几乎没有限制的。具体地讲，形状可以是适合的，然而，这些形状是方形的或矩形的。在此，多边形截面的圆整角是优选的，因为这些圆整角有助于冷却介质的流动行为。半圆形的截面形状也是可行的，该半圆形状的被截的那一侧是面向载体部件3。
在图2中，通过举例，载体部件3被配置为隔板，冷却安排4连同形成的冷却管道5被印制在该隔板上。电池单元2被安排在该隔板的与冷却安排4相对的那侧上，其结果是该隔板使这些电气部件与冷却介质隔绝。
然而，载体部件3也可以是电池模块壳体的壁，具有冷却管道5的冷却安排4被印制在该壁的外侧，然后电池单元2被安排在该电池模块壳体的内部，其结果是所述电池模块壳体的壁使这些电气部件与冷却介质隔绝。
在每种情况下，载体部件3至少在侧面或在该区段中(冷却安排4通过附加的生产被施加到该区段上)应具有平面的构型，以便有助于令人满意的粘附以及均匀的材料施加。
然后，冷却介质流经冷却管道5，在图2示出的示例性实施例中，这些冷却管道在三侧被附加地施加的材料界定并且在一侧被载体部件3界定。因此，冷却介质与载体部件3直接接触，其结果是可以实现电池单元2的非常有效的热耗散。
作为此的替代方案并且未更详细地示出地，冷却介质还可以在所有四个侧面均被附加地施加的材料界定的冷却管道中流动，以便因此首先施加有待附加地施加的材料的全部表面区域层。因此，至少可以省却用于将冷却安排4连接到载体部件3上的粘附膜，并且因此仍可以实现该冷却安排4的具有增加的稳定性的、非常令人满意的热传递。因此，可以省却粘性连结。
还可设想如下实施例，其中，仅通过附加的生产工艺来施加使冷却管道6彼此分开的肋8，并且在背离载体部件3的那侧，冷却管道5例如通过由任何期望的、适合的材料制成的板而被关闭。所述实施例可以特别简单地制造，并且因此可以廉价且快速地生产。
总体上，本发明的优点可以在如下事实中可见：即，提高了冷却效率，通过省略粘合剂以及可能的其他联接部件可以实现功能整合、重量减少和成本减小，并且实现较小的安装空间需求。

Claims (10)

1.一种电池装置、尤其用于机动车辆的电池装置，该电池装置具有用于存储电能的多个电池单元(2)，这些电池单元(2)被安排在载体部件(3)上；并且该电池装置具有一个冷却安排(4)，该冷却安排(4)具有由冷却介质流经的冷却管道(5)，其特征在于，所述冷却管道(5)至少分段式地借助于附加的施加工艺、通过在该载体部件(3)上逐层地施加材料来进行生产。
2.如权利要求1所述的电池装置，其特征在于，所述冷却管道(5)具有尤其带有圆整的轮廓的矩形的或方形的截面、或具有半圆形的截面。
3.如权利要求1或2所述的电池装置，其特征在于，所述冷却管道(5)在至少一侧是开放的。
4.如权利要求3所述的电池装置，其特征在于，所述冷却管道(5)在面向该载体部件(3)的那侧是开放的。
5.如权利要求3所述的电池装置，其特征在于，所述冷却管道(5)在背离该载体部件(3)的那侧是开放的。
6.如权利要求5所述的电池装置，其特征在于，背离该载体部件(3)的那侧通过板被闭合。
7.如权利要求1或2所述的电池装置，其特征在于，该附加的施加工艺包括可选择的激光熔化或激光烧结、激光堆焊、电子束熔化或光固化成型方法中的一种或多种。
8.如权利要求1或2所述的电池装置，其特征在于，该载体部件(3)和该冷却安排(4)至少部分地由钢、铜、铝、镁或其合金制成、和/或由塑料制成。
9.如权利要求8所述的电池装置，其特征在于，该载体部件(3)和该冷却安排(4)由铝制成。
10.一种用于生产电池装置的方法，尤其用于生产如以上权利要求之一所述的、尤其用于机动车辆的电池装置的方法，该方法包括以下步骤：
-通过初级成形或再成形来生产载体部件，以及
-至少分段式地通过附加的施加工艺将材料逐层地施加到该载体部件上，以便形成具有冷却管道的冷却安排。
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