CN108879017A - 能量存储装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种能量存储装置(1)，具有至少一个能量存储器(2)并且具有用于冷却/加热所述至少一个能量存储器(2)的温度控制设备(3)，‑其中，所述至少一个能量存储器(2)具有两个电池导体(4)，‑其中，所述温度控制设备(3)具有喷雾室(5)，至少一个能量存储器(2)与其电池导体(4)一起被收容在所述喷雾室中，‑其中，设置流体分配系统(6)，经由所述流体分配系统，可以向至少所述电池导体(4)喷射介电温度控制流体(7)。

Description

能量存储装置
技术领域
本发明涉及一种具有至少一个能量存储器和用于冷却/加热所述能量存储器的温度控制设备的能量存储装置。本发明还涉及一种具有至少一个这种能量存储装置的机动车辆。
背景技术
由于电动车的增长，对行驶里程以及因此电能存储器的功率的要求也日益增加。因此，为了能够增加功率，现在的电能存储器已经是温度控制的，即被冷却或加热，因此保持在在功率输出方面是最佳的温度窗口内。在这种情况下，为了冷却能量存储器，迄今为止已经使用了流体可以流动通过的一个或多个板的形式的单独的热交换器，而不管各个电池类型如何。根据要求和必要的冷却功率，这可以与导热材料的附加部件结合，以增加热交换表面，并且因此转而也增加冷却功率。
为了进一步使现代机动车辆，尤其是电动车辆中的安装空间能够尽可能最佳地使用，所谓的袋型电池(pouch cell)的使用也有所增加，与迄今为止广泛使用的带有通常为实心的金属外壳和围绕内部电极卷绕的活性层的圆柱形电池相比，袋型电池现在具有堆叠或折叠的活性层，所述堆叠或折叠的活性层被柔性外膜(通常为铝基)包围。在这种情况下，外膜/外袋的敞开的外侧通常被热焊接。多个电能存储器或单独的电池可以堆叠在外袋的内部，使得可以增加串联电路中的电压以及并联电路中的电容和电流额定值。这种袋型电池的特殊优点是相对小的厚度(由于缺少外壳)、重量轻、以及最重要的是可灵活配置的尺寸。然而，取决于表面的设计，与迄今为止从现有技术已知的硬壳电池相比，这种袋型电池通常不能非常高效地冷却。从这里的热点观点来看，同时与电池导体的连接也为来自电能存储器的电池芯的废热提供了最佳的散热。然而，由于相对高的电压以及防止短路和电弧放电(arcing)的必要保护，使用常规热交换器的这种冷却方式即使可能也困难的。
发明内容
因此，本发明关注提供一种能量存储器的问题，其尤其在安装空间方面是优化的并且同时能够在特别高的充电速率和放电速率以及与之相关的大量废热的情况下实现改进的电池温度控制。
根据本发明，该问题是通过独立权利要求1的主题来解决的。有利的实施方案是从属权利要求的主题。
本发明基于以下总体思想：首次使用喷雾温度控制，尤其是喷雾冷却，用于电能存储器，由此能够实现电能存储器的有效的温度控制，尤其是有效的冷却。如果电能存储器被设计为所谓的袋型电池或袋型袋，则这是特别有利的。在这种情况下，根据本发明的能量存储装置具有至少一个能量存储器和用于冷却/加热所述能量存储器的温度控制设备。温度控制设备包括喷雾室，至少一个能量存储器与其电池导体一起收容在该喷雾室中。同样设置流体分配系统(例如共轨)，通过该流体分配系统，可以向电池导体喷射电介质，即导电性差的，优选地是实质上不导电的温度控制流体。通过根据需要向电池导体进行喷射，还特别有可能实现电池芯的高效且非常有效的冷却或加热，否则，这尤其是在设计为袋型电池的能量存储器的情况下，是不可能经由它们的表面实现的。在这种情况下，不言而喻，流体分配系统(例如共轨)可以被布置成使得其仅仅(即专门)向电池导体和/或汇流排、电池模块连接器等施加温度控制流体，尤其是冷却流体，它们同样与具有良好导热性的各个能量存储器连接。在这种情况下，根据本发明的温度控制设备通常用于冷却电能存储器，尽管其纯理论上也可以用于加热后者，尤其是在冷启动阶段期间。此外，根据本发明的温度控制设备是非常有利的，因为例如与冷却管或冷却板相比，由于直到温度待控制的表面(例如电池导体)上的冲击点的特别可变的喷发或喷射长度，能够实现较大的公差补偿。此外，其需要较少的安装空间并且具有减轻的重量，这在用于机动车辆例如电动车辆中时是非常有利的。在未激活状态下，不在电池导体上喷射温度控制流体，这意味着不存在漏电电流。对于以前使用的冷却管或冷却板，至少在很小的程度上，这种漏电电流总是存在的，并且至少在长期内，当车辆静止时导致电容损失。
在根据本发明的解决方案的有利的进一步发展中，流体分配系统(例如共轨)布置在喷射室中，在温度待控制的电池导体的上方。在这种情况下，不言而喻，如果需要的话，流体分配系统(例如共轨)也布置在汇流排、电池和模块连接器的上方，使得也可以向其施加温度控制流体，例如冷却流体。由于流体分配系统(例如共轨)布置在待冷却部件(即，电池导体、汇流排和模块连接器)的上方，还可以仅通过重力实现可辨别的温度控制，即使在压力下降的情况下。替代地，也可以设置成流体分配系统、喷嘴和收集通道布置在电池导体或能量存储器的下方。也可以设想的是，流体分配系统布置在电池导体的上方或能量存储器的上方，并且优选地完全地从上方向这些电池导体或能量存储器进行喷射。因此，在这种情况下，例如能量存储器的壁冷却也是可能的。
用于收集和传导温度控制流体的收集通道布置在喷雾室中，在温度待控制的电池导体的下方。经由该收集通道，例如通过电池导体加热的温度控制流体被收容并经由相应的流体线供应至温度控制流体储存器或泵。因此，温度控制流体线、流体分配系统(例如共轨)、温度控制流体储存器以及收集通道形成温度控制流体回路。
在根据本发明的解决方案的有利的进一步发展中，喷雾室具有至少两个相互分离的区段，它们均可以具有通过流体分配系统(例如共轨)向其施加的温度控制流体。因此，纯理论上，可以设想的是，单独控制各个能量存储器的温度，也就是说，特别是单独地对它们进行冷却，由此可以实现尤其是基于需求的冷却。为此目的，例如，温度传感器也可以布置在各个电能存储器上或其中，并且与检测装置连接，该检测装置然后能够对需要它的能量存储器进行单独的冷却或温度控制。为此目的，可以在流体分配系统(例如共轨)中设置可控喷嘴，其根据需要打开和关闭，因此能够实现各个能量存储器的单独冷却。
(流体)收集通道与至少两个区段便利地通信连接。不言而喻，收集通道通常与所有区段连接，由此仅需要用于收容来自所有区段的所有流体的单个收集通道。
在根据本发明的解决方案的另外的有利实施方案中，将两个相邻区段彼此分开的分隔壁也将两个相邻能量存储器彼此分开。这种分隔壁因此布置在两个相邻能量存储器的各自外表面之间并且作为分隔壁伸出这些能量存储器进入喷雾室中。在这种情况下，可以设想的是，流体分配系统(例如共轨)被设计和对准，使得由此喷射的温度控制流体也撞击壁/分离壁，在这种情况下，该温度控制流体优选地被设计为高度导热的，并且由于其在两个相邻能量存储器之间的喷射室外部的范围，还能够实现相邻能量存储器的外表面的冷却或加热，即温度控制。
本发明还基于为机动车辆，尤其是电动车辆或混合动力车辆配备根据本发明的这种能量存储装置并因此显著增加其功率或行驶里程的总体思想。
本发明的其他重要特征和优点在从属权利要求、附图以及附图的相关描述中参照附图公开。
不言而喻，上述特征以及下面仍然将解释的特征不仅可以应用于每种情况中指定的组合，而且还可以应用于其他组合或者单独使用，而不脱离本发明的范围。
附图说明
本发明的优选示例性实施方案在附图中示出，并且将在以下描述中更详细地解释，其中相同的附图标记指示相同或相似或功能相同的部件。
因此，附图在每种情况下示意性地示出：
图1示出了第一实施方案中的根据本发明的能量存储装置在温度控制设备的区域中；
图2是如图1所示的图示，但是是用于第二实施方案。
具体实施方式
根据图1和图2，根据本发明的能量存储装置1具有至少一个能量存储器2，这里是多个能量存储器2，在当前情况下，多个能量存储器彼此平行地布置。特别地，能量存储器2在这种情况下可以被设计为所谓的袋型电池或袋型袋，由此尤其可以提高灵活性并且还可以使用之前不可用的空间。此外，根据本发明的能量存储装置1具有用于冷却/加热能量存储器2，尤其是用于冷却后者(能量存储器)的温度控制设备3。能量存储器2中的每个能量存储器均具有至少两个电池导体4，经由该电池导体，产生例如与耗电器的电连接。此外，温度控制设备3具有喷雾室5，能量存储器2中的至少一个能量存储器与其电池导体4一起收容在该喷雾室中。整个电池系统还可以用作喷雾室，使得可以向温度待控制的能量存储器的所有内部部件施加温度控制流体。此外，还设置有流体分配系统(例如共轨)6，经由该流体分配系统，可以向电池导体4喷射介电温度控制流体7，例如冷却流体。在这种情况下，根据图1和图2，温度控制流体7以虚线示出。
可以看出，流体分配系统(例如共轨)6布置在喷射室5中，在电池导体4的上方，由此可以进行电池导体4的重力辅助喷射。用于收集温度控制流体7的收集通道8布置在温度待控制的电池导体4的下方。在这种情况下，收集通道8和流体分配系统(例如共轨)6经由温度控制流体线9通信连接，其中温度控制流体储存器10和泵11还布置在温度控制流体线9中(参见图1)。
不言而喻，流体分配系统(例如共轨)6也可以被设计成使得其不仅可以向电池导体4施加温度控制流体7，而且可以向例如同样与具有良好导热性的电能存储器2连接的汇流排、电池和模块连接器施加该温度控制流体。
进一步观察图1和图2可以看出，喷雾室5具有至少两个相互分离的区段12或部分12，其均可以具有通过流体分配系统(例如共轨)6向其施加的温度控制流体7。在这种情况下，收集通道8与所有区段12通信连接。在这种情况下，分离两个相邻区段12的各个分离壁13布置在这些区段之间，并且不仅将喷雾室5分成不同的区段12，而且优选地还进一步延伸到两个相邻能量存储器2之间的喷雾室5的外部。因此，在当前情况下，也可设想的是，流体分配系统(例如共轨)6被设计或对准，使得其可以向分离壁13喷射或施加温度控制流体7，由此该分离壁被冷却或加热，并且冷却或加热效果也被传递至分别相邻的能量存储器2的外壁。为此目的，分离壁113优选地由具有良好导热性的材料制成。借助于这种分隔壁13，电池导体4的喷雾冷却同时也能够实现能量存储器2的外表面的喷雾冷却，由此可以提高冷却功率，或者可选地，也可以提高加热功率。
流体分配系统(例如共轨)6被设计为根据图1的向上敞开的槽，其中不言而喻地清楚的是，除了引入到喷雾室5中的开口，流体分配系统(例如共轨)6是封闭的，由此能够建立压力，如图2所示。
根据图2，可以看出，流体分配系统(例如共轨)6是能量存储器盖20的部件，并且收集通道8是能量存储器基座21的部件。这尤其是指一体部件，其使得制造更加经济。
在特定实施方案中(仅在图1中示出)，还可以设置温度传感器14，其能够例如在电池导体4处或者在能量存储器2的区域中进行单独的温度检测，并且从而将检测到的温度数据传输至控制装置15。如果流体分配系统(例如共轨)6还具有独立可控喷嘴16(也参见图2)，则可以设想的是，能够根据需要实现各个能量存储器2的各个电池导体4的尤其是基于需求的冷却。不言而喻，控制装置15也可以与泵11通信连接。
可以在机动车辆中，例如在电动车辆18或混合动力车辆19中使用能量存储装置1，由此可以提高其功率和行驶里程。通过根据本发明的能量存储装置和用于冷却或控制所述能量存储装置总体上的温度的温度控制设备3，可以以在重量和安装空间方面优化的方式提供能量存储器2的经济且极其灵活的温度控制，其中，特别地，当温度控制设备3关闭并且因此可以消除漏电电流时，温度控制流体7根本不会到达电池导体4。

Claims (13)

1.能量存储装置(1)，具有至少一个能量存储器(2)并且具有用于冷却/加热所述至少一个能量存储器(2)的温度控制设备(3)，
-其中，所述至少一个能量存储器(2)具有两个电池导体(4)，
-其中，所述温度控制设备(3)具有喷雾室(5)，至少一个能量存储器(2)与其电池导体(4)一起被收容在所述喷雾室中，
-其中，设置流体分配系统(6)，尤其是共轨，经由所述流体分配系统，能够向至少所述电池导体(4)喷射介电温度控制流体(7)。
2.根据权利要求1所述的能量存储装置，
其特征在于：
所述流体分配系统(6)布置在所述喷射室(5)中，在温度待控制的所述电池导体(4)的上方。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的能量存储装置，
其特征在于：
用于收集所述温度控制流体(7)的收集通道(8)布置在所述喷射室(5)中，在温度待控制的所述电池导体(4)的下方。
4.根据权利要求3所述的能量存储装置，
其特征在于：
所述收集通道(8)和所述流体分配系统(例如共轨)(6)经由温度控制流体线(9)彼此通信连接。
5.根据权利要求4所述的能量存储装置，
其特征在于：
在所述温度控制流体线(9)中布置温度控制流体储存器(10)和/或泵(11)。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的能量存储装置，
其特征在于：
所述喷雾室(5)具有至少两个相互分开的区段(12)，所述区段均能够具有通过所述流体分配系统(6)，特别是共轨，向其施加的温度控制流体(7)。
7.根据权利要求6所述的能量存储装置，
其特征在于：
所述收集通道(8)与至少两个区段(12)通信连接。
8.根据权利要求6或7所述的能量存储装置，
其特征在于：
将两个相邻区段(12)分开的分隔壁(13)也将两个相邻能量存储器(2)彼此分开。
9.根据权利要求8所述的能量存储装置，
其特征在于：
所述流体分配系统(6)被设计/对准，使得其向所述壁(13)施加温度控制流体(7)。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的能量存储装置，
其特征在于：
设置控制装置(15)、至少一个温度传感器(14)和可控喷嘴(17)，它们彼此通信连接。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的能量存储装置，
其特征在于：
-所述流体分配系统(6)、喷嘴(17)和所述收集通道(8)布置在所述电池导体(4)或所述能量存储器(2)的下方，或者
-所述流体分配系统(6)布置在所述电池导体(4)或所述能量存储器(2)的上方，并且优选地完全地从上方向所述电池导体或所述能量存储器喷射。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的能量存储装置，其特征在于：
-所述流体分配系统(6)是能量存储器盖(20)的部件，和/或
-所述收集通道(8)是能量存储器基座(21)的部件。
13.机动车辆，尤其是电动车辆(18)或混合动力车辆(19)，具有根据前述权利要求中的任一项所述的能量存储装置(1)。
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