CN108886186A - 用于尤其机动车辆的电池温控的温度控制设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于电池(5)温控的温度控制设备(1)，其具有冷却设备，用于冷却所述电池的冷却剂能够流过所述冷却设备(5)，具有用于加热所述电池(5)的电加热模块(3)，以及具有传热部件(4)，传热部件(4)用于将所述冷却设备(2)和所述电加热模块(3)热联接至要进行温度控制的电池。其中，在所述传热部件(4)中存在凹槽(6)，所述电加热模块(3)接收在所述凹槽中并且依靠粘合连接件(27)紧固至所述传热部件(4)。

Description

用于尤其机动车辆的电池温控的温度控制设备
技术领域
本发明涉及一种用于控制尤其机动车辆的电池温控的温度控制设备，以及具有这种温度控制设备的电池装置。本发明进一步涉及一种具有这种电池装置的机动车辆。
背景技术
用于纯电力驱动的电动车辆以及用于燃料电池驱动的混合车辆以及车辆的可充电电池系统是当前研究的主题。目前，在所述类型的车辆中优选使用锂离子电池，其以高能量密度为特征并且仅有稍微明显的不期望记忆效应。可充电电池可靠供给机动车辆中的消费者电能的能力取决于盛行在电池环境中的热力条件。这是由于电池中发生的电化学过程在供电方面以及还在接受电能方面(在再充电的意义上)极大地取决于电池的操作温度。各种锂离子电池系统的调查已经表明，例如，低于临界温度(例如约0℃的区域中)时，电池可获得的电能量密度相比于更高操作温度极大地减小。此外，低于临界温度时在充电期间会破坏锂电池。
结果，提供热力良好限定的环境条件对机动车辆中的所述电池的效率和抗干涉操作具有相当的重要性。关于在操作机动车辆中在正常操作条件下发生的相当大温度波动，这意味着这些波动必须被热联接于电池的合适的温度控制设备所补偿，以将电池的环境温度以及因此还将电池本身的温度保持在预定温度区间内。一方面，如果后者呈现一个低于许可温度范围的值，那么这种设备必须能够增加电池的周围环境的环境温度。另一方面，如果后者向上超过温度区间，还必须提供降低环境温度的可能性。
发明内容
本发明基于的问题是提供一种用于电池温控的温度控制设备，其特征为与要加热或者冷却的电池有效的热联接。
根据本发明的所述问题通过独立权利要求的主题解决。优选实施例是从属权利要求的主题。
因此，本发明的基本构想是用于电池的温度控制设备装备有电加热模块，电加热模块被预制备或者预组装为一个结构单元并且随后粘合进存在于传热部件中的凹槽。这允许将电加热模块尤其简单的、优选机械组装在传热部件上。对本发明来说重要的是，电加热模块和传热部件之间的粘合连接件使得加热模块稳定的机械固定在传热部件中，此外，其以成本有效的方式生产。此外，使用合适的粘合剂，特别是硅胶粘合层，涉及电加热模块与传热部件的高效热接触，因此高效热接触要被温度控制的电池。因此传热部分功能为加热模块和要被温度控制的电池之间的高效热界面。此外，传热部件充当要被温控的电池以及能够被冷却剂流经的冷却设备之间的热界面。在将电加热模块安装在传热部件中之后，将冷却设备安装在传热部件上。
根据本发明的温度控制设备包括：冷却设备，其能够被冷却剂流经，用于冷却电池；电加热模块，其用于加热电池；以及传热部件，其用于将冷却设备和电加热模块热联接至要进行温度控制的电池。根据本发明，至少一个凹槽存在于传热部件中，加热模块接收在所述凹槽中并且依靠粘合连接件紧固至传热部件。
在优选实施例中，凹槽布置在传热部件的第一侧，尤其上侧或者下侧。接收在凹槽中的加热模块终止于与第一侧齐平。这意味着所述第一侧构建成大致扁平。因此冷却设备能够以平面的方式搁置成靠着传热部件的第一侧，这引起改善冷却设备与传热部件的热接触。
在有利的另一发展中，传热部件的与第一侧相反的第二侧，尤其下侧或者上侧，构建成大致扁平，用于平面邻接在要进行温度控制的电池上。以该方式，能够实现要进行温度控制的电池与温度控制设备的良好热联接，并且能够保持需要的安装空间较小。
在另一优选实施例中，加热模块包括承载部分，其以网格状方式构建，具有至少两个接收元件，电加热设备分别布置于接收元件中。这种承载部分允许电加热模块装备有两个或多个能够预安装在承载部分上的加热设备。该措施在很大程度上简化了温度控制设备的组装。
特别方便地，相应的加热设备能够插入存在于接收元件中的孔口中并且能够粘合至承载部分。关于电加热设备以及承载部分的制造技术，这允许特别有利的预组装至电加热模块，然后电加热模块能够作为一个结构单元插入存在于传热部件中的凹槽。
在有利进一步发展中，承载部分具有至少两个纵向支柱和至少两个横向支柱，横向支柱相对于纵向支柱横向延伸，尤其成直角，并且将它们彼此连接。在该变型中，至少两个接收元件由承载部分的纵向或者横向支柱形成。特别优选地，纵向以及横向支柱一体地形成至彼此，使得能够取消各纵向以及横向支柱单独至承载部分的安装。
尤其方便地，至少一个加热设备能够构建成纵向形状并且沿着横向支柱或者纵向支柱具有纵向侧，纵向侧的长度是横向侧的长度的至少五倍，优选至少十倍，最优选地至少20倍，该横向侧横向延伸至横向或者纵向支柱。
为了降低结构空间要求，推荐的是，电加热设备实现为扁平构造。为此，建议的是，加热设备的外尺寸定尺寸为使得沿垂直于由纵向侧限定的纵向方向以及还垂直于由横向侧限定的横向方向的方向，加热设备具有的总体高度最多是纵向侧的长度的十分之一。优选的变型是，总体高度最多是纵向侧的长度的二十分之一。
在进一步优选实施例中，承载部分具有第一和第二导电路径，用于电连接所述电加热模块与电能量源的正极或负极。两个导电路径被电绝缘材料制成的盖件至少局部围绕。优选地，电绝缘材料是塑料。承载部分的两个导电路径电接触电加热设备的区域能够保持从盖件免除。在该变型中，承载部分不仅用于接收电加热元件，而且提供了电加热设备操作所需的与外部电能量源的电连接。在该变型中能够省略电加热设备的昂贵的单独的电气布线。
尤其方便地，具有插头元件的电连接件构建在横向或者纵向支柱之一上。在该实施例中，能够省略提供单独的电连接件，这涉及显著的额外制造成本。电连接件还能够构建为支柱的方式，尤其纵向或者横向支柱。电连接件能够一体地形成在包括纵向以及横向支柱的承载部分上。电连接件能够从承载部分的一个纵向或者横向支柱向外突出。依靠电连接件，两个导电路径能够连接电能量源的正极或负极。
为了加热设备与两个导电路径的电连接，每个加热设备具有上和下导电接触板，用于加热设备与电能量源的电接触。在两个接触板之间，至少两个PTC加热元件间隔布置并且邻近彼此。作为PTC加热元件的替换，还能够使用其他合适的加热元件。在该变型中，上接触板用作产生PTC加热元件和第一导电路径之间的电连接，下接触板用于产生PTC加热元件和上导电路径之间的电连接，或者反之亦然。
在另一优选实施例中，电绝缘材料制成的电绝缘件布置于传热部中的凹槽中，以夹层状方式位于传热部和相应的电加热设备之间。以该方式，能够防止导电下接触板和传热部件之间不期望的电气短路，传热部件典型地由导电材料、优选金属制成。
进一步优选实施例中，电绝缘件构建为陶瓷板，作为绝缘层尤其简单的生产，因此关联尤其低的制造成本。为了以板形式构造，还能够使用其他合适的材料，尤其合适的塑料。
尤其方便地，电绝缘件能够依靠粘合连接件紧固在加热设备的下接触板上和/或传热部上。特别优选地，电绝缘件构建为陶瓷板，粘合至传热部件中存在的凹槽中。这种粘合连接能够以技术上简单的方式实现，并且允许电绝缘件稳定的固定在传热部件上。
在进一步优选实施例中，保护层至少存在于传热单元的第一侧的一定区域。该保护层覆盖被接收在凹槽中的电加热模块。以该方式，电加热模块能够有效地保护免受污染以及湿度。
特别优选地，保护层形成为凝胶状方式。例如，能够使用介电韧性(tough)凝胶。这种凝胶能够在组装温度控制设备期间以简单的方式施加在第一侧上。
在进一步优选实施例中，传热部由金属组成或者包括金属。金属的传热部件易于处理，尤其使得凹槽能够以简单的方式引入到传热部件。此外，金属具有高传热性，这允许高程度的热联接传热部件与要进行温度控制的电池。
本发明进一步涉及用于机动车辆的电池装置。电池装置具有电池，其包括电池壳体，尤其锂离子电池。先前提出的温度控制设备联接该电池。为了这种热联接的目的，电池壳体以平面的方式搁置成靠着温度控制设备的传热部件。
最后，本发明包括机动车辆，其具有至少一个这种电池装置。
本发明的进一步重要的特征及优势将见于从属权利要求、附图以及借助于附图的附图说明。
应该理解的是，以上提到的以及将在以下进一步详细解释的特征能够不仅以示出的组合使用，而且以其他组合或者单独使用，这并不超出本发明的范围。
附图说明
本发明的优选示范实施例图示于附图并且在以下说明中进一步详细解释，其中，相同附图标记指代相同或者类似或者功能相同的部件。
分别图形地示出了：
图1是根据本发明的温度控制设备的例子，
图2的分解图是图1的温度控制设备的立体图，不带冷却设备，
图3是处于安装状态的图2的温度控制设备，
图4是加热模块的加热设备的截面图。
具体实施方式
图1以粗略图示出了根据本发明的用于电池5温控的温度控制设备1的结构，电池5具有电池壳体9。温度控制设备1和电池5一起形成电池装置25。温度控制设备1具有：用于冷却电池5的冷却设备2、用于加热电池5的电加热模块3以及传热部件4，传热部件4用于将冷却设备2和电加热模块3热联接至要进行温度控制的电池5。传热部件4优选由金属组成或者包括金属。在变型中，还能够使用具有高传热性的另一合适材料用于传热部件4。凹槽6存在于传热部件4中，电加热模块3接收在该凹槽6中并且依靠粘合连接件27紧固至传热部件4。凹槽6存在于传热部件4的第一侧7上，其在该例子中相对于温度控制设备的使用位置而言是传热部件4的上侧。在图中未示出的变型中，第一侧7能够是传热部件4的下侧。电加热模块3接收在凹槽6中。
根据图1，在图1的例子中，第二侧8与第一侧7相反，是传热部件4的下侧，构建成大致扁平，使得要进行温度控制的电池5的电池壳体9能够以平面的方式搁置成靠着传热部件4的第二侧8。以该方式，能够实现电池5和传热部件4之间的高度热联接。冷却设备2构建为用于流过冷却剂。为此，其能够具有合适的导管结构，附图中未图示进一步的细节。这种导管结构能够依靠适当构造的管状主体实现并且能够具有一个或多个分配器、集合器、偏转器以及集合器，依靠这些器件能够将冷却剂分布至管状主体，在流过之后偏转，之后再次流过，从管状主体再次被收集以用于流出温度控制设备。
图2和图3图示了图1的温度控制设备1的立体图，不带冷却设备2。图2示出了温度控制设备，用分解图更好地体现其结构。如图3示出的，接收在凹槽6中的加热模块3终止于与第一侧7齐平，使得图1图示的冷却设备2能够以平面的方式搁置靠着传热部件4的第一侧7。这导致冷却设备2和传热部件4之间的高度联接。
根据图2和图3，加热模块3包括承载部分10，承载部分10尤其构建为网状方式，其优选构建为网状方式。在图2和图3的例子中，承载部分10具有两个纵向支柱11以及三个横向支柱12，三个横向支柱12横向于纵向支柱11以及两个相邻纵向支柱11彼此连接。在该例子的变型中，所存在的纵向支柱11的数量以及还存在的横向支柱12的数量能够改变。每个横向支柱12构建为接收元件24，用于接收加热模块3的电加热设备13。电加热设备13能够构建为PTC加热元件16，或者能够包括若干PTC加热元件16，并且构建为板状方式，这利于实现扁平构造的温度控制设备1。
如图2的分解图清楚地展示的，在图2和图3的方案的例子中，存在的三个电加热设备13插入横向支柱12中存在的相应孔口14中。这使得电加热设备13良好地热接触传热部件4。
图4以图表方式图示出电加热设备13的结构，电加热模块3安装在传热部件4中。从图4能够看出，电加热设备13具有下导电接触板15a和上导电接触板15b，用于加热设备13与电能量源的电接触。PTC加热元件16能够以夹层状方式布置并且彼此相邻的间隔布置在两个接触板15a、15b之间。
根据图2，承载部分10具有第一导电路径17a和第二导电路径17b，用于电加热模块3与电能量源的正极或负极的电连接。两个导电路径17a、17b在图2仅用虚线示意地示出，并且能够实现为柔性电线或者刚性电棒的方式，由导电材料、优选金属制成。承载部分10在区段中具有盖件18，盖件18由电绝缘材料、尤其塑料制成，其环绕两个导电路径17a、17b，用于相对于环境的电绝缘。“在区段中”在此处意味着，两个导电路径在单个的区域中暴露，即未被塑料的盖件18所围绕。这些区域用作两个导电路径17a、17b与下或者上接触板15a、15b的电接触，因此与电加热设备13的PTC加热元件16电接触。所述区域在图2由附图标记19a或者19b指代。
如图2清楚地展示的，电连接件20用插头元件21构建在三个横向支柱12之一上，在一变型中，其还能够是在纵向支柱11上。依靠电连接件20，两个导电路径17a、17b能够与电能量源的正极或负极进行电连接。
为了防止下电接触板15a、PTC加热元件16和传热部件4之间的电气短路，电绝缘材料制成的电绝缘件布置在传热部件4中存在的凹槽6中，以夹层状方式在传热部件4和加热设备13的相应下接触板15a之间。
如示出的，图2示出的三个电绝缘件22能够构建为陶瓷板，或者其他可替换地，其能够构建为绝缘层。在附图的例子中，电绝缘件22粘合至凹槽6，即依靠粘合连接件27(参见图1和4)紧固在传热部件4上。
但是，保护层23示意地示出在图3中，其存在于传热单元4的第一侧7的一些区域中，该保护层覆盖被接收在凹槽6中的加热模块3，用于保护其不受湿气影响。保护层23优选形成为凝胶状方式。
术语传热部件4的“上侧”以及“下侧”和“下接触板15a”以及“上接触板15b”指代例如在机动车辆中使用温度控制设备1时使用的可能位置。清楚的是，温度控制设备1还能够布置于不同的方位，例如，使得此处指代的部件“下接触板15a”还能够布置在机动车辆中上接触板15b下方。当然，也不排除横向安装位置。

Claims (17)

1.一种用于电池(5)温控的温度控制设备(1)，
-具有用于冷却所述电池的冷却剂能够流过的冷却设备(2)，具有用于加热所述电池(5)的电加热模块(3)，具有用于将所述冷却设备(2)和所述电加热模块(3)热联接至要进行温度控制的电池的传热部件(4)，
-其中，在所述传热部件(4)中存在凹槽(6)，所述电加热模块(3)接收在所述凹槽中并且依靠粘合连接件(27)紧固至所述传热部件(4)。
2.根据权利要求1所述的温度控制设备，其特征在于，
所述凹槽(6)布置在所述传热部件(4)的第一侧(7)，尤其上侧或者下侧，接收在所述凹槽(6)中的所述电加热模块(3)终止于与所述第一侧(7)齐平，其中，所述冷却设备(2)以平面的方式搁置成靠着所述传热部件(4)的所述第一侧(7)。
3.根据权利要求2所述的温度控制设备，其特征在于，
所述传热部件(4)的与所述第一侧(7)相反的第二侧(8)、尤其下侧或者上侧构建成大致扁平以用于平面地邻接要进行温度控制的所述电池(5)。
4.根据前述任一权利要求所述的温度控制设备，其特征在于，
所述电加热模块(3)包括承载部分(10)，所述承载部分(10)构建为网状方式并且具有至少两个接收元件(24)，电加热设备(13)分别布置于所述接收元件(24)中。
5.根据权利要求4所述的温度控制设备，其特征在于，
相应的加热设备(13)插入相应的接收元件(24)中的孔口(14)中并且粘合至所述承载部分。
6.根据权利要求4或5所述的温度控制设备，其特征在于，
所述承载部分(10)具有至少两个纵向支柱(11)和至少两个横向支柱(12)，所述横向支柱(12)横向延伸至所述纵向支柱(11)并且将所述纵向支柱(11)彼此连接，其中，所述至少两个接收元件(24)由所述至少两个纵向和/或横向支柱(11、12)形成。
7.根据权利要求4至6中一项所述的温度控制设备，其特征在于，
所述承载部分(10)具有第一和第二导电路径(17a、17b)，用于电连接所述电加热模块(3)和电能量源的相应正极或负极，其中，两个所述导电路径(17a、17b)至少局部被电绝缘材料、尤其塑料制成的盖件(18)所围绕。
8.根据权利要求6或7所述的温度控制设备，其特征在于，
在所述横向或者纵向支柱(11、12)之一上构建具有插头元件(21)的电连接件(20)，依靠所述电连接件(20)能够将两个所述导电路径(17a、17b)与所述电能量源的正极或负极连接。
9.根据权利要求4至8中一项所述的温度控制设备，其特征在于，
每个电加热设备(13)具有用于所述电加热设备(13)与所述电能量源的电接触的下和上导电接触板(15a、15b)，其中，至少两个PTC加热元件(16)以间隔一距离且彼此邻近的方式布置于所述两个接触板(14a、15b)之间。
10.根据权利要求9所述的温度控制设备，其特征在于，
电绝缘材料制成的电绝缘件(22)布置在所述传热部(4)中的所述凹槽(6)中，以夹层状方式位于所述传热部(4)和相应的电加热设备(13)之间，尤其所述传热部(4)和所述电加热设备(13)的所述下接触板(15a)之间。
11.根据权利要求10所述的温度控制设备，其特征在于，
所述电绝缘件(22)构建为陶瓷板或者绝缘层。
12.根据权利要求10或11所述的温度控制设备，其特征在于，
所述电绝缘件(22)依靠所述粘合连接件(27)紧固在所述电加热设备(13)的下接触板(15a)上和/或传热部(4)上。
13.根据权利要求2至12中一项所述的温度控制设备，其特征在于，
在所述传热单元(4)的第一侧(7)上的至少一定区域存在有保护层(23)，所述保护层(23)覆盖被接收在所述凹槽(6)中的所述电加热模块(3)，用于保护其不受湿气影响。
14.根据权利要求13所述的温度控制设备，其特征在于，
所述保护层(23)形成为凝胶状方式。
15.根据前述任一权利要求所述的温度控制设备，其特征在于，
所述传热部(4)由金属组成或者包括金属。
16.一种用于机动车辆的电池装置(25)，
-具有电池(5)，其具有电池壳体(9)，尤其锂离子电池，
-具有根据前述任一权利要求所述的温度控制设备(1)，其与所述电池(5)热联接，其中，所述电池壳体(9)以平面的方式位于传热部件(4)上，尤其在其第二侧(8)，用于形成所述热联接。
17.一种机动车辆，具有至少一个根据权利要求16所述的电池装置(25)。
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