CN110121813B - 高压存储器和车辆 - Google Patents

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Abstract

一种高压存储器具有多个电池模块，所述电池模块分别具有至少两个电池单体和一个构成为冷却板的冷却模块，冷却板在其内部设有流动通道并且被冷却剂或致冷剂穿流并且用于冷却电池单体，冷却板具有第一流体接头(3a、4a)和第二流体接头(3b、4b)，冷却剂或致冷剂经由第一流体接头流入冷却板的流动通道，已被电池模块的电池单体加热的冷却剂或致冷剂经由第二流体接头从冷却板流出。设有第一流体通道，其与配设的第一流体接头处于流体连通并具有不同于圆形的横截面，在第一流体通道的侧旁伸出多个第一连接法兰；和/或设有第二流体通道，其与配设的第二流体接头处于流体连通并具有不同于圆形的横截面，在第二流体通道的侧旁伸出多个第二连接法兰。

Description

高压存储器和车辆
技术领域
本发明涉及一种高压存储器，其尤其是用于车辆。本发明还涉及具有该高压存储器的车辆。
背景技术
具有电动驱动装置或混合驱动装置的车辆需要具有高存储容量和高功率密度的高电压存储器。在高压存储器快速充电或放电时产生显著的发热量，所述发热量需要可靠地导出，以便避免高压存储器的电池单体的损害。为此需要性能良好的冷却装置，其需要集成到高压存储器中并且与电池单体热耦合。
在制造车辆时，可供使用的结构空间需要尽可能有效地利用。这尤其是也适用于高压存储器的构造，即适用于高压存储器的各个电池模块的布置和构造，所述电池模块又由多个电池单体构成，并且这也适用于用于冷却电池单体或电池模块的冷却装置。
原则上成立的是，在存在的结构空间中能够安装的电池模块越多，则车辆的电的续驶里程越大。
通常在高压存储器中使用液冷的冷却装置，因为它们能够实现大的冷却功率。在此，通常每个电池模块配有自己的板形的冷却模块，所述冷却模块尽可能良好导热地与相应的冷却模块的各个电池单体接触。每个冷却模块具有至少一个流体入口和至少一个流体出口，冷却剂或致冷剂经由流体入口流入或经由流体出口流出。在此，通常多个冷却模块连接到一个中央的进流部上，经由所述进流部提供冷的冷却剂或致冷剂。完全类似地，通常多个冷却模块也连接到一个中央的回流通道上，已加热的冷却剂或致冷剂经由所述回流通道导出。
在不同的高压存储器方案中，“中央通道”设置在各个冷却模块之间的区域中，冷的冷却剂或致冷剂经由中央通道输送至多个冷却模块，或者来自多个冷却模块的已加热的冷却剂或致冷剂经由中央通道导出。对于这些中央通道所需的结构空间在此成为可供用于布置电池单体的结构空间的负担。
发明内容
本发明的目的是，实现一种高压存储器，其允许可供使用的结构空间为电池单体更好地利用。
所述目的通过一种高压存储器达到，其具有多个电池模块，所述电池模块分别具有至少两个电池单体并且分别具有一个冷却模块，所述冷却模块构成为冷却板，所述冷却板在其内部设有流动通道并且被冷却剂或致冷剂穿流并且用于冷却电池单体，所述冷却板具有第一流体接头和第二流体接头，冷却剂或致冷剂经由第一流体接头流入冷却板的流动通道，已被电池模块的电池单体加热的冷却剂或致冷剂经由第二流体接头从冷却板流出，其特征在于，设有第一流体通道，所述第一流体通道与配设的第一流体接头处于流体连通，冷却剂或致冷剂通过第一流体通道经由配设的第一流体接头供给至相应的冷却板的流动通道，所述第一流体通道具有不同于圆形的横截面，其中，在第一流体通道的侧旁伸出多个第一连接法兰，每个第一连接法兰与其中一个第一流体接头处于连通；和/或设有第二流体通道，所述第二流体通道与配设的第二流体接头处于流体连通，已被电池模块的电池单体加热的冷却剂或致冷剂从相应的冷却板经由配设的第二流体接头通过第二流体通道导出，所述第二流体通道具有不同于圆形的横截面，其中，在第二流体通道的侧旁伸出多个第二连接法兰，每个第二连接法兰与其中一个第二流体接头处于连通。
所述目的还通过一种车辆达到，所述车辆包括根据本发明的高压存储器。
本发明的出发点是一种高压存储器，其具有至少一个电池模块(优选具有多个电池模块)。所述至少一个电池模块具有至少两个电池单体。优选地，电池模块具有多于两个的相继地设置的电池单体。电池模块还具有冷却模块，所述冷却模块由冷却剂或致冷剂穿流并且用于冷却电池模块的各个电池单体。
冷却模块具有用于冷却剂或致冷剂的第一流体接头。第一流体接头可以是入流接头或者出流接头，冷却剂或致冷剂经由入流接头流入到冷却模块中或者经由出流接头从冷却模块流出。
本发明的一个主要构思在于，设有第一(中央的)流体通道，其与第一流体接头处于流体连通。如果第一流体接头是入流接头，那么第一流体通道是一个流体通道，冷的冷却剂或致冷剂经由该流体通道输入。如果第一流体接头是出流接头，那么与之相应地，第一流体通道是一个流体通道，被电池模块的电池单体加热的冷却剂或致冷剂经由该流体通道导出。
本发明的一个基本构思在于，第一流体通道具有不同于圆形的横截面。如果对于安装第一流体通道仅仅相对窄但是宽的缝隙可供使用，那么通过不同于圆形的横截面可以输入或者导出足够高的体积流量。
按照本发明的一种进一步方案，冷却模块具有第二流体接头，冷却剂或致冷剂经由该第二流体接头从冷却模块流出。优选地，第二流体接头与第二流体通道处于流动连通，第二流体通道同样具有不同于圆形的横截面。因此，第二流体通道在局促的结构空间状况时也能被良好地安装。
在第一流体通道和/或第二流体通道的布置方面，有不同的可能性。原则上可以考虑，具有不同于圆形的流动横截面的第一流体通道和/或第二流体通道设置在高压存储器的两个电池模块之间的区域中，与此类似的布置由常规的高压存储器方案已知，其中，在各个电池模块之间的区域中设置具有圆形流动横截面的冷却通道。
但是优选可以规定，第一流体通道和/或第二流体通道设置在电池单体的背离冷却模块的一侧上。如果例如电池模块的冷却模块设置在高压存储器的下部区域中并且电池模块的电池单体设置在冷却模块上，那么第一流体通道和/或第二流体通道可以设置在处于电池单体上方的区域中。上面提及的特征“在电池单体的背离冷却模块的一侧上”应宽泛地解释，并且不必然地意味着，冷却模块需要延伸直至设置有第一流体通道和/或第二流体通道的区域中。借此完全一般性地表示，第一流体通道和/或第二流体通道与冷却模块至少间隔开了电池单体的尺寸(例如高度)。
取而代之也可以规定，第一流体通道和/或第二流体通道设置在冷却模块的背离电池单体的一侧上。第一流体通道和/或第二流体通道的距离在该方案中基本上等于冷却模块的“厚度”。
因此刚刚提及的两种方案的特点在于，第一流体通道和/或第二流体通道不设置在高压存储器的两个电池模块之间的区域中，而是设置在例如处于电池模块上方或下方的区域中。这具有如下优点：可以减小在两个电池模块之间的距离，即电池模块可以较大地构成(例如在更宽的意义上构成)，或者可能甚至可以设置每个电池模块有更多电池单体，这总体上有利于配备有这种高压存储器的车辆的续驶里程。
如已经提及的，第一流体通道和/或第二流体通道的横截面基本上可以是矩形横截面。但是这种流体通道的侧表面在此不需要精确地定义直角。不言而喻，侧表面在它们的过渡区域中可以倒圆地构成。这种流体通道可以非常廉价地制造为挤压型材。
按照本发明的一种进一步方案规定，第一流体通道和/或第二流体通道的横截面的高度小于第一流体通道和/或第二流体通道的横截面的宽度，所述高度在一个与电池单体在冷却模块上的支承面垂直的方向上测量，所述宽度在一个与该方向垂直的方向上测量。这种流体通道也可以称为扁管。
与在常规的电池模块中类似地可以规定，每个电池模块具有两个所谓的“压板”。第一压板设置在电池模块的第一个电池单体的上方。第二压板设置在电池模块的最后一个电池单体的下方。各个电池单体夹紧在两个压板之间。在此可以规定，两个压板通过拉力元件相互夹紧，这些拉力元件在通过电池单体构成的单体堆叠的侧旁沿着单体堆叠延伸。
按照本发明的一种进一步方案，第一流体通道和/或第二流体通道不直接与第一流体接头和/或第二流体接头处于连通。在第一流体通道与冷却模块的第一流体接头之间可以设置第一连接通道。与之相应地，在第二流体通道与冷却模块的第二流体接头之间可以设置第二连接通道。
第一连接通道和/或第二连接通道可以直接地通过设置在电池模块的其中一个压板中的通道构成。在这种情况下，冷却剂或致冷剂直接地在设置于其中一个压板中的通道中流动。
取而代之可以规定，在电池模块的其中一个压板中设置连续的凹部，在所述凹部中设置单独的管路区段，所述管路区段构成连接通道。连接通道例如可以是软管，该软管安装到一个设置于电池模块的其中一个压板中的通路中。
按本发明的一种进一步方案，高压存储器具有多个电池模块，所述电池模块分别具有一个冷却模块，所述冷却模块具有配设的第一流体接头，每个第一流体接头与第一流体通道处于连通并且被第一流体通道供给冷的冷却剂或致冷剂。
在此可以规定，在第一流体通道的侧旁伸出多个第一连接法兰，每个第一连接法兰与其中一个第一流体接头处于连通。第一流体通道因此构成中央的入流通道，各个电池模块的各个冷却模块经由该入流通道被供给冷的冷却剂或致冷剂。
完全类似地可以规定，设置有中央的第二流体通道，该第二流体通道与各电池模块的冷却模块的第二流体接头处于连通，由各个电池模块的电池单体加热的冷却剂或致冷剂从第二流体接头流入到中央的第二流体通道(中央的出流通道)中。
在该流体通道的侧旁可以伸出多个第二连接法兰，每个第二连接法兰优选地与各个电池模块的冷却模块的其中一个第二流体接头处于连通。
按照本发明的一种进一步方案，高压存储器的所有的电池模块或者至少一部分电池模块成对地设置，其中，多对电池模块在一列中相继地设置。中央的第一或第二流体通道或者也许甚至这两个中央的流体通道可以设置在一个在电池模块之间的区域中。在第一流体通道和/或第二流体通道与电池模块的冷却模块的第一和/或第二流体接头之间的“连通”于是在第一流体通道和/或第二流体通道侧旁分支。
第一流体通道和/或第二流体通道例如可以由轻金属材料例如铝合金制成。备选地，当然也可以考虑其他的合适的金属或非金属的材料，尤其是也可以考虑塑料。
附图说明
下面结合附图更详细地解释本发明。其中：
图1a、1b显示常规的高压存储器方案；
图2显示按本发明的高压存储器方案的示意图；
图3显示按本发明的一种具体实施方式的透视图；并且
图4显示按本发明的具有多个成对设置的电池模块的高压存储器。
具体实施方式
图1(常规的电池模块组件)显示一个在此仅仅示意性表示的高压存储器的两个电池模块1、2。电池模块1具有冷却板3，该冷却板在其内部设有流动通道并且被冷却剂或致冷剂穿流。完全类似地，电池模块2也具有冷却板4。在电池模块1、2的冷却板3、4上分别相继地插入地设置多个电池单体5a～5d、6a～6d。
每个冷却板3、4具有第一流体接头3a、4a和第二流体接头3b、4b，冷却剂或致冷剂经由第一流体接头流入，已被电池单体5a～5d、6a～6d加热的冷却剂或致冷剂经由第二流体接头流出。
在两个电池模块1、2之间延伸有(中央的)第一流体通道(入流通道)7和(中央的)第二流体通道(出流通道)8。第一流体通道7经由连接通道9a、9b与第一流体接头3a、4a连接。第二流体接头3b、4b经由连接通道10a、10b与第二流体通道8连接。
如由图1a可见的，其中一些连接通道7、8相互交叉。另外，中央的流体通道7、8需要相对多的结构空间，这给对于安装电池模块可供使用的结构空间带来负担。
图1b显示在图1a中描述的组件的俯视图。根据可供使用的结构空间的不同情况，具有圆形横截面的中央的流体通道要求相对多的结构高度或结构宽度。
图2显示一种高压存储器组件，其同样具有两个电池模块1、2和两对中央的流体通道7a、8a，7b、8b，冷却板3、4经由流体通道被供给冷的冷却剂或致冷剂，已加热的冷却剂或致冷剂经由流体通道流出。在中央的流体通道7a、8a，7b、8b与冷却板3、4的流体接头3a、3b，4a、4b之间的连接管路在此未被描述。与在图1a、1b中描述的方案的主要区别在于，在图1a、1b的方案中，流体通道7、8具有圆形横截面，而在图2所示的组件中，流体通道7a、8a，7b、8b具有矩形横截面，该矩形横截面具有倒圆的棱边或角部。即流体通道7a、8a，7b、8b构成为扁管，其可以在以下情况是有利的：流体通道7a、8a，7b、8b如图2所示地应设置在电池单体5a～5d、6a～6d的“上方”并且在那里仅仅相对小的结构高度可供使用。
图3显示一个电池模块2的透视图，该电池模块具有多个电池单体，其中的电池单体6a～6f是可见的。在第一个电池单体6a的前方并且在最后一个在此未详细地描述的电池单体的后方分别设置一个压板，在此仅仅描述其中的一个前面的压板11。两个压板经由在通过电池单体构成的单体堆叠的侧旁沿着单体堆叠延伸是所谓的拉力带(未描述)相互夹紧。
如由图3可见的，压板11构成为具有多个贯穿通道的空心型材。其中两个贯穿通道12、13用于引导冷却剂或致冷剂。第一流体通道7b经由一个连接通道与电池模块2的在此未更详细地描述的冷却板的流体接头之中的一个连接，该连接通道延伸通过在压板11中设置的贯穿通道13。
第二流体通道8b经由一个连接通道与电池模块2的在此未更详细地描述的冷却板的流体接头之中的另一个连接，该连接通道延伸通过在压板11中设置的贯穿通道12。
取而代之也可以规定，流体通道7b、8b以其连接法兰7b’、8b’直接地与设置在压板11中的贯穿通道12、13处于连通，即冷却剂或致冷剂直接地流动通过在压板11中设置的贯穿通道12、13。
在图3显示的视图中清楚地可见，流体通道7b、8b的宽度B明显大于流体通道7b、8b的高度H(图中大于2倍)，这尤其是适合于以下安装状况，其中，在电池单体上方少的结构空间可供使用。
图4显示一种高压存储器，其具有多个成对设置的电池模块1、2，1a、2a，1b、2b，1c、2c，在每个电池模块中分别描述一个压板11。在各压板11中设置多个贯穿通道。
如已经结合图3解释的，中央的流体通道7b、8b经由多个连接法兰与各电池模块1、1a、1b、1c的每个冷却板连接。
中央的流体通道7a、7b在电池模块上方在相应的电池单体6a的区域中(见图3)延伸。中央的流体通道8a、8b在电池模块上方在电池模块对的彼此朝向的压板之间的区域中延伸。

Claims (12)

1.一种高压存储器，其具有多个电池模块(1、1a～1c，2、2a～2c)，所述电池模块分别具有至少两个电池单体(5a～5d、6a～6d)并且分别具有一个冷却模块，所述冷却模块构成为冷却板(3、4)，所述冷却板在其内部设有流动通道并且被冷却剂或致冷剂穿流并且用于冷却电池单体(5a～5d、6a～6d)，所述冷却板(3、4)具有第一流体接头(3a、4a)和第二流体接头(3b、4b)，冷却剂或致冷剂经由第一流体接头流入冷却板的流动通道，已被电池模块的电池单体加热的冷却剂或致冷剂经由第二流体接头从冷却板流出，其特征在于，
设有第一流体通道，所述第一流体通道与配设的第一流体接头(3a、4a)处于流体连通，冷却剂或致冷剂通过第一流体通道经由配设的第一流体接头(3a、4a)供给至相应的冷却板的流动通道，所述第一流体通道具有不同于圆形的横截面，其中，在第一流体通道的侧旁伸出多个第一连接法兰，每个第一连接法兰与其中一个第一流体接头处于连通；和/或
设有第二流体通道，所述第二流体通道与配设的第二流体接头(3b、4b)处于流体连通，已被电池模块的电池单体加热的冷却剂或致冷剂从相应的冷却板经由配设的第二流体接头(3b、4b)通过第二流体通道导出，所述第二流体通道具有不同于圆形的横截面，其中，在第二流体通道的侧旁伸出多个第二连接法兰，每个第二连接法兰与其中一个第二流体接头处于连通。
2.根据权利要求1所述的高压存储器，其特征在于，第一流体通道和/或第二流体通道设置在电池单体(5a～5d、6a～6d)的背离冷却模块的一侧上。
3.根据权利要求1所述的高压存储器，其特征在于，第一流体通道和/或第二流体通道设置在冷却模块的背离电池单体(5a～5d、6a～6d)的一侧上。
4.根据权利要求1所述的高压存储器，其特征在于，第一流体通道和/或第二流体通道的横截面基本上是矩形横截面。
5.根据权利要求4所述的高压存储器，其特征在于，所述横截面的高度(H)小于所述横截面的宽度(B)，所述高度在一个与电池单体(5a～5d、6a～6d)在冷却模块上的支承面垂直的方向上测量，所述宽度在一个与该方向垂直的方向上测量。
6.根据权利要求1至5之中任一项所述的高压存储器，其特征在于，所述电池模块具有两个压板(11)，所述两个压板通过拉力元件相互夹紧，电池单体(5a～5d、6a～6d)夹紧在这些压板(11)之间。
7.根据权利要求1至5之中任一项所述的高压存储器，其特征在于，所述第一流体通道经由相应的第一连接通道(9a、9b)与配设的第一流体接头(3a、4a)处于连通；和/或所述第二流体通道经由相应的第二连接通道(10a、10b)与配设的第二流体接头(3b、4b)处于连通。
8.根据权利要求7所述的高压存储器，其特征在于，所述电池模块具有两个压板(11)，所述两个压板通过拉力元件相互夹紧，电池单体(5a～5d、6a～6d)夹紧在这些压板(11)之间；并且
所述第一连接通道和/或第二连接通道直接地通过设置在压板(11)中的贯穿通道(12、13)构成，或者通过单独的管路区段构成，所述管路区段设置在一个设置于压板(11)中的贯穿通道(12、13)中。
9.根据权利要求1至5之中任一项所述的高压存储器，其特征在于，所述多个电池模块(1、1a～1c，2、2a～2c)成对地设置，其中，多对电池模块(1、2，1a、2a，1b、2b，1c、2c)在一列中相继地设置，第一流体通道或第二流体通道设置在一个在电池模块之间的区域中。
10.根据权利要求8所述的高压存储器，其特征在于，所述多个电池模块(1、1a～1c，2、2a～2c)成对地设置，其中，多对电池模块(1、2，1a、2a，1b、2b，1c、2c)在一列中相继地设置，两个第一流体通道(7a、7b)在电池模块上方在相应的电池单体的区域中延伸，并且两个第二流体通道(8a、8b)在电池模块上方在电池模块对的彼此朝向的压板之间的区域中延伸。
11.根据权利要求1至5之中任一项所述的高压存储器，其特征在于，第一流体通道和/或第二流体通道由金属或塑料制成。
12.一种车辆，其包括根据权利要求1至11之中任一项所述的高压存储器。
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