CN110534671A - 用于机动车的蓄电池系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的蓄电池系统、尤其是至少也部分地设置用于机动车的驱动装置的蓄电池系统(10)。本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于机动车的蓄电池系统(10)，所述蓄电池系统具有布置在所述蓄电池系统中的元件的改善的热学上的并且同时平衡公差的连接。按照本发明的蓄电池系统(10)布置在蓄电池系统壳体中，在所述蓄电池壳体中还布置有至少一个连有蓄电池系统壳体的单体模块(16)和至少一个用于所述单体模块(16)的冷却系统(22)，在所述蓄电池系统壳体中布置有至少一个用作空隙填充结构(12)的间隔织物(14)，所述间隔织物具有金属元素和/或碳纤维。

Description

用于机动车的蓄电池系统
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的蓄电池系统，尤其涉及一种至少也部分地设置用于机动车的驱动装置的蓄电池系统，所述蓄电池系统布置在蓄电池系统壳体中，在所述蓄电池系统壳体中还布置有至少一个连有蓄电池系统壳体的单体模块和至少一个用于所述单体模块的冷却系统。这种蓄电池系统在实际中通常具有至少12kW的额定功率(持续功率)和/或放出至少40A的电流强度。这种蓄电池系统(彼此无关地或互为补充地)通常由多个相互连接的单体模块构成。每个单体模块在此具有至少8kg、至少18kg、至少20kg、至少25kg或者至少30kg的重量。按照本发明的由多个这种单体模块构成的蓄电池系统总体上通常具有至少200kg、至少600kg、至少700kg或者至少800kg的重量。按照本发明的蓄电池系统的尺寸在实际中通常是这样的，即单体模块的至少一侧具有至少10cm、大部分也具有至少25cm、至少30cm、至少40cm或者至少50cm的长度。这些长度数据通常也适用于至少一个其他的几何尺寸、例如宽度，或者甚至适用于两个其他的尺寸、即宽度和高度。与之相应地，这些数据同样适用于具有至少一个这种单体模块的蓄电池系统。与其他用途的能量存储装置、例如家用设备的能量存储装置相比，按照本发明的蓄电池系统和布置在其中的单体模块因此相对较大并且较重。
背景技术
由专利文献DE 10 2015 114 778 A1已知一种间隔织物，所述间隔织物由具有导电的丝线的扁平的第一织物层、扁平的第二织物层和连接所述织物层的间隔丝线构成。导电的丝线在此具有可导电的涂层。在第一织物层中，相邻的导电的丝线整面地或者在沿着制造方向延伸的导电条带中直接电接触地相互连接。此外，导电的丝线由配设有涂层的塑料的复丝(Multifilamentgarn)构成，所述塑料的复丝具有低于250dtex的细度并且在第一织物层中织有具备至少两个线圈纵行的层，其中，在导电的丝线中，导电的涂层的份额低于50质量百分比(50质量％)。针对该间隔织物的应用的可能性可参考能够加热的装饰件，在所述装饰件中应当使用具有覆盖层的间隔织物区段，所述覆盖层具有导电的丝线。所述覆盖层在此应当布置在配设有导电的丝线的第一织物层上，从而随即在所述第一织物层下方通过间隔丝线和第二织物层确保有利的绝缘效果。在专利文献DE 10 2015 114 778 A1中并未阐述所述间隔织物在用于机动车的蓄电池系统中的其它的应用可能性和尤其是布置方式。
由专利文献DE 10 2012 101 265 A1已知一种具有至少一个存储器单体的能量存储器装置和这种存储器单体的电极材料的体积压缩方法。该能量存储器装置具有至少一个电极装置以及用于补偿所述至少一个电极装置的体积变化的、能够在至少一个方向上可逆地压缩的和/或能够解压缩的体积补偿元件。在此例如涉及了形式为间隔织物的三维的纺织物，其中，建议了导电的纱线的应用和借助这种导电的纱线的通孔的三维的纺织物。所述间隔纺织物的与用于机动车的蓄电池系统相关的布置结构未在该专利文献中公开。
由专利文献EP 1 040 909 A1已知一种使用在层压机(Laminierpressen)中的挤压衬垫，所述挤压衬垫具有两个外层和布置在所述外层之间的、沿着厚度方向具有弹性的衬垫层。所述外侧在此由间隔纺织物的两个层连同与所述层相连的间隔丝线构成，其中，至少一部分间隔丝线设计为导热丝线。
在制造如上述描绘的用于机动车的蓄电池系统和应用在所述蓄电池系统中的单体模块时，首先由于累计的制备公差、尤其是单体模块的额定高度、单体模块底部的平面度的、包围单体模块的壳体的额定厚度的和壳体的连接面相对于单体模块底部的平面度的累计的制备公差而在蓄电池系统的壳体中产生空隙，所述空隙的尺寸是变化的并且在装配前未知。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于机动车的蓄电池系统，所述蓄电池系统具有布置在其中的元件的改善的热学上的并且同时平衡公差的连接。
按照本发明，所述技术问题通过一种用于机动车的蓄电池系统解决，所述蓄电池系统布置在蓄电池系统壳体中，在所述蓄电池系统壳体中还布置有至少一个连有蓄电池系统壳体的单体模块和至少一个用于所述单体模块的冷却系统，其中，在所述蓄电池系统壳体中还布置有至少一个用作空隙填充结构(Gapfiller)的间隔织物，所述间隔织物具有金属元素和/或碳纤维。
按照本发明的蓄电池系统具有的优点在于，所述蓄电池系统尤其是由于用作空隙填充结构(Gapfiller)具有相对较低的重量并且用于实现这种蓄电池系统的附加成本较低。除此之外，在按照本发明的蓄电池系统中在导热性方面产生有利的特性。此外，在装配按照本发明的蓄电池系统时仅需要小的挤压力以确保符合规定的并且有效的功能。如果使用通过纺织工艺由长的、连续的纤维制造的并且具有多个在几何上不同地布置的部分的间隔织物，则可能产生特别的优点。在该方面尤其提出在相应的接头区域中、也即在顶侧和底侧上扁平部分的构造，在接头区域之间的弹性部分的构造以及在接头区域之间的尽可能直接的并且定向的导热连接的构造，从而借助间隔织物建立导热良好的连接。导热良好的连接尤其理解为具有至少3W/mK的导热率的连接。为了实现这一点，间隔织物优选具有由金属构成的纤维和/或相应的金属丝。备选地或者补充地可以使用碳纤维或者纺织的空心纤维结构(空心金属纤维织物，英文作：hollow metal fiber fabrics)。
关于在按照本发明的蓄电池系统中使用间隔织物的前述在功能方面的优点尤其提出以下对间隔织物的使用：
a)间隔织物直接位于蓄电池系统壳体的壁和至少一个冷却系统之间，
b)间隔织物直接位于蓄电池系统壳体和介于蓄电池壳体与至少一个冷却系统之间布置的传热板之间和/或
c)间隔织物直接与蓄电池系统元件的布置在蓄电池壳体中的、待冷却的电导体接触。
在按照本发明的蓄电池系统在所述的按照a)、b)、c)的使用位置中通常必须补偿最大的构件公差，因此能够通过间隔织物特别有效地并且在功能上有利地实现并且实施该公差补偿。蓄电池系统元件尤其可以是所谓的蓄电池连接箱，所述蓄电池连接箱包含功率电子器件和其它电气部件并且通常与多个单体模块一起布置在蓄电池系统壳体中。
在按照本发明的蓄电池系统的一种实际的实施方式中，间隔织物由扁平的第一织物层、扁平的第二织物层和连接所述织物层的间隔丝线构成，其中，通过金属元素和/或碳纤维建立扁平的第一织物层和扁平的第二织物层之间直接的导热的接触。对此尤其提出的是，所述接触应当到达第一织物层和第二织物层的相应的外侧，以便能够尽可能地在间隔织物和蓄电池系统的从外侧连接的元件之间建立直接的连接。
如果扁平的第一织物层的外表面和/或扁平的第二织物层的外表面具有至少百分之5的金属元素和/或碳纤维的面积比例或者说面积份额，则能够通过相应的间隔织物在按照本发明的蓄电池系统中的应用实现与现有技术中已知的空隙填充结构相比更有利的热学效果。上述外表面优选具有至少百分之10、至少百分之20、至少百分之25或者甚至至少百分之50的面积份额。上述面积份额尤其是就朝向外部的、用作其他元件的接头区域的表面而言的，所述元件尤其是上述a)、b)、c)三点中提到的元件。
在按照本发明的蓄电池系统的另一种实际的实施方式中，间隔织物具有空心纤维结构。之前已经阐述了与之相关的优点。
在与按照本发明的蓄电池系统的连接最初的实验中表明，具有0.5mm至10mm之间的高度的间隔织物是特别适宜的。间隔织物进一步优选地设置具有0.5mm至6mm的高度、并且特别优选地0.5至4mm的高度。
可以特别简便并且成本低廉地提高按照本发明的蓄电池系统中的间隔织物的导热性，即间隔织物完全地或者局部地配设有金属的涂层。这种涂层尤其可以蒸镀或者以其它适宜的方式方法施加在间隔织物上。与之相关地尤其提出的可能性是，使用金属元素和/或碳纤维作为间隔织物的间隔丝线，并且随即在扁平的第一织物层和/或扁平的第二织物层上这样施加金属的涂层，使得在相应的间隔丝线和第一织物层以及第二织物层之间建立直接的连接。
在另一种实际的实施方式中，间隔织物完全地或者部分地配设有包络结构。这种包络结构尤其理解为由弯曲弹性的膜材料构成的膜状包络结构。对此尤其提出金属膜和/或塑料膜的使用。与之相关地特别优选的又是导热地设计的、尤其是具有至少3W/mK的导热率的膜。然而备选地或者补充地也可以使用起绝缘作用的包络结构，以便阻止经由间隔织物的电传导性。
也可以由此正面地影响按照本发明的蓄电池系统的间隔织物的导热性，即间隔织物的丝线至少局部地被金属的或者碳基的添加元件包绕，这与所述丝线是第一织物层的丝线、第二织物层的丝线或者是间隔丝线无关。对此尤其提出条带状的元件的使用，所述条带状的元件螺旋形地包绕间隔织物的丝线并且由此实现与相邻的元件的大面积的接触。
最后应当指出的是，间隔织物和/或完全地或者局部地包围所述间隔织物的包络结构可以配设附着性的涂层。这种附着性的涂层优选也是导热的，其中，导热的涂层在此尤其理解为具有至少1W/mK的导热率。这种附着性的涂层一方面可以用于将罩壳与可选的包络结构连接。在这种情况下，附着性的涂层在包络结构的内侧设置在包络结构和间隔织物之间。然而备选地或者补充地也可以将附着性的涂层布置在包络结构的外侧，以便形成间隔织物在其它元件上的附着，并且由此改善间隔织物和相邻的元件之间的接触，并且尤其在与其它的元件之间的距离变化时保持接触。
出于完整性再次提出，包络结构和附着性的涂层可以设置为完全包围间隔织物或者仅局部地在一些区域中包围间隔织物，在所述区域中包络结构和附着性的涂层带来有利的效果。对此尤其指出的可能性是，借助包络结构产生电绝缘的效果，以便阻止经由间隔织物的电传导性。
附图说明
以下与附图相关地阐述本发明的其它实际的实施方式。在附图中：
图1示出了第一实施方式中的蓄电池系统的示意性的视图；
图2示出了第二实施方式中的蓄电池系统的示意性的视图；
图3示出了在按照本发明的蓄电池系统中使用的间隔织物的示意性的视图；
图4示出了在按照本发明的蓄电池系统中使用的间隔织物的局部的示意性的视图；
图5示出了按照本发明的蓄电池系统的间隔织物的丝线，所述蓄电池系统具有由平面的金属带构成的包覆结构；
图6在分解视图中示出了蓄电池系统的用作蓄电池系统元件的蓄电池连接箱，所述蓄电池连接箱具有用作空隙填充结构的间隔织物；
图7示出了剖切图6所示的安装有间隔织物的蓄电池连接箱得到的示例性的剖视图。
具体实施方式
图1和图2中示出了按照本发明的蓄电池系统10的两种不同的实施方式，其中，在图1和图2以及所有其他附图中针对相同的或者至少功能相同的元件使用相同的附图标记。
在按照图1的实施方式中，仅示例性地示出的、用作空隙填充结构12的间隔织物14布置在由一个或者多个单体模块16组成的单体模块接触面18和相邻地布置的冷却系统22的冷却系统接触面20之间。
在图2所示的第二实施方式中，在一个或者多个单体模块16的单体模块接触面18和导热板26的第一导热板接触面24之间设置有空隙填充结构12。除此之外，在导热板26的第二导热板接触面28和冷却系统22的冷却系统接触面20之间设置有另一个用作空隙填充结构12的间隔织物14。
图3示例性地示出了间隔织物14，所述间隔织物14可以选择性地配设包络结构30。包络结构30可以如图2所示仅局部地或者完全地包络间隔织物14地构造。此外，如图3所表明的，可以选择性地在间隔织物14和可选的包络结构30之间设置附着性的层32。除此之外可以备选地或者补充地在可选的包络结构30外侧设置附着性的涂层32。
图4示意性地示出了间隔织物14的局部的构造。所述间隔织物14由扁平的第一织物层34、扁平的第二织物层36和连接所述织物层34、36的间隔丝线38构成。从图4明显看出的是，间隔丝线38沿着不同的方向横向于扁平的第一织物层34和第二织物层36的延伸方向延伸。扁平的第一织物层34和扁平的第二织物层36在所示的实施方式中相互平行地布置。间隔丝线38也可以与图4所示不同地、弧形地布置。
从图4中还能明显看出，一方面既在扁平的第一织物层34中也在第二明面的织物层36中设置有线圈，并且此外还在各个单独的线圈40之间设置有附加地延伸的连接丝线42。
优选至少间隔丝线38由导热性良好的、尤其是具有至少30W/mK的导热率的材料制造或者配设有相应的导热的涂层。第一织物层34的丝线44、第二织物层36的丝线46和/或连接丝线42也可以选择性地由相应的导热的材料构成或者配设有这种涂层。
图5示例性地示出了形式为复丝的丝线48，所述丝线48被金属条带50螺旋形地包络。如图5所示，由此沿复丝48的任意方向产生了至少50％由金属条带50构成的外表面。这种丝线48可以有利地用作第一织物层34的丝线44、第二织物层36的丝线46和/或间隔丝线38。特别优选的是用作间隔丝线38以及用作第一织物层34和第二织物层36中的丝线。
如果如图4所示的间隔织物14仅由导热的间隔丝线38构成，则可能有利的是，相应的朝向外部的表面、即第一织物层34的外表面52和第二织物层36的外表面54完全地或者局部地配设有导热的涂层。
图6示出了所谓的蓄电池连接箱56，所述蓄电池连接箱56作为蓄电池系统元件58可以是蓄电池系统壳体中的蓄电池系统10的部分。在蓄电池连接箱56中尤其安装有电功率模块、保险元件以及其它电子部件。其中也包括五个可以视为电导体的62的导电的元件60a、60b、60c、60d、60e。如图6所示，间隔织物14可以有利地置入按照本发明的蓄电池系统10中，方式是与一个或者多个这种电导体62直接接触地布置间隔织物14。与之相关的特别有利的是，至少间隔织物14的与电导体62直接接触的区域配设有电绝缘的涂层或者绝缘膜64。图7中对此示例性地示出了具有第一织物层34和第二织物层36的间隔织物14，其中，第二织物层36的外侧的表面54局部地配设有附着性的涂层32，以便将第二织物层36的外表面与绝缘膜64连接。间隔织物14可以作为蓄电池连接箱56的顶侧的连接元件使用，或者作为蓄电池连接箱56的未示出的顶侧盖和电导体62之间的空隙填充结构12，以便改善向未示出的冷却系统的热传导。
本发明的在本说明书、附图以及权利要求书中公开的特征既可以单独地也可以任意结合地对本发明在其不同的实施方式中的实现具有重要意义。本发明可以在权利要求书的范围中并且在考虑到本领域技术人员的认知的情况下进行变型。
附图标记清单
10 蓄电池系统
12 空隙填充结构
14 间隔织物
16 单体模块
18 单体模块接触面
20 冷却系统接触面
22 冷却系统
24 第一导热板接触面
26 导热板
28 第二导热板接触面
30 包络结构
32 附着性的层/涂层
34 扁平的第一织物层
36 扁平的第二织物层
38 间隔面
40 网孔
42 连接丝线
44 (第一织物层34的)丝线
46 (第二织物层34的)丝线
48 丝线或者复丝
50 金属带
52 第一织物层34的外表面
54 第二织物层36的外表面
56 蓄电池连接箱
58 蓄电池元件
60 导电的元件
62 电导体
64 绝缘膜

Claims (10)

1.一种用于机动车的蓄电池系统，所述蓄电池系统布置在蓄电池系统壳体中，在所述蓄电池系统壳体中还布置有至少一个连有蓄电池系统壳体的单体模块(16)和至少一个用于所述单体模块(16)的冷却系统(22)，其特征在于，在所述蓄电池系统壳体中还布置有至少一个用作空隙填充结构(12)的间隔织物(14)，所述间隔织物具有金属元素和/或碳纤维。
2.根据前述权利要求所述的蓄电池系统，其特征在于，所述至少一个间隔织物(14)
a)直接布置在蓄电池系统壳体的壁和至少一个冷却系统(22)之间，
b)直接布置在蓄电池系统壳体和介于蓄电池壳体与至少一个冷却系统(22)之间所布置的传热板(26)之间和/或
c)被布置为直接与蓄电池系统元件的布置在蓄电池壳体中的、待冷却的电导体(62)接触。
3.根据前述权利要求之一所述的蓄电池系统，其特征在于，所述间隔织物(14)由扁平的第一织物层(34)、扁平的第二织物层(36)和连接所述织物层(34、36)的间隔丝线(38)构成，其中，通过金属元素和/或碳纤维在扁平的第一织物层(34)和扁平的第二织物层(36)之间建立直接的导热的接触。
4.根据前述权利要求之一所述的蓄电池系统，其特征在于，扁平的第一织物层(34)和/或扁平的第二织物层(36)的外表面(52、54)具有至少5％的金属元素和/或碳纤维的面积份额。
5.根据前述权利要求之一所述的蓄电池系统或者单体模块(16)，其特征在于，所述间隔织物(14)具有空心纤维结构。
6.根据前述权利要求之一所述的蓄电池系统，其特征在于，所述间隔织物(14)具有0.5mm至10mm的高度。
7.根据前述权利要求之一所述的蓄电池系统，其特征在于，所述间隔织物(14)完全地或者局部地配设有金属的涂层(32)。
8.根据前述权利要求之一所述的蓄电池系统，其特征在于，所述间隔织物(14)完全地或者局部地配设有包络结构(30)。
9.根据前述权利要求之一所述的蓄电池系统，其特征在于，间隔织物(14)的丝线(42、44、44、48)至少局部地被金属的或者碳基的添加元件包绕。
10.根据前述权利要求之一所述的蓄电池系统，其特征在于，所述间隔织物(14)和/或完全地或者局部地包围所述间隔织物(14)的包络结构(30)配设有附着性的涂层(32)。
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