CN111418108A - 蓄电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种蓄电池(1)，所述蓄电池具有用于储存电能的至少一个单池(3)和用于使所述单池(3)升温或对所述单池进行调温的至少一个加热装置(2)，所述加热装置具有单层或多层膜(4、9)，所述单层或多层膜具有至少一个加热元件。

Description

蓄电池
技术领域
本发明涉及一种蓄电池，所述蓄电池具有用于储存电能的至少一个单池和用于使所述单池升温或对所述单池进行调温的至少一个加热装置。
背景技术
用于所谓的电动交通工具的可再次充电的电池、亦即蓄电池的使用寿命和效率以及还有安全性此外也取决于运行时的温度。在此成问题的尤其是，借助冷的蓄电池启动机动车，如这通常在冬季启动时出现的那样。出于该原因，已经提出设计方案，其中蓄电池在启动之前被预热，以便能够执行尽可能接近蓄电池的最佳工作温度的所谓的冷启动。即使在蓄电池运行时，调温也可能是必需的。
发明内容
本发明所基于的目的是，提供一种结构上简单的可能性，借助这种可能性能够使蓄电池升温或对所述蓄电池进行调温。
本发明的目的在开头提及的蓄电池中通过如下方式实现：所述加热装置具有至少一个单层或多层膜，所述至少一个单层或多层膜具有至少一个加热元件。
在此有利的是，通过“膜”与“加热元件”的组合能够使所述加热元件更好地贴靠在单池上，因为所述膜能够更简单地补偿单池的公差。因此，所述膜能够在不必采取任何其它措施(例如施加补偿材料)的情况下整面地安放于单池上，由此能够改进从加热元件到单池的热传导。此外，借助所述膜提供了一种用于将加热元件设置在单池上的简单的可能性，使得必要时能够省去对加热元件本身的其他固定。
根据蓄电池的一种实施变型方案可以规定，所述加热元件构成为金属膜或金属化的塑料膜或金属丝或网格。这种加热元件能够简单地设置在膜上或设置在膜中，由此能够实现对加热装置的进一步的结构简化。
也可以规定，所述加热元件设置在单层或多层膜上或设置在单层或多层膜中。因此可能的是，进一步调整每单位时间可传递到单池上的热能，其方式为：必要时利用膜作为延时元件或绝缘元件，或者其方式为：使热能更直接地传递到单池上。结果，因此，对单池的调温能够更简单地适配于相应的单池，使得加热元件类型能够更简单地用于不同的单池类型。此外，借助将加热元件设置在单层或多层膜中，还能够简单地实现对加热元件的保护功能。
根据蓄电池的另一实施变型方案可以规定，所述加热装置是冷却装置的一部分，其中，所述至少一个单层或多层膜至少部分地构成冷却剂通道。借助所述加热元件与冷却装置的组合能够进一步简化结构上的耗费。此外，借此能够将热能馈入冷却液中，由此能够简化在运行时对单池的调温。
为了能够实现使所有单池的尽可能均匀地升温，根据蓄电池的另一实施变型方案可以规定，所述加热元件的面积为冷却装置的基础面积的至少90％。因此，所述加热元件可以设计为相对大面积的。
根据蓄电池的另一实施变型方案可以规定，所述单层或多层膜对于每个单池具有至少一个自身的加热元件，由此能够以简单的方式实现，对每个单池进行个体地检测、使其升温或调温。
但是，根据蓄电池的另一实施变型方案还可以规定，所述多层膜包括至少两个塑料膜，并且至少一个加热元件设置在这两个塑料膜之间。借此能够使所述加热元件更鲁棒地构成，因为能够更好地保护所述加热元件免受周围环境影响。
此外可以规定，所述单层或多层膜具有与加热元件连接的至少一个温度传感器，使得所述加热元件的加热功率根据温度的测量值来调节。因此能够实现将蓄电池更准确地调温到在较窄的温度区间内的温度上。
根据另一改进方案为此可以规定，所述至少一个温度传感器直接贴靠在单池上，由此能够更准确地进行温度测量，并且此外能够对在单池内部的温度变化更迅速地作出反应。
附图说明
为了更好地理解本发明，根据以下附图更详细地阐述本发明。
在此，分别以简化的示意图示出：
图1示出具有加热装置的蓄电池的斜视图；
图2示出不具有加热装置的根据图1的蓄电池的斜视图；
图3示出用于蓄电池的冷却装置的局部；
图4示出加热装置结合蓄电池的冷却装置的局部。
具体实施方式
开始要注意的是，在不同地描述的实施形式中，相同的部件设有相同的附图标记或相同的构件名称，其中，包含在整个说明书中的公开内容能够根据意义转用于具有相同的附图标记或相同的构件名称的相同的部件。在说明书中选择的位置说明，例如上、下、侧面等与直接描述以及示出的附图相关，并且在位置变化的情况下将所述位置说明根据意义转用于新的位置。
在图1和2中，以斜视图示出蓄电池1、亦即可再次充电的电池，其中，图1示出具有加热装置2的蓄电池1，而图2示出不具有加热装置2的蓄电池1。
蓄电池1包括用于电能的多个单池3。在所示出的实例中，存在27个单池3。但是，该数目不应理解为限制性的。
单池3可以构成为长方体形、立方体形、柱形等。
因为用于电动交通工具的这种蓄电池1的基本结构由相关的现有技术中是已知的，所以为了避免重复应参考所述相关的现有技术。
如从两个图1和2的比较中可见，加热装置2设置在蓄电池1的一侧上、尤其是设置在上方。但是也可以规定，加热装置2在蓄电池1的至少两个表面上延伸、例如在上方和侧面并且必要时在下方延伸。替选地或除此之外，加热装置2也可以设置在单池3之间。
优选的是，加热装置2在所有单池3上、尤其在单池3的上侧上延伸(如这从图1中可见的)，从而能够借助仅一个加热装置2使所有单池3升温或对其进行调温。但是原则上也可能的是，在蓄电池1中设有多个加热装置2、例如两个或三个或四个加热装置，使得因此例如将这些单池3划分为两个或三个或四个等加热装置2。
要指出的是，术语“上侧”等涉及蓄电池1的安装位置。
此外还要指出的是，这些单池3可以模块化地构成，使得这些单池也可以由储能器模块来表示。
此外要指出的是，在本说明书中描述了具有多个单池3的蓄电池1。但是，蓄电池1也可以具有仅一个单池3，使得在说明书中的实施方案也可以相应地应用于该实施变型方案。
在所有实施变型方案中，加热装置2包括单层或多层膜4或者由单层或多层膜构成，如这从图3和4中可见的。借助所述膜4，加热装置2贴靠于单池3、尤其直接贴靠于单池。所述贴靠例如在单池3的上侧上进行，如这在上文中所述。由于膜4是柔性的、即不是刚性的，因此所述膜4能够更好地适配于单池3的或在单池3之间的不平坦部。在加热装置2与单池3之间的补偿材料不是必需的。
加热装置2可以在两侧上分别具有单层或多层膜4。但是也可能的是，所述单层或多层膜4仅设置在加热装置2的朝向单池3的一侧上，并且所述膜4与刚性的金属层结合，所述刚性的金属层例如由铝或铝合金制成，所述刚性的金属层也可以形成蓄电池1的盖。
此外，加热装置2可以包括具有至少一个冷却剂通道5的冷却装置，所述至少一个冷却剂通道从至少一个入口6延伸至至少一个出口7。所述至少一个冷却剂通道2可以在该单层或多层膜4内或者在两个单层或多层膜4之间或者在该膜4与金属层之间通过仅将(这些)膜4部分地连接或将该膜4与金属层部分地连接来构成，如这在图4中可见的那样。例如，所述至少一个冷却剂通道5可以通过在构成接片8的情况下(图4)将(这些)膜4粘接或闭合而制成。所述至少一个冷却剂通道5在此在膜4的靠近接片8的非连接的区域中产生。为了将(这些)膜4连接或将该膜4与金属层连接也可以应用其它适合的连接技术。
所述至少一个冷却剂通道5也可以不同地制成。例如，所述金属层可以相应地成形、例如深拉成形。
冷却剂通道5可以弯曲状延伸地设置在加热装置2中，如这从图3中可见的。在图3中的所述至少一个冷却剂通道5的走向的具体视图仅应理解为示例性的。所述至少一个冷却剂通道5的相应优化的走向尤其是取决于所散发的热量、蓄电池1的几何形状等。还可以规定，在加热装置2中构成或设置有多于一个的冷却剂通道5。在这种情况下有利的是，在所述多个冷却剂通道5的上游设置有一个共同的入口6，并且在所述多个冷却剂通道的下游设置有一个共同的出口7，所述入口和出口可以分别构成为集流通道，所述冷却剂通道5从所述集流通道分出，或者这些冷却剂通道通入所述集流通道中。然而也存在下述可能性：每个冷却剂通道5具有其自身的入口6和/或其自身的出口7。
尤其将液体、例如水-乙二醇混合物用作为冷却剂，冷却装置2被所述冷却剂穿流。
根据图4的加热装置2包括膜4和另一单层或多层膜9。所述膜4和所述另外的膜9在连接区域10中相互连接，以在膜4和另外的膜9之间构成至少一个冷却剂通道5。连接区域10沿着所述至少一个冷却剂通道5的纵向延伸部延伸，其中，在连接区域10之间保留未连接的区域，在所述未连接的区域中通过膜4与另外的膜9间隔开距离而构成所述至少一个冷却剂通道5。所述膜4和尤其设置在膜4上方的所述另外的膜9在如下的面积上延伸，该面积优选至少近似、尤其是100％对应于连接区域2的面积(在俯视图中观察)。
所述膜4和所述另外的膜9可以由层压件组成，所述层压件具有第一塑料膜11、12，必要时与其连接的增强层13、14，塑料膜11、12或分别与增强层13和14连接的金属膜15和16，或与增强层13连接的金属化的另外的塑料膜。然而要指出的是，尤其是贴靠于单池3的膜4也可以单层地由塑料膜11构成。
原则上也可以使用其它层压件。例如，仅膜4可以设有金属膜14，或者仅另外的膜10可以设有金属膜17。同样地，仅膜4可以具有增强层13，或者仅另外的膜10可以具有增强层16。同样地，所述膜4和/或所述另外的膜9的多于三层的结构是可能的。然而，所述膜4和所述另外的膜14优选相同地构成。
所述至少一个冷却剂通道5不是通过单独的构件形成，而是通过所述膜4与所述另外的膜10的仅部分连接来形成。因此，所述至少一个冷却剂通道5的一个或多个壁通过所述膜4和所述另外的膜10形成、优选地分别形成为一半。
第一塑料膜11、12和/或金属化的另外的塑料膜优选至少80重量％、尤其是至少90重量％由热塑性塑料或弹性体构成。热塑性塑料可以选自如下组，所述组包括下述物质或尤其使由其构成：聚乙烯(PE)、聚甲醛(POM)、聚酰胺(PA)、尤其是PA6、PA66、PA11、PA12、PA610、PA612、聚亚苯基、硫化物(PPS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、交联聚烯烃、优选聚丙烯(PP)。所述弹性体可以选自如下组，所述组包括下述物质或由其构成：热塑性弹性体、例如热塑性硫化橡胶，烯烃基、胺基、酯基的热塑性聚氨酯，尤其是醚/酯基的热塑性弹性体，苯乙烯嵌段共聚物，硅树脂弹性体。
在该处要提到的是，塑料应理解为由相应的单体制造的合成或天然聚合物。
优选地，所述第一塑料膜11、12和/或所述金属化的另外的塑料膜由所谓的密封膜构成。这具有的优点是，相应的膜能够直接相互连接。
但是也可能的是，使用其它塑料、例如使用热固性塑料或热固性材料，然后例如用粘合剂将它们相互粘接。聚氨酯基或硅树脂基的双组分粘合剂体系或者还有热胶体系尤其适合于此。
优选地，增强层13、14包括纤维增强物或由其构成，所述纤维增强物优选构成为自身的层。所述纤维增强物可以由纤维和/或线形成，所述纤维和/或线选自如下组，所述组包括下述物质或者由其构成：玻璃纤维，芳族聚酰胺纤维，碳纤维，矿物纤维、例如玄武岩纤维，天然纤维、例如大麻、剑麻及其组合。
优选地，玻璃纤维用作为纤维增强层。纤维增强物中的纤维、尤其是玻璃纤维的份额可以为至少80重量％、尤其是至少90重量％。纤维增强物的纤维和/或线优选仅由玻璃纤维构成。
纤维和/或线可以作为稀松布、例如作为无纺布存在于纤维增强物中。然而，由纤维和/或线制成的织物或针织物是优选的。在此也可能的是，仅局部地存在织物或针织物，而纤维增强物的其余区域通过稀松布形成。
也可能的是，涂橡胶的纤维和/或线用作为或用于纤维增强物。
在使用织物时，可以使用不同的编织类型，尤其是平纹、斜纹或缎纹编织。优选使用平纹编织。
但是也可能的是，使用开放网眼的玻璃织物或玻璃稀松布。
覆层的纸也可以用作为纤维增强物。通过覆层使所述纸耐液地构成。
替选于或除了纤维增强物以外，(这些)增强层13、14可以具有矿物填充物。例如碳酸钙、滑石粉、石英、硅灰石、高岭土或云母可用作为矿物填充物(矿物填料)。
金属膜15、16尤其是铝膜。但是，也可以使用其它金属、例如铜或银。
金属膜15、16可以具有在5μm至200μm之间、尤其是在60μm至200μm之间的层厚度。
塑料膜11、12可以具有在10μm至200μm之间的层厚度。
(这些)增强层13、14的层厚度可以在5μm至50μm之间。
尽管膜4、9原则上可以以单膜的形式用于制造冷却装置2，使得仅在制造冷却装置2的过程中构成(这些)膜层压件，但是有利的是，膜4、9用作为(层压的)半成品。
为了连接该层压件或这些层压件的各个层，能够用粘合剂将它们相互粘接。上述粘合剂适用于此。除了粘合剂，共挤出和挤出覆层也可以用作为连接可能性。不言而喻地，组合也是可能的，使得多种塑料共挤出并且与挤出覆层的金属或(纤维)增强层相互粘合。通常，可以使用所有已知的用于制造复合膜或膜层压件的方法。
加热装置2也可以具有另外的单层或多层膜，由此冷却剂通道5可以构成在多个层面中。
然而要明确指出的是，加热装置2也可以设计为不具有冷却剂通道5的，即其可以仅具有单层或多层膜4。此外可能的是，蓄电池1具有单独的冷却装置，所述冷却装置尤其也可以由单层或多层膜4、9制成，如这在上文中所描述的那样。然而，所描述的加热装置2与冷却装置的组合是优选的。
加热装置2具有至少一个加热元件。在蓄电池1的上述实施变型方案中，所述至少一个加热元件通过金属膜15和/或金属膜16和/或金属化的塑料膜形成。
但是，所述至少一个加热元件可以不同地构成、尤其是构成为金属丝或网格。术语“网格”在此也包括具有开放网眼的织物(网眼织物)。这样的加热元件优选也由金属制成。
但是，通常，加热元件也可以具有带有导电覆层的非金属载体。这种覆层例如可以是基于漆的，如其例如由Coating Suiss GmbH公司以碳基的加热漆形式已知的那样。
附加于或替选于将所述至少一个加热元件(呈金属膜11、12形式)设置在膜4、9的两个层之间、例如设置在两个塑料膜11、12之间，所述至少一个加热元件也可以设置在单层或多层膜4、9上、例如设置在塑料层12、13上。所述设置例如可以通过层压或粘接进行。
此外，所述至少一个加热元件也可以设置在所述单层或多层膜4、9的一个层内，其方式为：在构成该层时已经设有加热元件，并且所述加热元件被该层的材料环绕或包围。
对于所述至少一个加热元件设置在所述多层膜4、9的两个层或两个塑料膜11、12之间的情况，所述两个层或塑料膜11、12尤其是直接贴靠于所述至少一个加热元件或者与其直接连接。
所述至少一个加热元件具有一个面积或围成一个面积，该面积具有膜4、9或冷却装置的基础面积的至少90％、尤其是100％。术语“围成”在此应关于网格状的加热元件理解。
加热元件可以连续地在单层或多层膜4、9的整个面延展上延伸。但是也可以规定，加热装置2具有多个加热元件，并且每个单池3与其自身的加热元件相关联。
从上述内容清楚的是，所述至少一个加热元件或这些加热元件电触点接通、即为电阻式加热元件。电触点接通可以经由布线或带状导线进行。(这些)带状导线例如可以借助于薄层技术施加到所述单层或多层膜4、9或所述单层或多层膜的一个层上。
此外，所述单层或多层膜可以具有至少一个温度传感器，所述温度传感器与所述至少一个加热元件连接，使得根据温度的测量值调节所述加热元件的加热功率。在加热元件与温度传感器之间的连接可以经由控制和/或调节装置建立。
优选地，每个单池3与至少一个温度传感器相关联，亦即，每个单池3具有其自身的温度传感器。
如所述加热元件那样，所述至少一个温度传感器也可以设置在膜4、9上或膜4、9中或膜4、9的一个层内。此外，所述至少一个温度传感器同样可以借助于薄层技术来制造，并且优选可以借助于一个或多个带状导线导电地触点接通，其中，也可以将(这些)带状导线施加在膜4、9的一个层上。
“设置在膜上”表示：相应的构件设置在所述单层或多层膜4的外侧上，亦即设置在所述单层或多层膜的外表面上。
进一步优选的是，所述至少一个温度传感器是薄层传感器元件。
所述至少一个温度传感器例如可以是热敏元件或热敏电阻。原则上也可以使用其它适合的温度传感器。
所述温度传感器可以具有负温度系数导体(NTC)或正温度系数导体(PTC)。
在优选的实施变型方案中，加热装置2用于使蓄电池1升温和/或对其进行调温。因此，加热装置2的其它应用也是可能的。因此，加热装置2本身可以是独立的发明，即没有单池3和蓄电池1也可以是独立的发明。因此，关于加热装置2的相应的上述实施方案也适用于该独立发明。
实施例示出或描述了可能的实施变型方案，其中，各个实施变型方案相互间的组合也是可能的。
为了清楚起见，最后要指出的是，为了更好地理解蓄电池1或加热装置2的结构，所述蓄电池和加热装置不一定按比例示出。
附图标记列表：
1 蓄电池
2 加热装置
3 单池
4 膜
5 冷却剂通道
6 入口
7 出口
8 接片
9 膜
10 连接区域
11 塑料膜
12 塑料膜
13 增强层
14 增强层
15 金属膜
16 金属膜

Claims (9)

1.一种蓄电池(1)，所述蓄电池具有用于储存电能的至少一个单池(3)和用于使所述单池(3)升温或对所述单池进行调温的至少一个加热装置(2)，其特征在于，所述加热装置(2)具有单层或多层膜(4、9)，所述单层或多层膜具有至少一个加热元件。
2.根据权利要求1所述的蓄电池(1)，其特征在于，所述加热元件构成为金属膜或金属化的塑料膜或金属丝或网格。
3.根据权利要求1或2所述的蓄电池(1)，其特征在于，所述加热元件设置在所述单层或多层膜(4、9)上或设置在所述单层或多层膜中。
4.根据权利要求1至3之一所述的蓄电池(1)，其特征在于，所述加热装置(2)是冷却装置的一部分，其中，所述至少一个单层或多层膜(4、9)至少部分地构成冷却剂通道(5)。
5.根据权利要求1至4之一所述的蓄电池(1)，其特征在于，所述加热元件的面积为所述冷却装置的基础面积的至少90％。
6.根据权利要求1所述的蓄电池(1)，其特征在于，所述单层或多层膜(4、9)对于每个单池(3)具有至少一个自身的加热元件。
7.根据权利要求1至6之一所述的蓄电池(1)，其特征在于，所述多层膜(4、9)包括至少两个塑料膜(11、12)，并且所述至少一个加热元件设置在这两个塑料膜(11、12)之间。
8.根据权利要求1至7之一所述的蓄电池(1)，其特征在于，所述单层或多层膜(4、9)具有与加热元件连接的至少一个温度传感器，使得所述加热元件的加热功率根据温度的测量值来调节。
9.根据权利要求8所述的蓄电池(1)，其特征在于，所述至少一个温度传感器直接贴靠在单池(3)上。
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