CN111883873A - 特别是用于驱动车辆的电池系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种特别是用于驱动车辆的电池系统(1)，其具有电池外壳(10)、蓄电池(17)和冷却剂泵(13)。电池外壳(10)具有冷却剂入口(11)和冷却剂出口(21)，其中，冷却剂入口(11)流体地连接到冷却剂泵(13)。阀门(14)设置在冷却剂泵(13)与冷却剂入口(11)之间，该阀门控制进入电池外壳(10)的冷却剂体积流量。电池外壳(10)内的过大的冷却剂压力能够用这种方法抵消。

Description

特别是用于驱动车辆的电池系统
技术领域
本发明涉及一种特别是用于驱动车辆的电池系统，以及一种用于这种电池系统的电池外壳。
背景技术
具有电池外壳的传统电池系统是已知的，该电池外壳具有设置在其中的蓄电池。为了当充电或放电时避免所述蓄电池的过热，所述蓄电池通过液体冷却剂冷却。在此，冷却剂直接围绕设置在电池外壳中的蓄电池流动。输送冷却剂通过电池外壳的冷却剂泵设置为用于使冷却剂流动。为此目的，冷却剂泵和电池外壳能够设置在冷却回路中，冷却剂在该冷却回路中循环。
在这种传统电池系统中证明，当冷却剂在进入电池外壳之后倒流时，能够在电池外壳中引起冷却剂压力的不期望的增加，这是不利的。这种类型的倒流能够通过电池外壳的排放管线中的或者设置在电池外壳下游的部件中的电池外壳的子区域的堵而产生。冷却剂的压力的不期望的增加的根本原因能够特别是过滤器装置中的堵塞，过滤器装置设置在电池外壳下游，且冷却剂被引导通过该过滤器装置以便分离污垢颗粒。
因此，本发明的目的是实现一种电池系统，该电池系统阻止或至少减少在电池外壳中的压力的不期望的增加。
这个目的由独立权利要求的主题实现。优选实施例是从属权利要求的主题。
发明内容
相应地，本发明的基本概念是提供一种阀门，进入电池外壳的冷却剂的体积流量能够通过该阀门在设置在电池外壳上的冷却剂入口与设置在冷却剂入口下游的冷却剂泵之间被控制。当超过电池外壳中冷却剂压力的预先确定的阈值时，因此能够通过适当地启动阀门来防止另外的冷却剂被输送到电池外壳中，以及部件因此损坏或变形或电池外壳的密封性受损。
根据本发明的电池系统特别是被提供用于驱动车辆。为了这个目的，根据本发明的电池系统具有电池外壳，蓄电池设置在该电池外壳中。为了保护蓄电池免受过热和/或过冷，提供以下简称为冷却剂的温度控制流体。所述冷却剂是介电液体，特别是油，该介电液体一方面能够消散蓄电池中产生的热量，另一方面在极度寒冷的环境中也能够向蓄电池提供热量。因此，蓄电池能够被保持在分别在运行或使用寿命方面优化的温度范围内。在现有技术中已知的换热器设置为对冷却剂进行调节。同样从现有技术中已知的冷却剂泵设置为将冷却剂输送通过电池系统。为了使蓄电池直接被冷却剂流包围，电池外壳具有冷却剂入口，该冷却剂入口实现为任意的，特别是圆形或椭圆形的截面。替代地，冷却剂入口也可以具有多个开口，该开口特别是可以设置在电池外壳中的各个位置处。
冷却剂入口优选地集成在电池外壳的侧壁中，其中，冷却剂入口也能够替代地设置在电池外壳的底部区域或盖区域中。
此外，电池外壳具有冷却剂出口，该冷却剂出口优选地设置在电池外壳中与冷却剂入口相对的位置处。以与冷却剂入口相似的方式，冷却剂出口同样能够相应地集成在侧壁以及盖区域或底部区域中。
冷却剂入口流体地连接到冷却剂泵，使得由冷却剂泵推动的冷却剂通过冷却剂入口输送到电池外壳中。电池外壳和冷却剂泵能够设置在冷却剂回路中，冷却剂在该回路中循环。
为了避免由电池外壳中的冷却剂产生过大的流体压力，所述过大的流体压力潜在地例如凭借堵塞的用于过滤冷却剂的过滤器装置、或凭借用于推动冷却剂的输送装置的故障导致，根据本发明的阀门设置在冷却剂入口与冷却剂泵之间，该阀门控制进入电池外壳的冷却剂的体积流量。因此，在边际流体压力的情况下，阻止另外的冷却剂被输送到电池外壳中，以及使部件损坏/变形或使电池外壳密封性受损。在此，冷却剂泵优选地以恒定输出运行，因为输出调节泵在启动方面更复杂，因此在采购方面更昂贵。
所述用于冷却剂的流体压力的阈值优选为1.5bar。在此应注意的是，所有当前压力指示将被解释为相对于1bar的常压的压力差。因此，对于流体压力所提出的1.5bar的阈值对应于2.5bar的绝对流体压力。
电池系统通常以低于2bar的冷却剂压力运行；电池系统中的主要压力优选为小于1.5bar。因此，更容易实现相应地关于系统的基本设计的降低的要求，特别是耐压性或密封性。
在有利实施例中，阀门能够直接设置在电池外壳上，特别是与电池外壳相连。然而，替代地，阀门也能够集成在电池外壳中。
阀门优选地由冷却剂压力来进行压力控制，其中，阀门的复位能够同样以压力控制的方式进行。然而，替代地，阀门也能够是弹簧加载的或电动的。此外，实施例可能具有气动控制单元。
根据本发明的一个有利实施例，阀门设计为压力调节阀或定向阀，其中，阀门本身减少通流或释放替代的流动路径，该流动路径被设想为使得仅减少的量的冷却剂到达电池外壳中。阀门特别是能够释放旁路管线，由于该旁路管线，部分体积流量被引导通过电池外壳。
在本发明的一个特别优选的实施例中，阀门连接到在流动方面平行设置的两个冷却剂管道，其中，第一冷却剂管道设计为针对流动进行优化，并且对冷却剂具有低流动阻力，并且第二冷却剂管道以这种方式实现使得所述第二冷却剂管道具有比第一冷却剂管道高的流动阻力。在本实施例中，在冷却剂泵的恒定输送输出下，当冷却剂已经被引导通过第二冷却剂管道时，减小的流体压力因此到达冷却剂入口。
根据一个有利改进，第一冷却剂管道和第二冷却剂管道与阀门流体连通，使得能够通过阀门来设置已经进入阀门的冷却剂的怎样的比例被导入第一冷却剂管道，以及怎样的比例被导入第二冷却剂管道。
根据一个另外的有利改进，(第一)位置能够设置在阀门中，在该(第一)位置中已经进入阀门的全部冷却剂被导入第一冷却剂管道，并且没有冷却剂被导入第二冷却剂管道。替代地或附加地，第二位置能够设置在阀门中，在该第二位置中已经进入阀门的全部冷却剂被导入第二冷却剂管道，并且没有冷却剂被导入第一冷却剂管道。阀门能够优选地可调节到至少(第三)位置，在该(第三)位置中已经进入阀门的冷却剂部分被导入第一冷却剂管道，并且部分被导入第二冷却剂管道。这也允许在电池系统的正常运行中降低由电池外壳中的冷却剂产生的压力，并且用这种方法，电池外壳暴露于减小的连续应力，因此电池外壳的使用寿命增加。
大量第三位置能够特别优选地提供，其中，所述第三位置在分流比方面彼此不同，通过分流比建立流过阀门的冷却剂的怎样的比例被导入第一冷却剂管道，以及流过阀门的冷却剂的怎样的优选互补的比例被导入第二冷却剂管道。
根据本发明的一个有利改进，第二冷却剂管道具有干涉几何体，该干涉几何体特别是具有至少一个湍流插入件或/和至少一个盖或/和至少一个节流阀或/和至少一个截面收缩件。第二冷却剂管道的期望的较高流动阻力能够以技术上简单并且因此具有成本效益的方式通过前述措施单独地或组合地实现。
在根据本发明的电池系统的另外的有利实施例中，第二冷却剂管道具有比第一冷却剂管道大的管道长度，其中，与第一冷却剂管道相比，已经凭借较大的管道长度产生了第二冷却剂管道的流动阻力的增加。
特别有利的是，第二冷却剂管道配置为曲折形，并且特别是设置在电池外壳的外壳壁上。因此，可以处理在安装空间方面进行优化的加长的流体管道。在此，冷却剂管道能够配置为插入件，特别是柔性软管，或挤压弯管，或者/并且安装在电池外壳的外壳壁上，并且优选地通过支架或/和卡扣式连接件固定到电池外壳上。
根据本发明的一个另外的有利改进，第二冷却剂管道集成在电池外壳的外壳壁中。为了这个目的，容纳部能够在外壳壁中配置为例如凹陷，第二冷却剂管道插入、压配入或模压成型在该外壳壁中。然而，替代地，也可以在外壳壁中完全集成冷却剂管道。由此，电池外壳的外壳壁至少部分地、优选完全地形成冷却剂管道的管道壁。这可以以特别简单的方式在由塑料材料制成的电池系统中实现，因为冷却剂管道与电池外壳共同形成。电池外壳优选地由热塑性材料制造，该热塑性材料能够实现为注塑成型塑料材料件。然而，替代地，电池外壳也能够由更具弹性的热固性塑料材料制造。
电池外壳有利地实现为具有第一外壳部件和第二外壳部件的两个部件，其中，两个外壳部件以密封的方式彼此连接。因此，具有电触点的蓄电池能够简单地插入到电池外壳并且固定在其中。
附图说明
本发明的另外的重要特征和优点来源于从属权利要求、附图以及借助于附图的相关附图说明。
应当理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，以上提到的并且将在以下解释的特征不仅能够用于各自所述的组合中，还能够用于其他组合中或单独使用。
本发明的优选示例性实施例在附图中示出，并且将在以下的描述中更详细地解释。
在附图中，在每种情况下以示意的方式：
图1示出了根据本发明的电池系统的示意图和示例性图示；
图2示出了在根据本发明的阀门的区域中的图1的电池系统的放大的局部图，其中，阀门位于对应于“常压操作”的第一阀门位置中；
图3示出了在“高压操作”中的图2的阀门；
图4以透视图示出了图1的电池系统的电池外壳；以及
图5以截面图示出了图4的电池外壳。
具体实施方式
根据本发明的电池系统1的示例在图1中示意性示出。电池系统1具有电池外壳10。蓄电池17设置在电池外壳10中，其中，实施例、数量和回路是根据要求构想的。电池外壳10能够由冷却剂K的流动穿过，通过该冷却剂将热量消散到冷却剂K来冷却蓄电池17。为了这个目的，蓄电池17能够被冷却剂K的流动包围，使得热量能够从蓄电池17传递到冷却剂K。
根据图1，电池外壳10设置在闭合的冷却剂回路30中，冷却剂K在该冷却剂回路中循环。为了将冷却剂K导入电池外壳10中，该电池外壳包括冷却剂入口11。为了将冷却剂K导出电池外壳10，该电池外壳包括冷却剂出口12。
此外，电池系统1具有冷却剂泵13，该冷却剂泵13通过泵供应管线16连接以便与冷却剂出口12连通。在此，电池系统1的附加部件，例如换热器能够设置在冷却剂泵13与冷却剂出口12之间。为了引导冷却剂K通过冷却剂泵13，该冷却剂泵在出口处通过压力管线15连接以便与阀门14连通。在此，附加部件，例如传感器也能够设置在冷却剂泵13与阀门14之间。
第一冷却剂管道21和第二冷却剂管道18在流动方面相互平行地设置在阀门14与冷却剂入口11之间，其中，第二冷却剂管道18具有比第一冷却剂管道21更高的流动阻力。因此，第二冷却剂管道18在冷却剂K中产生比第一冷却剂管道21更大的压降。
如图1所示，第一冷却剂管道和第二冷却剂管道21、18和阀门14以这种方式配置和相互调整，使得能够通过阀门14来设置流过阀门14的冷却剂的哪个部分被导入第一冷却剂管道21，并且以与其互补的方式设置哪个部分被导入第二冷却剂管道18。
第一位置能够在此设置在阀门14中，在该第一位置中，进入阀门14的全部冷却剂K被导入第一冷却剂管道21，并且没有冷却剂K被导入第二冷却剂管道18。此外，第二位置能够设置在阀门14中，在该第二位置中，进入阀门14的全部冷却剂K被导入第二冷却剂管道18，并且没有冷却剂K导入第一冷却剂管道21。
在运行中的冷却剂泵13在冷却剂K中产生流体压力p1，该流体压力输送到压力管线15中。冷却剂K的流体压力通过压力管线15中的流动阻力减小，直到低于原始流体压力p1的流体压力p2在阀门14处出现为止。只要流体压力p2处于限定的公差范围内，例如0.2bar至0.4bar，则在阀门14中设置第一位置。因此，阀门14允许冷却剂K在直接路径上进入电池外壳10，因此通过第一冷却剂管道21，冷却剂K在压力p3下通过冷却剂入口11进入电池外壳10。
如果通过冷却剂出口12从电池外壳10流出的冷却剂K中断，则在压力管线15中在冷却剂泵13的恒定输出处的流体压力将增加，因此流体压力p2也增加。由于压力的这种增加，阀门14从第一位置切换到第二位置，使得冷却剂K被引导通过具有增加的流动阻力的第二冷却剂管道18。在冷却剂K中的流体压力通过这种方法再次减小。
具有在第一位置的阀门14的电池系统1的片段在图2中示出，该第一位置在以下也称为“常压操作位置”。阀门14优选地通过冷却剂K的冷却剂压力K来进行压力控制，这意味着，特别是当冷却剂进入阀门14时，在第一位置与第二位置之间的阀门14的调整借助于冷却剂的流体压力来控制。为了这个目的，阀门14具有控制管线19，该控制管线在图2中以粗略示意的方式表示。阀门14的复位，优选复位到第一位置，也能够以压力控制的方式进行。
然而替代地，阀门14的复位也能够实施为弹簧加载。为了这个目的，阀门14能够实现为具有以复位弹簧20的形式的复位装置31，该复位弹簧20将阀门14预加载到第一位置。然而，也可以设想其他合适的复位装置31。
作为其替代，可以设想具有电动或气动控制单元的实施例(未在图中示出)。
如图2所示，流体压力p2位于限定的公差范围内，因此调节到第一位置的阀门14通过第一冷却剂管道21以流体直接的方式将压力管线15连接到冷却剂入口11。在此平行于第一冷却剂管道21设置的第二冷却剂管道18未由流动穿过。
具有在第二位置的阀门14的电池系统的片段在图3中示出，该第二位置在以下也称为“高压操作位置”。在此，相同的部件提供有相同的附图标记。与图2中示出的状态相反，压力p2高于限定的公差范围，因此阀门14阻塞流量优化的第一流量管道21，并且仅将冷却剂K引导通过第二冷却剂管道18，该第二冷却剂管道18具有增加的流动阻力。在示出的示意性附图中，第二冷却剂管道18的增加的流动阻力由配置为曲折形且具有更大的管道长度的轮廓产生。
电池系统1的电池外壳10在图4和5中示意性示出。电池外壳10相应地具有第一电池外壳部件22和第二电池外壳部件23。在组装状态下的电池外壳部件22、23以密封的方式彼此连接。在本示例中配置为下部部件的第一电池外壳部件22在其侧壁25中具有第二冷却剂管道18’的集成的子区域。在本示例中配置为上部部件的第二电池外壳部件23同样具有第二冷却剂管道18”的子区域。电池外壳部件22、23共同形成第二冷却剂管道18。第二电池外壳部件23具有连接到阀门14的两个冷却剂连接器24a和24b。冷却剂连接器24a表示第一冷却剂管道21，该第一冷却剂管道通过最短路径连接到冷却剂入口11。冷却剂连接器24b由曲折形的冷却剂管道18与冷却剂入口11分开。从图5中能够清楚地看到，电池外壳部件23的侧壁25在腔内形成第二冷却剂管道18。
阻止冷却剂K沿不希望的方向流动的阻塞部件能够选择性地在第二冷却剂管道18内设置。
作为连接到阀门14的两个冷却剂连接器24a和24b的替代，也可以仅存在一个指向外部的连接器。在这种情况下，在此需要第二内部冷却剂入口和冷却剂管道18中的阻塞元件，以便当需要时为冷却剂阻塞短冷却剂管道21。

Claims (14)

1.一种特别是用于驱动车辆的电池系统(1)，其具有电池外壳(10)、蓄电池(17)和冷却剂泵(13)，
-其中，所述电池外壳(10)能够被冷却剂(K)的流动穿过，并且为此目的具有冷却剂入口(11)和冷却剂出口(21)，
-其中，所述冷却剂入口(11)流体连接到所述冷却剂泵(13)，
其特征在于，
阀门(14)设置在所述冷却剂泵(13)与所述冷却剂入口(11)之间，所述阀门(14)控制进入所述电池外壳(10)的冷却剂体积流量。
2.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于，所述阀门(14)是压力调节阀。
3.根据权利要求1或2所述的电池系统，其特征在于，所述阀门(14)是定向阀。
4.根据前述权利要求之一所述的电池系统，其特征在于，第一冷却剂管道(21)和第二冷却剂管道(18)优选在流动方面相互平行地设置在所述阀门(14)与所述冷却剂入口(11)之间，其中，所述第二冷却剂管道(18)具有比所述第一冷却剂管道(21)更高的流动阻力。
5.根据前述权利要求之一所述的电池系统，其特征在于，所述第一冷却剂管道(21)和所述第二冷却剂管道(18)和所述阀门(14)以这种方式配置和相互调整，使得能够通过所述阀门(14)来设置穿过所述阀门(14)的所述冷却剂(K)的流动的哪个部分被导入所述第一冷却剂管道(21)，并且以与其互补的方式设置穿过所述阀门(14)的所述冷却剂(K)的流动的哪个部分被导入所述第二冷却剂管道(18)。
6.根据前述权利要求之一所述的电池系统，其特征在于，
-所述阀门(14)能调节到(第一)位置，在所述(第一)位置中已经进入所述阀门(14)的全部冷却剂(K)被导入所述第一冷却剂管道(21)，并且没有冷却剂(K)被导入所述第二冷却剂管道(18)；或者/并且
-所述阀门(14)能调节到(第二)位置，在所述(第二)位置中已经进入所述阀门(14)的全部冷却剂(K)被导入所述第二冷却剂管道(18)，并且没有冷却剂(K)被导入所述第一冷却剂管道(21)；
-所述阀门(14)能调节到至少(第三)位置，在所述(第三)位置中已经进入所述阀门(14)的冷却剂(K)被部分导入所述第一冷却剂管道(21)，并且部分导入所述第二冷却剂管道(18)。
7.根据权利要求6所述的电池系统，其特征在于，用于配置与所述第一冷却剂管道(21)相比较高的流动阻力的所述第二冷却剂管道(18)具有至少一个干涉几何体，特别是至少一个湍流插入件或/和盖或/和节流阀或/和截面收缩件。
8.根据权利要求6或7所述的电池系统，其特征在于，所述第二冷却剂管道(18)具有比所述第一冷却剂管道(21)大的管道长度。
9.根据权利要求7或8之一所述的电池系统，其特征在于，所述第二冷却剂管道(18)配置为曲折形，并且特别是设置在所述电池外壳(10)的外壳壁(25)上。
10.根据权利要求9所述的电池系统，其特征在于，所述电池外壳(10)的外壳壁(25)部分地界定了所述第二冷却剂管道(18)。
11.根据权利要求10所述的电池系统，其特征在于，所述第二冷却剂管道(18)集成在所述外壳壁(25)中，并且特别是集成地成型在所述外壳壁(25)中。
12.根据前述权利要求之一所述的电池系统，其特征在于，所述电池外壳(10)实现为至少两个部件，并且特别是由塑料材料形成。
13.根据权利要求12所述的电池系统(10)，其特征在于，所述电池外壳(10)的至少两个部件一起构成所述第二冷却剂管道(18)。
14.一种用于根据前述权利要求所述的电池系统的电池外壳(10)，其特征在于，所述电池外壳(10)具有第一电池外壳部件(22)和第二电池外壳部件(23)，其中，所述两个电池外壳部件(22、23)以密封的方式彼此连接。
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