CN111971815A - 包括内置温度控制装置的电池单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池单元(1)，该电池单元基本上包括多个电池元、接收并包围电池元的壳体(3)以及用于通过传热流体的循环调节电池元的温度的装置(5)。电池单元(1)的特征在于壳体(3)至少在电池元布置所在的底部区域中、在电池元与传热流体之间包括至少一个、优先若干个用于热交换的热交换区域，该至少一个热交换区域被内置到壳体(3)的结构中，优先内置到壳体的壁中。

Description

包括内置温度控制装置的电池单元
技术领域
本发明涉及自主电能源领域，特别是涉及嵌入机动车辆中的自主电能源，并且本发明的主题是一种具有内装的温度控制或调节装置的电池单元以及包括至少一个这种单元的混合动力或电动力机动车辆。
背景技术
混合动力/电动车辆配备有电池，该电池可以储存车辆运行所需的电能。当前的问题是需要对电池单元(也称为“电池组”)的设计进行优化，以便在寿命(充电/放电)和运行续航里程方面获得最佳性能水平。充电时间也是这些电池组日常使用中的一个重要因素。
在理想情况下采用的电池需要在10℃至30℃之间的温度下运行，特别是例如锂离子或锂聚合物类型的高密度蓄电池。温度过低会影响续航里程，而温度过高会影响电池的寿命。因此，有必要将电池的温度调节到可能的最佳程度。
在车载嵌入式(vehicle-embedded)应用的背景下，有风冷电池的技术方案，但是热交换仍然相当有限。目前的趋势是使用传热流体来增强热交换并提高调节效率。
此外，接收这些电池的壳体可以直接由车辆的一部分形成，或者由在所述车辆的结构部件中形成的空腔构成。然而，这些方案在位置方面高度缺乏灵活性，并使得维护变得困难。因此，优选的是涉及自主的(autonomous)且未并入车辆的结构中的电池组的方案。
在现有技术中存在很多种设计：它们使用金属方案(钢、铝等)，并通过软管将传热流体分配到组装并布置在电池组内的冷却板上，在该冷却板上布置有组合了电池的电池元(cell)或元件的模块。
其结果是一种由相当数量的部件组装而形成的复杂的结构，在生产过程中需要进行许多紧密连接(其抗老化性能可能会有问题)，并形成了一个体积庞大且具有许多部件的结构。
此外，由于这些已知方案的电池单元的壳体是金属的(优先采用铝)，因此它不能从外部对电池组进行热和电绝缘，它的成本也很高，而且容易受到腐蚀。
此外，在这些已知的方案中，在壳体内的传热液体泄漏的情况下不能对电池进行有效的保护。
发明内容
本发明的目的是克服至少上述主要限制。
为此，本发明的主题是一种电池单元，尤其用于混合动力和/或电动力机动车辆，该电池单元基本上包括：一方面的多个电池元或元件，如有必要该多个电池元或元件在物理上和/或电气上被分组成若干块或模块；另一方面的壳体，壳体容纳并包围所述电池元或元件；以及最后的装置，该装置用于通过传热流体的循环来调节所述电池元或元件的温度，
所述电池单元的特征在于，
壳体至少在电池元布置所在的底部区域中、在所述电池元与传热流体之间包括至少一个、优先若干个(several)热交换区域，所述一个或若干个热交换区域被并入所述壳体的结构中，优先被并入其壁中，
所述(一个)热交换区域或(所述若干个热交换区域中的)每个热交换区域包括具有高热导率的表面元件，该具有高热导率的表面元件一方面与电池元接触并且另一方面与传热流体接触，并且
具有高热导率的表面元件是添加到壳体中的元件并且由金属板或刚性且是良好热导体的类似材料构成，并且具有高热导率的表面元件与具有低热导率的表面元件流体密封地固定，所述热交换区域或每个热交换区域的具有低热导率的每个表面元件形成壳体的一体部分并且优选地形成其壁的一部分。
附图说明
从以下描述中将更好地理解本发明，以下描述涉及以非限制性实例给出且参考附图进行说明的优选实施例，其中：
图1A和图1B是从根据本发明的电池单元的两种不同角度观察到的透视图，该电池单元具有由底部托盘和盖子组装而形成的长方体形壳体；
图2是类似于图1A的透视图，其中盖子已移除；
图3是图1和图2中所示的电池单元的总剖视图；
图4是以不同比例表示的图3中的图示的一部分；
图5是在传热液体泄漏并排放到外部的情况下，以不同比例表示的图4中的图示的一部分；
图6是根据本发明的电池单元另一实施例的电池单元的示意性剖视图；
图7A是类似于图2的图，其中电池的电池元或元件已移除并且仅示出底部托盘；
图7B是示出托盘的另一变体实施例的类似于图7A的图，其中电池元已移除并在托盘上添加了加强框架；
图8是从图1A和图1B所示的电池单元的底部托盘的下方观察到的透视图；
图9是图8所示的底部托盘的一部分的不同比例的细节图，该部分基本上对应于底壁的通过挖空而形成具有低热导率的表面元件的部分；
图10是以不同比例示出的图9中的细节的图；
图11是并入底部托盘中的热交换区域的已将导热板或具有高热导率的板移除之后的类似于图8的图；
图12A是以不同比例示出的图11的细节(底壁的具有热交换区域的凹陷部的部分，导热板已从其上被移除)的图；
图12B是从图12A所示对象的上方观察到的图；
图13是从热交换区域的具有高热导率的板的下方观察到的透视图；
图14至图16是分别与图1A、图1B和图1C相同的图，示出了传热流体在供应和排放管道中(图14和图15)、在分接管线(tapping line)中(图15)以及在形成U形基本回路的一部分的热交换区域的内部体积中(图16)的循环；
图17是图1A和图1B所示的电池单元的横截面局部视图，示出了传热流体在供应/排放管道、分接管线和热交换区域中的循环，以及
图18是类似于图1A的图，还示出了旨在装配在电池单元的壳体的底部托盘周围和底部托盘中的加强框架。
具体实施方式
图1、图3、图7、图14、图15、图17和图18具体示出一种电池单元1，尤其是用于混合动力和/或电动力机动车辆的电池单元，该电池单元1基本上包括：一方面，多个电池元2或电池元件，如有必要该多个电池元2或电池元件在物理上和/或电气上被分组成若干块或模块2'；另一方面，壳体3，该壳体3容纳并包围所述电池元或电池元件2；以及最后，装置4、5，该装置4、5用于通过传热流体FC的循环来调节所述电池元或电池元件2的温度。
根据本发明，壳体3至少在底部区域6(所述多个电池元2布置于该底部区域6上)中、在所述电池元2与传热流体FC之间包括至少一个，优先为若干个热交换区域6'，所述一个或若干个热交换区域6'被并入所述壳体3的结构中，优先被并入壳体3的壁3'中。
另外，根据本发明，所述热交换区域6'或每个热交换区域6'包括具有高热导率的表面元件7，该表面元件7一方面与电池元2接触并且另一方面与传热流体FC接触。
此外，该具有高热导率的表面元件7是被添加到壳体3中的元件，并且由金属板或刚性且是良好热导体的类似材料构成，并与具有低热导率的表面元件9流体密封地固定，所述热交换区域6'或每个热交换区域6'的每个具有低热导率的表面元件9形成壳体3的一体部分(即，与壳体3不可分割的部分)并且有利地形成壳体3的壁3'、10、11'的一部分。
因此，由于将温度调节装置4、5的至少一部分(在这里至少是热交换区域6')并入壳体3自身的结构中，所以获得了紧凑的构造(最大的内部体积，最小的外部体积)，具有有限数量的零件和待组装的部分(仅壳体3的构成部分10、11必须相互固定，而所述一个或多个热交换区域6'被并入壳体3的所述部分中)。
优先的是，表面元件7与单个模块2'的电池元2相关联(区域6'的模块化布置与模块2'的模块化布置一致且对应)。
因此，热交换区域6'可以形成用于调节电池元2的温度的装置，该装置不仅被并入壳体3自身的结构中，而且还可以根据(在模块2'中的)电池元2的组织和可能的分组来进行组织和划分，以获得优化的传热效率。
根据本发明的有利的结构特性，尤其是从图4至图13和图17可以看出，所述热交换区域6'或每个热交换区域6'包括用于传热流体FC的循环的体积8，该体积8被限定在与电池元2直接接触的具有高热导率的表面元件7和与外部环境接触的具有低热导率的表面元件9之间。
因此，与体积8的流体FC进行的热交换在表面元件7处极为有利，并且相反在互补的表面元件9处被减少到最大限度。
通过使用本身为良好热导体(金属板)且以小厚度使用的材料，结合表面元件7和电池元2(如有必要是相关模块2'的电池元2)之间的最大接触表面积和经过优化的接触质量，实现了流体FC与电池元2之间的高热导率，并且更一般地说是良好的传热。
通过使用作为弱的热导体、甚至是热绝缘体的材料，结合表面元件9的壁的相对大的厚度，可以实现表面元件9的低热导率。
通常，高热导率λ在本文中理解为是指使得λ>50W.m-1.K-1、优先地λ>100W.m-1.K-1的λ的值，并且低热导率λ在本文中理解为是指使得λ<1W.m-1.K-1优先地λ<0.5W.m-1.K-1.的λ的值。
有利的是，具有良好热导率的材料的热导率在100W/m/K至300W/m/K之间，通常为200W/m/K，诸如铝。相应地，具有低热导率的材料的热导率在0.05W/m/K至0.5W/m/K之间，通常为0.2W/m/K，诸如PP GF30型塑料。
在本发明的上下文中，元件7(具有高热导率—例如，由小厚度的金属材料制成的板)与元件9(具有低热导率—例如，由大厚度的塑料材料制成的壁)之间的热导率的差异越大，本发明的有益效果越大。
如上所述，表面元件7的材料(优先采用铝)也可以是非金属的，并且例如由填充有添加物以提高其热导率的热塑性或热固性材料构成。
作为变体，表面元件7也可以具有柔软或柔性性质以适应和弥补模块2'的平坦度的缺陷，同时是良好热导体(元件7例如由硅树脂制成，优先为被填充的硅树脂)。
所述导热板7或每个导热板7，除了与电池元2(可能仅是分派给它的模块2'的电池元)的经过优化的热交换之外，还必须与表面元件9一并为用于流体FC的循环的基本体积8紧密地定界，并且能够承受由温度变化引起的变形，以便与电池元2永久地维持最佳表面接触。因此，有利的是，导热板7与壳体3和成对的表面元件9的固定和组装都是沿周边的，并且至少根据特定要求，分布在其表面上。
壳体3可以仅包括单个热交换区域6'(仅在底部托盘18中)，或者在其每个构成部分中包括单个热交换区域6'(例如，在底部托盘18中包括一个热交换区域6'并在盖子19中包括一个热交换区域6'，参见图6)。
然而，优选的是，壳体3在其构成部分(托盘18，盖子19)中的一个、若干或每个中包括多个热交换区域6'，有利的是，每个区域6'被分派给一个模块2'(参见图3、图4、图8、图9、图11和图16)。
因此，表面元件7和9通过合作构成了壳体3的壁3'的具有双壁结构的区域，壁的具有双层皮肤的这些区域对应于热交换区域6'并且包围出用于传热流体FC的循环的内含体积8。
根据本发明的重要特征，从图4至图6、图9、图10、图12和图13可以看出，所述循环体积8或每个循环体积8由布置在所涉及的两个元件7和9之间的密封装置11沿横向或沿周边定界，围绕相关的表面元件9形成泄漏路径12，从而允许如有必要从目标体积8泄漏的任何传热液体FC排放到外部。
这样的实施例使得可以简单地形成紧密的循环体积8，同时在发生损坏或意外破裂或由于老化的情况下保证传热液体FC与电池元2之间没有任何接触。可能的是，与不同区域6'相关联的不同泄漏路径12可以彼此流体连通，以产生从体积8或从若干体积8泄漏的传热流体向位于底壁10的特定位置(低点)处的一个或多个排放孔的流动。
也可以在不同泄漏路径12中布置传感器或泄漏检测器，或者作为替代方案，在不同泄漏路径12会聚的情况下布置单个泄漏检测器(未示出)。
因此，本发明可以将不同热交换区域6'的泄漏路径12中的至少一些或全部设置成朝向壳体3的底壁10的设有排放孔12”的区域或单个点会聚，并且可能的是，源自若干或所有泄漏路径12的液流的会聚区域或会聚点配备有检测是否存在传热液体FC的检测器。
然而，有利的是，与热交换区域6'相关联的每个泄漏路径12独立于其它泄漏路径并且包括它自己的向外排放装置(通孔12”)。
有利的是，结合简单且经济的结构实施例，所述泄漏路径12或每个泄漏路径12形成在壳体3的底壁10中并且围绕相关的循环体积8的周边密封装置11连续地延伸，相关的循环体积8优先对应于平坦且平面的腔室。因此，无论可能泄漏的位置如何，传热液体都将被所述路径12回收并且被沿路线引导至外部(底部托盘18的下侧)。
根据优选的实际实施例，所述泄漏路径12或每个泄漏路径12包括形成在底壁10中的沟槽或刻痕12'，该沟槽或刻痕12'通过有利地紧密跟随所对应的循环体积8的周边密封装置11的轮廓而围绕所述周边密封装置11向外并沿周向延伸。在所述沟槽12'的底部中形成穿过壳体的底壁10的至少一个、有利地为两个并且优先为若干个孔12”。无论单元1是否相对于水平倾斜，结果都可确保从相关的体积8泄漏的液体FC的快速向外排放。通过有利地提供至少两个孔12”，可以提供排气功能。
根据有利的结构特征，例如从图4至图6和图13可以看出，具有高热导率且呈板形式的每个表面元件7包括形成周边框架13的边缘，该边缘为单个零件或通过包覆成型而添加，并且与壳体3的底壁10固定在一起，底壁10的面对表面元件7的部分形成具有低热导率的表面元件9，而框架13与底壁10之间的固定区域14(例如，焊接接合区域)围绕相关的循环体积8的周边密封装置11并与该周边密封装置11相距一定距离地延伸。
此外，优先的是，每个热交换区域(6')的泄漏路径12在固定区域14和周边密封装置11之间延伸。
因此，每个热交换区域6'的表面元件7沿周向(周边)延伸超过连续密封装置11，并且具有成型和/或包覆模制的边缘13，例如被折叠并设置有包覆成型的材料制成的胎圈，从而形成第二紧密屏障并与元件7的重叠部分、沟槽12'和表面元件9的边缘9”一起界定通向外部的泄漏路径12(泄漏路径12于是采取具有向外露出的孔12”的管道的形式)。孔12”的直径通常可以在3mm至6mm之间，优先为4mm至5mm之间。
这样的框架13尤其使得可以在周长上建立连续的接合，优先采用激光焊接。
作为实例，密封装置11可以由密封件14构成，密封件14以压缩状态存在于两个表面元件7和9的相互固定的周边边缘之间，该密封件14优先被收纳在底壁10的沟槽11'中。
尤其结合通过注射成型生产的底部托盘18的实施例，每个表面元件9可以对应于壳体3的底壁10的由凸起边缘9”在横向上界定的凹陷区域或凹陷部，呈导热板形式的表面元件7基本布置在凸起边缘9”上，并且在凸起边缘9”间夹置有和/或压缩有密封装置11。
有利的是，并且例如如图10至图12、图16至图17所示，该热交换区域或不同热交换区域6'的循环体积8形成了被并入壳体3的结构中的用于传热流体FC的循环的一个或多个回路4的一部分，回路4的所述一部分串联或非串联地流体连接，并且被连接至分配/收集管道5'、5”，该分配/收集管道5'、5”形成用于供应/排放传热流体液体FC的回路5的一部分，这些回路4和5构成了用于调节电池元2的温度的装置。
根据本发明的优选结构变体，尤其从图1、图3、图7、图14、图15和图17可以看出，壳体3由塑料制成，并且它一方面包括具有底壁10(和侧壁18”)的底部托盘18，并且还包括顶部盖子9，该托盘18和该盖子19沿周边组装起来，优先采用螺纹件连接，并且可以在接触带3”中夹置有密封件。
由刚性塑料材料(填充或未填充添加物和/或纤维的热塑性材料，例如聚丙烯、聚酰胺、聚酯等)制成且以沿周边组装起来的两个部分18和19制造的壳体3的实施例使得可以同时获得(相对于金属壳体)更好的热绝缘和成本的降低，并且允许多种多样的可生产形式。
托盘18与盖子19(如有必要由单个零件制成或者为整体件)的紧密组装区域可以由连续的周边接触带3”构成，该周边接触带3”是通过对托盘的和盖子的相应边缘进行加压处理而获得，或者可以通过在壳体3的两个构成部分18和19的具有互补构造的面对的边缘之间使材料熔化而获得。
通过螺纹件连接、夹持或类似方式进行的可移除式组装是优选的，因为这允许盖子19被移除以进行测试和维护操作以及一个或多个电池元2或一个或多个模块2'的更换。
此外，如已知的那样，压缩密封件被插入在组装区域3”中相接触的两个边缘之间。
如前所述，底部托盘18在其底壁10中，并且可能在其至少一些侧壁18'中具有结构部或凹陷部，这些结构部或凹陷部各自形成具有低热导率的表面元件9，并且各自与呈板形式且和电池元2(例如模块2'的所有电池元2)接触的具有高热导率的表面元件7协同形成热交换区域6'，每个热交换区域6'具有用于传热流体FC的循环的体积8。
作为变体并且如图6所示，该托盘18还可以在其底部区域6中仅具有单个板7和单个区域6'。
为了通过增加热交换界面和可用的加热/冷却功率来提高电池元调节的可能性，盖子19也在其结构中并入位于至少一些，优选所有电池元2与传热流体FC之间的一个或多个热交换区域6'。盖子19的所述热交换区域6'或每个热交换区域6'可以包括用于传热流体FC的循环的体积8，并且其可以由盖子19的壁19'的结构部或凹陷部形成的具有低热导率的表面元件9，与具有高热导率的、呈板形式且与电池元2(例如，模块2'的所有电池元2)接触的表面元件7(图3和图6)协作形成。因此，盖子19的双壁结构可以与托盘18的双壁结构类似。
为了能够补偿壳体3的不同部分18、19的可能的装配间隙，以便不损害电池元2与传热流体FC之间的、特别是在盖子19上的传热效率，将柔性且导热的板或片26插入到被并入盖子19、托盘6的底部6'和/或托盘18的侧壁18'中的一个或多个热交换区域6'的具有高热导率的一个或多个表面元件7与相对模块2'的电池元2的相关表面之间。
如有必要，作为一种变体，呈板形式的每个表面元件7可以涂有具有高热导率的单独材料层，例如填充的硅树脂。
如图11和图16所示，每个热交换区域6'包括用于传热流体FC的循环的体积8，该体积8形成呈U形或蛇形回路形式的回路的一部分，U形或蛇形回路的两个支路的两个自由端被流体连接至分配/收集管线5、5”，该分配/收集管线5、5”形成用于供应/排放传热流体FC的回路5的一部分。
U形或蛇形循环体积8(未示出)均以下述方式流体连接：
-单独串联且共同地连接至回路5(未示出)；
-单独且并联地连接至该回路5(图8至图11和图17)。
优选地，并且如图4至图6、图11至图13中的实例所示，具有高热导率的呈板形式的每个表面元件7一方面沿周边与壳体3的壁3'固定在一起，优选连续地并且例如通过机械附接或焊接的方式固定；并且另一方面在位于所述板7的表面内侧的至少一个接合区域15中被固定，有利地在分布于(优选为规则分布于)所述板7的表面上的多个接合区域15中被固定。
因此，除了周边固定之外，所述板7或每个板7还在多个点或分散区域15处被刚性地固定。其结果是分布式固定，避免了一个或多个板7在热的影响下、以及在电池元2的重量的影响下的任何变形(对于托盘18的板7—区域15也形成支承点-应力分布)，从而使得可以随时间的推移确保一个或多个板7与电池元2之间的最佳表面接触。
根据具体从图4和图5可以看出的有利的实际实施例，具有高热导率且呈板形式的每个表面元件7与壳体3的壁3'的形成具有低热导率的表面元件9的部分相固定，并且还在至少一个接合区域15、优先的是多个规则分布的接合区域15中被固定。每个接合区域15由呈金属板形式的表面元件7的朝向壁3'的所述部分突出的局部变形部16构成，所述变形部16通过与壁3'的所述部分的材料相容的材料16'包覆成型而成，以通过例如激光焊接进行接合。
呈具有金属芯16的塑料材料16'的突出局部结构部形式的这些接合点15例如可以被支承地接合到在壁3'的形成表面元件9的部分中形成的凹陷局部结构部9'中，以提供尽可能多的点机械接合。
尽管在点16'(通过包覆成型而得)之间存在可能的材料带，但在相关的热交换区域6'中，在两个表面元件7和9之间、由表面元件7和9所界定的体积8中仍然形成有用于流体FC的循环路径。
有利地，两个面对的表面元件7和9在二者之间限定出热交换区域6'的用于传热流体FC的循环的体积8，两个面对的表面元件7和9中的一个设置有肋17，该肋17将所述体积8细分成U形、S形或蛇形循环回路4'的基本部分的两个支路。
虽然这种形式的基本循环回路4'因其生产简单性、大的热交换表面积以及适合简单循环的循环路径而是优选的，但其它形式也是可以的，诸如蛇形、S形、Z形或类似形式。
如还可以从图1至图3、图8至图12以及图14至图17看出的，温度调节装置4、5包括：形成用于供应/排放传热液体LC的一个或多个回路的分配5'/收集5”管道，这些管道5'、5”在结构上被并入壳体3中：以及将所述管道5'、5”连接至热交换区域6'的循环体积8的辅助或分接管线20，这些管道5'、5”和管线20至少部分地与壳体3的壁3'一体形成。
因此，可以在托盘18的和盖子19的生产过程中至少部分地执行管道5'、5”和管线20的并入，并且使得可以省却管道和软管的提供和繁琐的紧密连接，同时还避免了这些装置暴露于外部环境(分配装置附接到壁3'上)。
有利地，管道5'、5”的和管线20的管状壁一方面部分地形成在壳体3(优先的是一般大体为长方体形式)的壁3'中和/或壁3'上，并且另一方面部分地由包覆成型的材料21形成和/或由壁的利用振动或激光焊接添加并组装的部分形成。
所述管状壁的在其通过托盘18的壁10'、18'形成的部分与其通过部分添加或通过包覆成型21添加的部分之间的分配和分切，取决于用于成型托盘18的模具的可能性以及其托盘18的构造复杂性，并且如有必要，还取决于盖子19。
尤其如图1所示，所述供应/排放回路5或每个供应/排放回路5包括用于一个或多个分配管道5'的连接端部配件22，以及用于一个或多个收集管道5”的连接端部配件22'，有利的是，为形成壳体3的两个构成部分的底部托盘18和盖子19中所存在的热交换区域6'的循环体积8提供共同的回路5或单独的回路5。
为了使托盘18具有增强的机械强度和刚度，尤其是考虑到电池元2的潜在显著重量，可以将托盘18构造为包括：
-被并入托盘18的主体中的加强结构，该加强结构例如由形成所述托盘18的壁的热塑性材料通过包覆成型而成，和/或
-通过形状的耦合(conjugation)与所述托盘18的热塑性壁在外部配合的加强结构23，该加强结构23例如为框架型，尤其提供所述托盘18的中间和周边的加固(图18)。该框架23可以包括侧壁23'和中间间隔件23”。
此外，为了在结构上加强托盘18的底部10以及可以为热交换区域6'的结构部提供附加壁表面，托盘18还可以包括从托盘18的底部成一整体延伸的至少一个细分内壁24，细分内壁24有利地与加强结构23协作，并且如有必要还并入有用于传热流体FC的循环的体积8，这些体积8优先形成托盘18的循环装置4的一部分并且流体连接至分配装置5(图7、图8、图11和图17)。
所述细分壁24可以是将托盘6细分成两个子托盘并提供用于加强框架23的间隔件23”的接收槽的双壁。
此外，用于控制传热液体的温度、循环和/或分配的装置25在结构上，甚至在材料上，至少部分地被并入壳体3中(参见图7B—水泵的部分并入)。
最后，本发明还涉及一种机动车辆，特别是电动或混合动力的机动车辆，其特征在于，包括如上所述的至少一个电池单元1，该电池单元1还包括至少一个内部温度测量装置、用于将电池元或元件2彼此电连接的装置以及外部连接装置，有利的是该外部连接装置部分地与壳体3的壁3'、10一起形成或者部分地形成在壳体3的壁3'、10中。
当然，本发明不限于附图中描述和表示的实施例。仍然可以进行修改，尤其是从各种元件的结构方面或通过替换技术等效物方面，而不会以任何方式偏离本发明的保护范围。

Claims (26)

1.一种电池单元(1)，尤其是用于混合动力和/或电动力机动车辆的电池单元，所述电池单元(1)基本上包括：一方面，多个电池元(2)或电池元件，如有必要所述多个电池元(2)或电池元件在物理上和/或电气上被分组成若干块或模块(2')；另一方面，壳体(3)，所述壳体(3)容纳并包围所述多个电池元或电池元件(2)；以及最后，用于通过传热流体(FC)的循环来调节所述多个电池元或电池元件(2)的温度的装置(4，5)，
所述电池单元(1)的特征
在于，所述壳体(3)至少在所述多个电池元(2)布置所在的底部区域(6)中、在所述多个电池元(2)与所述传热流体(FC)之间包括至少一个、优先为若干个热交换区域(6')，所述一个或若干个热交换区域(6')被并入所述壳体(3)的结构中，优先被并入所述壳体(3)的壁(3')中，
在于，所述热交换区域(6')或每个热交换区域(6')包括具有高热导率的表面元件(7)，所述具有高热导率的表面元件(7)一方面与所述多个电池元(2)接触并且另一方面与所述传热流体(FC)接触，并且
在于，所述具有高热导率的表面元件(7)是添加到所述壳体(3)中的元件并且由金属板或刚性且是良好热导体的类似材料构成，并且所述具有高热导率的表面元件(7)与具有低热导率的表面元件(9)流体密封地固定，所述热交换区域(6')的或每个热交换区域(6')的每个具有低热导率的表面元件(9)形成所述壳体(3)的一体部分并且优选地形成所述壳体(3)的壁(3'，10，11')的一部分。
2.根据权利要求1所述的电池单元，其特征在于，所述热交换区域(6')或每个热交换区域(6')包括用于传热流体(FC)的循环的循环体积(8)，所述循环体积(8)被限定在与所述多个电池元(2)直接接触的所述具有高热导率的表面元件(7)和与外部环境接触、由所述壳体(3)的底壁(10)的一部分构成的所述具有低热导率的表面元件(9)之间，并且所述循环体积(8)或每个循环体积(8)由布置在所对应的两个元件(7和9)之间的密封装置(11)沿横向或沿周边定界，围绕相关的表面元件(9)形成有泄漏路径(12)，从而允许如有必要从目标的循环体积(8)泄漏的任何传热液体(FC)的向外排放。
3.根据权利要求2所述的电池单元，其特征在于，所述泄漏路径(12)或每个泄漏路径(12)形成在所述壳体(3)的所述底壁(10)中并且围绕相关的循环体积(8)的所述周边密封装置(11)连续地延伸，相关的所述循环体积(8)优先对应于平坦且平面的腔室。
4.根据权利要求2或3所述的电池单元，其特征在于，所述泄漏路径(12)或每个泄漏路径(12)包括形成在所述底壁(10)中的沟槽或刻痕(12')，所述沟槽或刻痕(12')围绕所对应的循环体积(8)的所述周边密封装置(11)在外部且沿周向延伸并且优选地紧密跟随所述周边密封装置(11)的轮廓，并且在所述沟槽(12')的底部中形成有穿过所述壳体的所述底壁(10)的至少一个、优先为若干个孔(12”)。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的电池单元，其特征在于，每个具有高热导率且呈板形式的表面元件(7)包括形成周边框架(13)的边缘，所述边缘为单个零件或通过包覆成型而添加，并且与所述壳体(3)的所述底壁(10)固定在一起，底壁(10)的面对所述表面元件(7)的部分形成具有低热导率的表面元件(9)，而所述周边框架(13)与所述底壁(10)之间的固定区域(14)，例如焊接接合区域，围绕相关的循环体积(8)的周边密封装置(11)并与该周边密封装置(11)相距一定距离地延伸。
6.根据权利要求5所述的电池单元，其特征在于，每个热交换区域(6')的所述泄漏路径(12)在所述固定区域(14)与所述周边密封装置(11)之间延伸。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的电池单元，其特征在于，不同热交换区域(6')中的至少一些或所有所述泄漏路径(12)朝向所述壳体(3)的所述底壁(10)的设有排放孔(12”)的区域或单个点会聚。
8.根据权利要求7所述的电池单元，其特征在于，源自若干或所有所述泄漏路径(12)的液流的会聚区域或会聚点配备有检测是否存在传热液体(FC)的检测器。
9.根据权利要求2至8中任一项所述的电池单元，其特征在于，所述周边密封装置(11)由以压缩状态存在于所述两个表面元件(7和9)的相互固定的周边边缘之间的密封件(14)构成，该密封件(14)优先被收纳在所述底壁(10)的槽(11')中。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的电池单元，其特征在于，每个表面元件(9)对应于所述壳体(3)的所述底壁(10)的由凸起边缘(9”)在横向上界定的凹陷区域或凹陷部，呈导热板形式的表面元件(7)布置在所述凸起边缘(9”)上，并且在所述凸起边缘(9”)间夹置有和/或压缩有密封装置(11)。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的电池单元，其特征在于，每个具有高热导率的呈板形式的表面元件(7)一方面在固定区域(14)中沿周边与所述壳体(3)的所述底壁(10)固定在一起，优选连续地并且例如通过焊接固定；并且另一方面在位于所述板(7)的表面内侧的至少一个接合区域(15)中被固定，优选地在分布于所述板(7)的表面上的多个接合区域(15)中被固定，优先的是在规则分布于所述板(7)的表面上的多个接合区域(15)中被固定。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的电池单元，其特征在于，每个具有高热导率且呈板形式的表面元件(7)与所述壳体(3)的所述底壁(10)的形成具有低热导率的表面元件(9)的部分相固定，并且还在至少一个接合区域(15)、优先的是多个均匀分布的接合区域(15)中被固定，每个接合区域(15)由呈金属板形式的表面元件(7)的朝向所述底壁(10)的所述部分突出的局部变形部(16)构成，所述局部变形部(16)由与所述底壁(10)的所述部分的材料相容的材料(16')包覆成型而成，以通过例如激光焊接进行接合。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的电池单元，其特征在于，彼此面对的两个表面元件(7和9)在二者之间限定出热交换区域(6')的用于传热流体(FC)的循环体积(8)，所述循环体积(8)优选地具有矩形形式且平坦，所述彼此面对的两个表面元件(7和9)中的一个具有肋(17)，所述肋(17)将所述循环体积(8)细分成U形、S形或蛇形循环回路(4')的基本部分的两个支路。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的电池单元，其特征在于，一个或不同热交换区域(6')的循环体积(8)形成了被并入所述壳体(3)的结构中的用于传热流体(FC)的循环的一个或多个回路(4)的一部分，回路(4)的所述一部分串联或非串联地流体连接，并且被连接至分配/收集管道(5'，5”)，所述分配/收集管道(5'，5”)形成用于供应/排放传热流体液体(FC)的回路(5)的一部分，这些回路(4和5)形成了用于调节所述多个电池元(2)的温度的装置。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的电池单元，其特征在于，所述壳体(3)由塑料材料制成并且包括顶部盖子(19)和具有底壁(10)的底部托盘(18)，所述顶部盖子(19)和所述底部托盘(18)沿周边彼此组装在一起，优先采用螺纹件连接，并且可以在接触带(3”)中夹置有密封件。
16.根据权利要求15所述的电池单元，其特征在于，所述顶部盖子(19)也在其结构中并入有位于所述多个电池元(2)中的至少一些、优选所有电池元(2)与所述传热流体(FC)之间的一个或多个热交换区域(6')，所述顶部盖子(19)的所述热交换区域(6')或每个热交换区域(6')包括用于传热流体(FC)的循环的体积(8)，并且由所述顶部盖子(19)的壁(19')的形成具有低热导率的表面元件(9)的结构部或凹陷部，与具有高热导率的、呈板形式且与所述多个电池元(2)、例如模块(2')的所有电池元(2)接触的表面元件(7)协同形成。
17.根据权利要求15或16所述的电池单元，其特征在于，柔性且导热的板或片(26)被插入到被并入所述顶部盖子(19)和/或所述底部托盘(18)的底部中的一个或多个热交换区域(6')的具有高热导率的一个或多个表面元件(7)与模块(2')的所述电池元(2)的相关表面之间。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的电池单元，其特征在于，每个热交换区域(6')包括用于传热流体(FC)的循环的体积(8)，该体积(8)形成U形或蛇形回路的一部分，所述U形或蛇形回路的两个支路的两个自由端被流体连接至分配/收集管线(5，5”)，所述分配/收集管线(5，5”)形成用于供应/排放传热流体(FC)的回路(5)的一部分。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的电池单元，其特征在于，所述温度调节装置(4，5)包括：形成用于供应/排放传热流体(LC)的一个或多个回路的分配管道(5')/收集管道(5”)，这些管道(5'，5”)在结构上被并入所述壳体(3)中；以及将所述管道(5'，5”)连接至所述热交换区域(6')的所述循环体积(8)的辅助或分接管线(20)，这些管道(5'，5”)和管线(20)至少部分地与壳体(3)的壁(3')一体形成。
20.根据权利要求19所述的电池单元，其特征在于，所述管道(5'，5”)的和所述管线(20)的所述管状壁一方面部分地形成在优先的是一般大体为长方体形式的所述壳体(3)的壁(3')中和/或壁(3')上，并且另一方面部分地由包覆成型的材料(21)形成和/或由壁的利用振动或激光焊接附接并组装的部分形成。
21.根据权利要求19和20中任一项所述的电池单元，其特征在于，所述供应/排放回路(5)或每个供应/排放回路(5)包括用于一个或多个分配管道(5')的连接端部配件(22)以及用于一个或多个收集管道(5”)的连接端部配件(22')，优选的是，为所述热交换区域(6')的所述循环体积(8)提供共同的回路(5)或单独的回路(5)。
22.根据权利要求15至17中任一项或者引用权利要求15时的权利要求18至21中任一项所述的电池单元，其特征在于，所述底部托盘(18)包括被并入所述底部托盘(18)的主体中的加强结构，所述加强结构例如由形成所述底部托盘(18)的壁的热塑性材料通过包覆成型而成。
23.根据权利要求15至17中任一项或者引用权利要求15时的权利要求18至21中任一项所述的电池单元，其特征在于，所述底部托盘(18)包括通过形状的耦合与所述底部托盘(18)的热塑性壁在外部配合的加强结构(23)，所述加强结构(23)例如为框架型，尤其提供所述底部托盘(18)的中间和周边的加固。
24.根据权利要求15至17中任一项或者引用权利要求15时的权利要求18至21中任一项所述的电池单元，其特征在于，所述底部托盘(18)包括从所述底部托盘(18)的底部成一整体延伸的至少一个细分内壁(24)，所述至少一个细分内壁(24)优选地与加强结构(23)协作，并且如有必要还并入有用于传热流体(FC)的循环的体积(8)，这些体积(8)优先形成所述底部托盘(18)的循环装置(4)的一部分并且流体连接至分配装置(5)。
25.根据权利要求1和24中任一项所述的电池单元，其特征在于，用于控制传热液体的温度、循环和/或分配的装置(25)在结构上，甚至在材料上，至少部分地被并入所述壳体(3)中。
26.一种机动车辆，特别是电动力或混合动力的机动车辆，其特征在于，所述机动车辆包括至少一个根据权利要求1至25中任一项所述的电池单元(1)，所述电池单元(1)还包括至少一个内部温度测量装置、用于将所述多个电池元或电池元件(2)彼此电连接的装置以及外部连接装置，优选的是所述外部连接装置部分地与所述壳体(3)的壁(3'，10)一起形成或者部分地形成在所述壳体(3)的壁(3'，10)中。
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3062521B1 (fr) * 2018-04-10 2023-09-08 Sogefi Air & Cooling Unite de batterie avec des moyens de regulation de la temperature integres au boitier
CN210242511U (zh) * 2018-07-26 2020-04-03 达纳加拿大公司 具有平行流动特征以增强热传导的热交换器
FR3089690B1 (fr) * 2018-12-07 2021-08-06 Valeo Systemes Thermiques Boitier pour dispositif de stockage d'énergie électrique pour véhicule automobile
FR3076951B1 (fr) * 2018-12-28 2020-05-22 Sogefi Air & Cooling Module de batterie électrique et batterie comportant au moins un tel module
FR3099646B1 (fr) 2019-07-30 2021-07-02 Sogefi Air & Cooling Module et dispositif de refroidissement pour batterie et batterie correspondante
US20220006150A1 (en) * 2020-07-03 2022-01-06 Continental Structure Plastics, Inc. Battery containment system
US20240063492A1 (en) 2020-08-05 2024-02-22 Lg Energy Solution, Ltd. Battery module, battery pack including the same and method of transporting battery module
KR20220018799A (ko) * 2020-08-07 2022-02-15 주식회사 엘지에너지솔루션 보강 빔을 이용한 냉각 플레이트의 체결을 개선한 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지 팩
DE102020210660A1 (de) * 2020-08-21 2022-02-24 Mahle International Gmbh Verfahren zum Herstellen eines Verbunds aus Kühlplatte und Strukturbauteil
DE102020129566B3 (de) * 2020-11-10 2022-04-14 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Antriebsbatterie
FR3122946B1 (fr) 2021-05-12 2023-07-21 Sogefi Air & Cooling Unité de batterie avec des moyens de contrôle ou de régulation de température intégrés
DE102021206050A1 (de) 2021-06-14 2022-12-15 Mahle International Gmbh Traktionsbatterie
DE102021211071A1 (de) 2021-10-01 2023-04-06 Mahle International Gmbh Batterie
CN113707998A (zh) * 2021-10-28 2021-11-26 三一汽车制造有限公司 电池包、电池包组件及车辆
KR20230094018A (ko) * 2021-12-20 2023-06-27 주식회사 포스코 배터리케이스
DE102022121853A1 (de) 2022-08-30 2024-02-29 Kautex Textron Gmbh & Co. Kg Fluidtemperierbare Traktionsbatterie

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103538489A (zh) * 2012-07-17 2014-01-29 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于减轻由冷却剂泄露引起的电池损坏的系统和方法

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2635427A1 (de) * 1976-08-06 1978-02-09 Varta Batterie Elektrischer akkumulator
JPH08273706A (ja) * 1995-03-30 1996-10-18 Clover Eng Kk 二次電池の放熱用アダプター
JP5334420B2 (ja) * 2008-01-16 2013-11-06 三洋電機株式会社 バッテリシステム
JP2011049012A (ja) 2009-08-26 2011-03-10 Sanyo Electric Co Ltd バッテリパック
JP5408441B2 (ja) 2010-01-18 2014-02-05 三菱自動車工業株式会社 車両用バッテリケース
EP2530778A1 (en) 2010-01-29 2012-12-05 Panasonic Corporation Cell module
JP2011194982A (ja) 2010-03-18 2011-10-06 Mitsubishi Motors Corp 車両用バッテリーケース
DE102011084000A1 (de) * 2010-11-30 2012-05-31 Behr Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zum Führen eines Kühlfluids und Kühlsystem zum Kühlen einer elektrischen Komponente
DE102011084660B4 (de) * 2011-10-18 2018-02-15 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Vorrichtung zur Spannungsversorgung
DE102012012663A1 (de) * 2012-06-23 2013-12-24 Volkswagen Aktiengesellschaft Gehäuse für eine Betriebseinrichtung, insbesondere für ein Batteriepaket einer Fahrzeugantriebsbatterie
CN103066225B (zh) * 2013-01-24 2015-08-19 东风汽车公司 纯电动汽车动力电池包总成结构
CN203260692U (zh) * 2013-04-22 2013-10-30 比亚迪股份有限公司 一种储能电池模组
CN203260693U (zh) * 2013-04-22 2013-10-30 比亚迪股份有限公司 一种储能电池模组
KR101589996B1 (ko) * 2013-06-07 2016-01-29 주식회사 엘지화학 액상 냉매 유출에 대한 안전성이 향상된 전지팩
DE102013011895A1 (de) 2013-07-16 2015-01-22 Audi Ag Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme wenigstens einer Energiespeicherkomponente
WO2015041149A1 (ja) * 2013-09-20 2015-03-26 株式会社 東芝 電池放熱システム、電池放熱ユニット
JP6355347B2 (ja) 2014-01-30 2018-07-11 日立建機株式会社 ハイブリッド式建設機械
KR102198000B1 (ko) 2014-02-17 2021-01-04 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩용 케이스
US20160190664A1 (en) * 2014-11-30 2016-06-30 Arcimoto, Inc. Battery system
JP2016170863A (ja) 2015-03-11 2016-09-23 ダイキョーニシカワ株式会社 発熱体の冷却構造
KR102314041B1 (ko) * 2015-03-12 2021-10-18 삼성에스디아이 주식회사 베터리 팩
US10910613B2 (en) * 2015-06-12 2021-02-02 Ford Global Technologies, Llc Battery cell retention assembly and method
WO2017002325A1 (ja) 2015-06-30 2017-01-05 三洋電機株式会社 電源装置
US9533600B1 (en) * 2015-09-03 2017-01-03 GM Global Technology Operations LLC Structurally integrated propulsion battery
EP3157092B1 (en) * 2015-10-14 2020-01-01 Samsung SDI Co., Ltd. Battery module including a cooling plate with embedded cooling tubes
US10147986B2 (en) * 2015-11-03 2018-12-04 Ford Global Technologies, Llc Traction battery assembly
CN105762438A (zh) 2016-03-24 2016-07-13 吉林大学 柱状电池成组高导热液体换热装置
CN107689435A (zh) * 2016-04-11 2018-02-13 比亚迪股份有限公司 第一子底板
JP6697332B2 (ja) 2016-06-28 2020-05-20 三洋電機株式会社 バッテリシステム及びバッテリシステムを備える電動車両
US20180069212A1 (en) * 2016-09-07 2018-03-08 Thunder Power New Energy Vehicle Development Company Limited Battery system housing with bonded rib fixation
FR3058575A1 (fr) * 2016-11-07 2018-05-11 Peugeot Citroen Automobiles Sa Batterie a modules de cellule(s) electrochimique(s) separes par des plaques d'echange externes, et systeme associe
CN206639827U (zh) * 2017-02-28 2017-11-14 哈尔滨智明科技有限公司 具有热交换管道的动力电池箱体
CN107046156A (zh) * 2017-04-21 2017-08-15 安徽亿诺新能源有限责任公司 一种散热效果好的电池

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103538489A (zh) * 2012-07-17 2014-01-29 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于减轻由冷却剂泄露引起的电池损坏的系统和方法

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