CN115602978B - 具有浸没式调温的电池装置和机动车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池装置(12)以及一种配备有所述电池装置的机动车辆(10)。电池装置(12)具有电池壳体(14)、设置在所述电池壳体中的为了实现在电池壳体(14)内的浸没式调温而能够至少局部地被电池内部的浸没式循环回路中的介电调温介质环流的多个电池单池(16)和导热元件(36)。所述导热元件(36)分别设置在相邻的两个电池单池(16)之间，所述电池单池分别以至少一个侧面与相应的导热元件(36)处于导热接触中地贴靠在相应的导热元件(36)上。在此，所述导热元件(36)在至少一个方向上超出电池单池(16)并且穿过电池壳体(14)的壳体壁向外伸出。在此，所述导热元件(36)的从电池单池(16)延伸至相应的壳体壁的区段同样能够被调温介质环流。

Description

具有浸没式调温的电池装置和机动车辆
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆的电池装置以及一种具有这种类型的电池装置的机动车辆。
背景技术
现今，电池被应用于诸多不同的领域。这对电池提出了越来越高的要求，例如在尽可能大的能量与功率密度、尽可能小的结构空间需求、尽可能低的成本、尽可能长的使用寿命等方面。在此，决定性因素可以是对电池或者说电池的电池单池的有效并且高效的调温。因此，在现今广泛使用的电池单池的情况下，最大功率输出和功耗典型地仅存在于有限的温度范围内并且电池和电池单池内部的温度梯度可能导致电池单池的不符合期望的加速老化或者不均匀老化。
例如，在DE 10 2018 133 006 A1中提出一种蓄电装置，该蓄电装置应适合于汽车应用并且在此具有尽可能高的存储密度并且在机械方面尽可能稳定。为此，蓄电装置的壳体以夹层结构的方式构造并且为此具有三层：即上部的、构成壳体盖的覆盖层；下部的、构成壳体底部的覆盖层；和设置于其间的芯层。在所述芯层中设置有多个横支撑杆作为结构元件，所述横支撑杆分别刚性地与两个覆盖层相连接。在此，横支撑杆在芯层中构成一个或者多个分格，蓄电装置的单池设置并且固定在所述分格中。
用于改进对蓄电装置的调温的解决方案在DE 10 2018 133 004 A1中进行了描述。在那里描述的蓄电装置具有壳体和设置在其中的至少一个单池。在此，间隔件贴靠在单池的单池壁上。所述壳体构造成，被用于对单池进行调温的介电热介质穿流。在此，间隔件与单池壁共同构成用于热介质的流动通道，使得为了在和单池的接触中与其进行热交换而能够在流动方向上引导热介质通过流动通道。由此，应实现对蓄电装置的尽可能均匀的并且高效节能的调温。
作为另外的解决方案，在DE 10 2007 045 183 A1中描述了一种经过调温处理的电池装置。在那里，电池装置具有电池和对电池进行调温的至少一个加热和/或冷却装置。在此，电池浸入加热和/或冷却介质中地设置在接纳所述加热和/或冷却介质的罩壳中。这种电池装置应可在极宽的温度范围内使用。
发明内容
本发明的任务在于，以特别简单并且实用的方式实现对电池装置的高效调温。
根据本发明，该任务通过一种电池装置和一种机动车辆解决。本发明的可能的构造方案和扩展方案在说明书和附图中公开。
根据本发明的电池装置尤其是能够设计用于机动车辆。所述电池装置尤其可以是或者包括用于机动车辆的牵引电池。根据本发明的电池装置具有电池壳体和设置在电池壳体中的多个电池单池。电池装置设置用于浸没式调温。为此，在电池壳体内的电池单池能够至少局部地被在电池内部的浸没式循环回路中的介电调温介质环流。换言之，电池单池在电池装置运行准备就绪的状态中以及最终在电池装置的运行中能够被调温介质至少局部地环流或者迎流。在此，调温介质尤其是能够直接或者非间接地接触电池单池、例如接触其外侧面或者单池壳体。从电学的角度，这在此毫无问题是可行的，因为调温介质是电介质，即不导电，使得其例如不会引起被环流的或者被冲刷的电池单池的短路。
根据本发明，电池装置具有导热元件，这些导热元件分别设置在相邻的两个电池单池之间。在此，各电池单池分别以至少一个侧面与相应的导热元件处于导热接触中地贴靠在相应的导热元件上。根据本发明规定，导热元件在至少一个方向上、即例如在电池单池的至少一个侧面上突出于电池单池并且穿过电池壳体的壳体壁伸向外部，即伸至实际的电池壳体的外部。在此，导热元件的、突出于电池单池并且从电池单池延伸至壳体壁或者说其内侧面的部件或者区段同样能够被调温介质环流。换言之，即，对于电池内部的浸没式循环回路而言，不仅电池单池的至少部分区域或者部件、例如至少一个侧面或者壁，而且导热元件的至少部分部件或者区域也被调温介质冲刷，即在电池装置的运行准备就绪的状态中或者在其运行时被调温介质环流或者迎流。
电池装置具有电池内部的浸没式循环回路或者设置用于这种浸没式循环回路，在这里可意味着，调温介质在电池壳体内部循环，即遵循电池壳体内部的相应的流动路径。沿着该流动路径，调温介质于是沿着电池单池和导热元件的处于壳体内部的区段流动。
为此，调温介质如已说明的那样可以是介电的、即电绝缘的或者不导电的流体或者诸如此类。根据应用情况或者要求的不同，能够将不同的流体或者材料用于或者用作调温介质，例如氢氟醚、异链烷烃、去矿物质水、油和/或诸如此类。
在这里规定的浸没式调温相对于其它的冷却方法、例如传统的在壳体底侧面上的冷却板，在对电池单池的调温方面已具有优势。因此，调温介质能够如所描述的那样直接沿着电池单池流动。在此，能够实现调温介质与电池单池的直接的并且在可能的情况下特别大面积的接触并且由此能够实现对电池单池的特别高效并且均匀的调温，其方式为：在电池单池或者说其被环流的外侧面和调温介质之间能够进行热交换。因此，此外能够节省构件和/或材料，例如管道、相应的引导件或者固定件和/或诸如此类。
然而，可能存在电池单池应当特别紧密地包装或者压紧的情况。例如，在使用袋式单池时可能就是这种情况，以避免或者限制袋式单池的膨胀，或者以实现电池装置的特别高的能量密度。在这种情况下，相邻电池单池的朝向彼此的侧面或者表面在可能的情况下可能没有被调温介质环流或者迎流或者没有被足够大体积流量的调温介质环流或者迎流，由此可能限制借助调温介质进行浸没式调温的效率并且在可能的情况下可能在电池单池内部产生不符合期望的温度梯度。
本发明通过在这里提出的导热元件的布置和构造方案解决这一问题。通过使导热元件面状地贴靠在电池单池上，能够让导热元件实现从电池单池出发的或者至电池单池的高效热传导。尤其是能够使热量从电池单池出发通过导热元件在所述的、导热元件突出于电池单池的方向上传导。然后能够将所述热量经由导热元件的处于壳体内部的区段特别高效地输出至调温介质，因为这些区段、尤其是在其整个表面上能够被调温介质环流以进行浸没式调温。通过使导热元件、尤其是一件式地、即连续地伸出直至电池壳体外部，能够进一步改进散热。因此，能够将导热元件的处于壳体外部的区段上的热例如辐射到或者输出到电池装置的周围环境中，而到那时不必克服典型地作为热阻起作用的构件界限。也就是说，这样传递的热量部分于是不会经由壳体内部的调温介质传递回到电池单池中。代替这种冷却运行，同样地能够设有加热运行或者加热运行同样地能够是可行的，在所述加热运行中，热量在相反方向上流动或者传递。
导热元件可由导热性特别良好的材料制成，以提高通过其获得的单池调温功率。例如，导热元件能够由金属材料、例如铝、铜或者钢制成，或者由导热的、例如含有石墨的塑料材料制成。
导热元件例如能够根据电池单池的类型或者形状而呈板状或者棒状。通过板状的导热元件、即例如导热板，能够实现与各电池单池的特别大面积的接触，尤其是在使用棱柱形的电池单池或者袋式单池的情况下。在使用圆柱体形的圆形单池的情况下，导热元件例如同样可以呈板状，但在此是波形的，使得能够在相应的波谷、即导热元件的凹入部中分别设置有圆形单池，以实现与电池单池的周面的尽可能大的接触面积。同样地，导热元件能够构造成棒状，例如具有基本呈三角形的、侧面凹拱的至少一个横截面。由此，导热元件能够在极紧密地包装圆柱体形的圆形单池的情况下设置在圆形单池之间的剩余的中间空间中，使得各导热元件分别以其三个凹侧面之一贴靠在电池单池的相应拱起的外侧面上。
通过在这里描述的导热元件的构造方案能够特别节省结构空间地充分利用或者尽量使用由这些导热元件实现的或者提供的改进的调温潜力。
所述的、导热元件突出于电池单池并且穿过壳体壁、即从电池壳中伸出的方向可自由选择，使得根据本发明的电池装置能够根据需求匹配于不同的结构空间情况或者环境条件。
为了实现改进的调温功率，导热元件例如能够在两个或者更多个方向上突出于电池单池。在此，导热元件能够在这些方向中的仅一个方向、多个方向或者所有方向上穿过电池壳体的相应的设置在所述方向上的壳体壁伸出。换言之，能够规定，导热元件在至少一个方向上虽然在壳体内部突出于电池单池，但却未从电池壳体的设置在该方向上的或者最近的壳体壁中伸出。由此能够改进通过导热元件向调温介质或者从调温介质出发的热传导，而在相应的方向上在电池壳体外部不需要附加的结构空间。
导热元件的处于壳体外部的、即从电池壳体中伸出的区段例如能够伸出或者引导直至进入到电池装置外部的流动区域或者风道中。例如，如果电池壳体本身例如基于相应的结构空间限制或者包装要求而无法设置在相应的流动区域或者风道中，则这也能够实现对电池装置的、尤其是电池单池的高效调温。
由于导热元件实现或者提供附加的调温潜力，因此例如能够使用较少的调温介质，电池壳体能够相应地设计得较小，能够为调温介质使用性能较低的输送或者循环装置和/或诸如此类。因此，也就是说，本发明提供节省耗费、材料、成本、结构空间需求和/或诸如此类的可能性。
为了借助调温介质实现高效的调温，能够在电池壳体中构造有限定的流动路径，调温介质必须遵循该流动路径。为此，在电池壳体中例如能够构造有流入或者始流区域(Vorlaufbereich)和流出或者尾流区域(Nachlaufbereich)，所述流入或者始流区域和流出或者尾流区域通过沿着电池单池和/或导热元件延伸的流动通道相互连接。在这些流动通道外部，能够在所述流入或者始流区域和流出或者尾流区域之间例如除了连接的回程通道外设置有密封件或者障碍物。以这种方式能够实现，调温介质必须沿着电池单池和/或沿着导热元件流动，以便在电池内部的浸没式循环回路中循环的情况下从流入或者始流区域到达流出或者尾流区域。如在其它地方更详细地阐述的那样，所述流入或者始流区域能够经由可被调温介质穿流的热交换器与所述流出或者尾流区域相连接。为此，例如能够在流入或者始流区域和流出或者尾流区域中分别设置有热交换器的接口或者开口。于是，所述回程通道能够通过热交换器构成或者说穿过热交换器或者在热交换器中延伸。由此，能够避免在电池壳体内部形成调温介质的不受控制的流动或者流动路径。这能够实现对电池单池的特别连贯的并且可预测的调温。
为了平衡调温介质在电池壳体内部的不同区域内的、即对于不同的电池单池和/或导热元件或者在不同的电池单池和/或导热元件上的流动或者说调温功率，也就是说为了使所述流动或者说调温功率均匀化，能够在流入或者始流区域中、在流出或者尾流区域中和/或在各电池单池之间和/或在各导热元件之间、即在所述的流通通道内设置有压力损失元件。这种压力损失元件能够构成预先给定的、用于调温介质的流动阻力。在此，尤其是压力损失元件能够非匀质地或者不对称地构造，使其能够超出其延伸部或者说在电池壳体内部的不同区域内对于调温介质具有不同的流阻。例如，压力损失元件的流阻可随着与热交换器的距离增大而减小。由此，能够实现对电池壳体内部的所有电池单池和/或导热元件的特别均匀的调温功率。
在本发明的一种可行的构造方案中，电池装置——除了导热元件之外还——具有可被调温介质穿流的热交换器和用于输送调温介质通过浸没式循环的泵。换言之，即在电池装置运行时借助泵驱动调温介质通过热交换器或者沿着电池单池和/或导热元件或者在电池单池和/或导热元件侧旁引导的流动路径。热交换器例如可以是空气热交换器或者蒸发器，连接到外部的热循环回路、即冷却和/或加热循环回路上，以便在内部在浸没式循环回路和所述外部的热循环回路之间进行热交换和/或诸如此类。在这里提出的本发明的构造方案中，至少热交换器、泵和电池壳体、尤其是根据本发明的电池装置的所有部件构成一个紧凑的单元。换言之，即这些部件集成为或者组合成一个紧凑的组件。为此，至少热交换器和泵能够设置在电池壳体中或者电池壳体上，也就是说，使得它们不会构成电池装置的单独的、例如仅通过线缆、软管或者管道相连接的或者与电池壳体间隔开的部件。
通过在这里提出的电池装置的紧凑的构造方案，浸没式循环装置能够完全地或者至少大部分构造在内部、即构造在电池装置本身的内部。由此，能够完全地或者至少大部分地省却用于调温介质的、如在传统的构造方案的情况下例如通常规定呈通向与实际的电池壳体间隔开的热交换器的管道的形式的流体引导件。由此，能够节省相应的构件以及与此相关联的结构空间需求和成本。此外，因此能够使浸没式循环回路内部的总压力损失最小化，由此例如能够将泵设计成特别低功率。同样地，这不仅能够带来相应的成本和结构空间的节省，而且也能够引起对相应的配备有根据本发明的电池装置的机动车辆的供应器件、例如车载电网的相应较小的负载。同时能够节省对流体引导件的高耗费的密封件并且使泄漏风险最小化。
同样地，由于所述部件的紧凑的布置，它们的电气接口或者电供应器件能够特别简单地并且借助特别短的线路实现。此外，由于电池装置构成为紧凑的单元，电池装置可更易于操纵或者安装，例如在装入到机动车辆中的情况下。同样地，电池装置的紧凑型构造方案能够以特别简单的方式实现与迄今的模块化系统的兼容，尤其是在部件、尤其是热交换器和泵设置在壳体内部的情况下。由此，例如能够完全地或者部分地保留如在迄今的不具有浸没式调温的电池装置的情况下所使用的过程和/或构件。
在本发明的一种可行的扩展方案中，热交换器与此相应地设置在电池壳体的内部。尤其是所述热交换器能够设置在、即例如固定或者保持在电池壳体的外壁的内侧面上、即朝向壳体内部或者说电池单池的侧面上。这能够实现热交换器的特别简单的连接，例如连接到外部的热循环回路上。此外，在这里提出的热交换器的布置能够轻松地实现或者支持附加的、与电池装置的周围环境的特别高效的热交换。
在本发明的一种可行的扩展方案中，电池壳体在外壁的、其内侧设置有热交换器的区域上具有至少一个冷却片，尤其是多个冷却片组成的组件。这种类型的冷却片能够改进所述的在热交换器和电池装置的周围环境之间的热交换。由此，所述至少一个冷却片构成一种特别简单并且高效的、为电池装置提供附加的调温功率的可能性。在此，所述至少一个冷却片例如能够从外侧固定在电池壳体上，例如通过螺旋连接、焊接或者粘接，尤其是借助具有导热能力的胶粘剂。同样地，所述至少一个冷却片能够作为电池壳体本身的一体式的组成部分成型。这能够实现在热交换器和冷却片之间的特别良好的热交换。为了支持调温功率，所述至少一个冷却片能够由导热材料、例如铝、铜或者钢或者类似材料制成。
在本发明的一种可行的扩展方案中，热交换器具有用于浸没式循环回路的流体接口的第一接口对和用于连接到外部的热循环回路上的流体接口的第二接口对。也就是说，通过第一对流体接口，在电池装置内部循环的调温介质能够进入到热交换器中并且从热交换器中离开。相反，通过流体接口的第二接口对，其它的、在外部的热循环中、即至少大部分在电池装置外部循环的热介质、例如水-乙二醇混合物或者类似物能够进入到热交换器中并且从热交换器中离开。所述外部的热循环例如可以是配备有根据本发明的电池装置的机动车辆的热循环回路，能够连接在或者被连接到机动车辆的同样地用于调温的另外的部件上。
在这里提出的本发明的构造方案中，第一接口对无管道地与在电池壳体内的可被调温介质流经的区域流体引导地耦联。也就是说，第一接口对能够通过热交换器的简单的开口构成，仅借助耦合卡箍或者类似物连接到浸没式循环回路上或者类似物上。尤其是能够在这里规定，调温介质在热交换器和电池单池或者说导热元件之间不必从专用的纵向延伸的管道、软管或者类似装置中穿流。由此能够节省相应的构件和安装耗费并且减少浸没式循环回路的流动阻力。此外，能够因此节省用于相应的密封件和/或管道引导件的耗费和潜在错误。
此外，在这里提出的本发明的构造方案中规定，流体接口的第二接口对设置在热交换器的或者说电池装置的背离电池单池的外侧面上。由此，能够将热交换器经由第二接口对特别简单地并且易于维护地连接到外部的热循环回路上。第二接口对的流体接口例如能够构成为传统的连接套或者类似装置。各接口对在这里分别包括至少一个入口和至少一个出口。同样地，热交换器能够具有另外的流体接口。第一接口对的入口尤其是能够汇入到在电池壳体内部的在其它地方述及的流入或者始流区域中，而第一接口对的出口则尤其是能够与在电池壳体内部的在其它地方述及的流出或者尾流区域邻接地或者说汇入其中地设置。
在本发明的一种另外的可行的构造方案中，所述泵设置在电池壳体的内部，尤其是设置在电池壳体的内部的隔腔或者部分壳体中。在此，所述泵、尤其是其电子装置和/或马达可通过电池壳体的外壁的可打开的盖元件从电池壳体的外部接近。盖元件例如可以是电池壳体中的开口的或者凹口的盖，所述盖可拆除、可旋开、可翻开、可枢转、可移动或者能够以其它方式打开和关闭。同样地，盖元件可以是电池壳体的外壁的相应可打开的和可关闭的部分。通过在这里提出的本发明的构造方案能够至少部分地节省单独的泵壳体并且同时实现或者保持易维护性，例如通过泵的电子装置的和/或驱动装置的特别简单的可更换性。同时，能够通过所述内部的布置特别高效地并且在无附加耗费的情况下特别良好地保护泵免受机械影响和损坏。
在本发明的一种替选的扩展方案中，泵固定在电池壳体的外侧面上。在此，泵能够直接地或者间接地、例如经由在其中容纳所述泵并且在它那一方面从外部固定在电池壳体上的泵壳体固定在或者保持在电池壳体上。尤其是能够将这种泵壳体借助法兰状的至少一个流体连接件固定在电池壳体的外侧面上。在此，这种法兰状的流体连接件能够包括传统的圆形凸缘，但是同样地能够具有其它的形状或者其它的横截面。同样地，在泵或者说泵壳体和电池壳体之间的至少一个、即一个、多个或者所有流体连接件能够作为引导流体的接套或者作为插拔连接件实施，尤其是具有径向密封的相应至少一个密封元件、例如O形环。由于所述直接地、流体引导地固定在电池壳体上，能够节省相应的在电池壳体和泵之间的管道和流体引导件并且实现改进的牢固性，例如特别可靠的防泄漏安全性。尤其是能够在这里设有这种类型的两个法兰状流体连接件，以实现调温介质的去程和回程。在这里提出的将泵从外侧设置在电池壳体上能够让泵特别易于接近。由此，例如能够使泵特别易于接近并且由此特别易于维护或者易于更换。
在本发明的一种另外的可行的构造方案中，电池装置具有至少一个电气和/或电子功率部件，所述至少一个电气和/或电子功率部件设置在电池壳体中并且同样可被介电调温介质环流或者迎流以用于浸没式调温。所述电气功率部件例如能够包括例如微控制器的、控制装置的、电池管理系统的和/或诸如此类的功率电子装置、变压器、汇流排、开关、单池接触系统、存储器芯片、印刷电路板。在这里提出的浸没式调温的一个优点在于，由此也能够特别简单地对电池装置的这种类型的电功率部件进行调温，其方式为：使所述电功率部件被调温介质直接环流。这尤其是能够借助也被用于对电池单池进行调温的同一调温介质并且在电池内部的同一浸没式循环中实现。由此，能够特别低耗费地实现整个电池装置在热学方面特别稳定的、高效的和/或经济的运行。此外，这能够特别节省结构空间地实现，因为例如不必在电功率部件上设有任何冷却体或者类似装置或者不必为其中设置有所述电功率部件的区域或者部分壳体设有密封件。由于对所述至少一个电功率部件的浸没式调温，所述至少一个电功率部件例如能够制造得更小和/或由更经济的材料制成和/或以更高的负载或者功率运行。
本发明的一个另外的方面是具有根据本发明的、尤其是作为牵引电池的电池装置的机动车辆。也就是说，所述电池装置能够在这里构成或者包括机动车辆的牵引电池。根据本发明的机动车辆尤其可以是结合根据本发明的电池装置所述的机动车辆。与此相应地，根据本发明的机动车辆能够具有所述结合根据本发明的电池装置所述的特性和/或特征中的多个或者所有特性和/或特征。因此，机动车辆例如能够具有热循环回路，所述电池装置、尤其是其热交换器能够连接在所述热循环回路上。
在本发明的一种可行的扩展方案中，机动车辆具有在机动车辆行驶期间可被环境空气穿流的风道，所述风道朝电池装置的导热元件的从电池壳体中伸出的区段定向。风道例如能够借助可控制的或者说可受控制地枢转或者移动的节气门闭锁或释放。风道例如能够具有多个区段或者分支，其中的至少一个、优选多个或者所有区段或者分支能够通过相应的可打开的并且可关闭的节气门或者混合阀根据需求而可逆地与其余的风道分离。风道的这种区段或者分支例如能够沿着机动车辆的产生热的装置引导。同样地，风道的这种区段或者分支例如能够沿着机动车辆的冷却装置引导。于是，通过相应地控制所述节气门，能够特别高效地对电池装置进行调温，其方式为：将环境空气、加热的空气和/或冷却的空气通过风道引导至导热元件上。通过在这里提出的本发明的构造方案，能够将通过所述从电池壳体中伸出的导热元件提供的调温潜力特别有效地并且高效地利用或者充分利用以对电池装置进行调温。
本发明的另外的特征能够由附图和附图说明中得出。前面在说明书中所述的特征和特征组合以及下面在附图说明中和/或仅在附图中示出的特征和特征组合不仅能够以分别说明的组合、而且也能够以其它的组合或者单独使用，而不会脱离本发明的范围。
附图说明
附图如下：
图1示出具有设置用于浸没式调温的电池的机动车辆的局部示意图；以及
图2示出相应的电池的局部的示意性的透视图。
具体实施方式
在各附图中，相同的和功能相同的元件设有相同的附图标记。为了清楚起见，在各个附图中多次出现的部件仅分别选择具有代表性的进行明确标记。
图1示出配备有电池装置12的机动车辆10的局部示意图。电池装置12包括电池壳体14，在这里，电池装置12的所有部件均设置在所述电池壳体中。因此，在电池壳体14的内部设置有多个单独的电池单池16、泵18以及热交换器20，以实现电池内部的浸没式循环。为此，热交换器20具有用于在电池内部的浸没式循环中循环的介电调温介质的内部的流体接口22。所述调温介质能够通过所述内部的流体接口22之一从热交换器20中离开进入到电池外壳14内部的始流区域24中。然后，从始流区域24出发，调温介质能够沿着电池单池16流动以进行热交换并且然后进入到电池壳体14内部的尾流区域26中。然后，从所述尾流区域26中或者通过这一尾流区域26，调温介质能够通过内部流体接口22中的另一流体接口流入到热交换器20中。通过这样在电池壳体14内部循环的调温介质能够对电池单池16进行浸没式调温。在此，能够借助泵18驱动、即输送调温介质通过这一内部的浸没式循环回路。在此，泵18同样能够至少部分地或者局部地被调温介质环流，例如以便冷却所述泵18的马达或者驱动装置。
此外，热交换器20具有外部的流体接口28，热交换器能够经由所述外部流体接口连接到机动车辆10的电池外部的热循环回路上。由此，在热交换器20中，热量能够在电池内部循环的调温介质和流过电池外部的热循环回路的热介质之间进行热交换。
电池单池16在这里借助单池保持件30保持，通过所述单池保持件能够构成沿着电池单池16引导的、用于调温介质的流动通道。此外，单池保持件30能够用作用于调节调温介质在电池壳体14内部的不同区域内的流动并且由此也调节其调温功率的压力损失元件。
为了实现调温介质在电池壳体14内部的一致的流动过程，在本发明中设有密封件32，通过所述密封件使始流区域24和尾流区域26彼此分离。
在这里不可见地，电池装置12此外具有导热元件36(参见图2)，所述导热元件设置在各电池单池16之间并且为了热传递而在至少一个侧面上从电池壳体14中伸出。为了予以说明，图2为此示出相应的电池装置12的局部示意图。电池壳体14已剖开地，即仅部分地示出。电池单池16在这里示例性地构成为袋式单池，其借助板状分隔件34在电池壳体14的内部张紧。在此，分别在相邻的两个电池单池16之间设置有导热元件36之一，所述导热元件在至少一个方向上突出于电池单池16。在所述方向上或者说在电池单池16的相应侧面上，能够在电池单池16和电池壳体14的壁、尤其是外壁的内侧面之间设置有间距，所述间距以及电池壳体14的外壁被导热元件36穿过。尤其是在所述区域内，导热元件36能够被调温介质环流以进行浸没式调温。
此外，电池装置12在这里具有至少一个电气或者电子功率部件，在这里概括性地并且简化地称为功率电子装置38。功率电子装置38在这里同样可浸没式调温，即能够集成到电池内部的浸没式循环回路中或者被调温介质环流。
下面参考附图更详细地阐述电池装置12的特性与构造方案。电池装置12具有内部的介电冷却循环回路，借助该冷却循环回路能够对电池装置12的在运行中产生热的结构元件或者部件、尤其是所有结构元件或者部件进行调温。在此，冷却循环回路的、即所述的电池内部的浸没式循环回路的所有部件设置在电池装置12的电池壳体14中或者上。通过这一布置，一方面能够使用于所述热力学的、完全有效的浸没式循环回路的耗费最小化，例如在调温介质的流体体积、输送压力需求或者泵18的功率设计或者尺寸方面和/或诸如此类。另一方面，例如能够保留在传统车辆配置中已有的、相对于机动车辆10的热循环回路或者例如基于水-乙二醇的车辆冷却系统的和相对于机动车辆10的车辆架构的功能与几何接口。于是，由此能够将电池装置12构造成特别易于与现有的用于非浸没式调温的电或者高压存储装置、即电池的车辆架构兼容，尤其是与传统地借助被水-乙二醇流经的板式热交换器进行调温的那些车辆架构兼容，所述板式热交换器本身例如通过借助导热粘合剂的粘接或者借助面状压紧而热连接到导热板或者电池单池上。
在这里提出的电池装置12的构造方案的情况下，尤其是能够保留从传统的或者到目前为止的蓄能装置中已知的、用于电池单池16的机械保持结构，而到目前为止所使用的、内部的、在壳体状的各个单池段和单池模块内部的和之间的封闭式流体引导件则能够取消，即能够在这里所描述的电池装置12中节省。
通过在这里规定的浸没式调温，例如相比于迄今常用的冷却板或者侧向设置的板式冷却装置能够实现改进的、到电池单池或者来自电池单池16的热传递。由此，为了预先给定的或者期望的调温效率，能够使用相对于调温介质的较小温差、即调温介质的较高的始流温度，例如45℃或者更高。这又能够引起在调温介质和例如迎流导热元件36的处于壳体外部的区段的环境空气之间的相应较大的温差并且由此能够实现显著改进的对环境空气的散热或者相应的气流。由此，在这里提出的电池装置12能够实现至少对电池单池16的特别有效的调温。
通过在这里规定的或者实现的、借助调温介质不仅对电池单池16的、而且也对功率电子装置38、即电气结构元件、例如在电池装置12的控制装置、微控制器或者电池管理系统中的功率电子装置、变压器、汇流排、电线、开关、存储器芯片、印刷电路板或者类似器件的调温，能够特别高效地应用或者利用所述的由导热元件36支持的浸没式调温的有利特性和效果，尤其是至少基本与所使用的单池配置无关。例如在电池供电的机动车辆或者燃料电池车辆的DC/DC转换器中电流负载相对大或者例如在自动化车辆背景下在高性能控制装置或者计算机中产生相对大量的废热的情况下，这例如可能特别重要。通过在这里提出的、由导热元件36支持的、对电气和/或电子结构元件或者部件的浸没式调温，这些电气和/或电子结构元件或者部件例如能够承受更高的负载和/或以减小的质量、以减小的体积和/或以例如由于使用更经济的材料而降低的成本耗费实现。
泵18在这里设置在电池壳体14的内部。在此，泵18例如能够经由维修盖、即电池壳体14的可打开并且可闭锁的盖元件从外部接近，例如以用于更换泵18的泵机构。泵18例如能够容纳在泵壳体中，所述泵壳体同时可以是电池壳体14的组成部分。同样地，泵18或者说其泵壳体能够借助法兰状的流体连接件从外侧固定在电池壳体14上，所述流体连接件能够穿过电池壳体14的外壁或者设置在电池壳体14的外壁中的相应凹口或者流体接口上。
对于所述泵18，能够设有防漏保护装置，例如以在泵机构、即泵18的马达或者驱动装置和设置在电池壳体14或者说电池壳体14的外壁中或者上的用于调温介质的流体连接件或者流体开口之间的滑动套形式。作为附加或者作为替选，能够为泵18设有在泵壳体中的或者说在电池壳体14的外壁中的流体连接件和电池壳体14的可被调温介质穿流的壳体内部之间的防漏保护导流罩形式的防漏保护装置。
同样地，尤其是如果泵18从外侧设置在电池壳体14上，则其能够通过管道环路集成到电池装置12的浸没式循环回路中。在此，泵18例如能够构成为所谓的管道泵。
通过在这里提出的不同的构造方案，也能够针对提高的对于在狭窄的安装情况下电池壳体14的空间需求的要求，使电池装置12匹配于泵18的用于售后或者维护目的的或者用于进行更换的可接触性和/或匹配于电池装置12相对于或者与模块化组件的可结合性。
如对于泵18所描述的那样，热交换器20也能够如在这里示出的那样设置在电池壳体14的内部或者电池壳体14的外侧。由此也能够满足结合泵18所述的对于电池装置12的要求。
尤其是能够通过例如能够在机动车辆10的风道内部引导的冷却空气流对电池装置12的至少一部分进行加载。所述冷却空气流例如能够使用或者包括来自机动车辆10的周围环境中的、作为传热流体的环境空气。在此，例如能够通过冷却空气流对导热元件36的从电池壳体14中伸出的区段进行加载或者所述区段由于其在相应风道中或者上的布置是可进行加载的。与所述区段类似地，能够设有热交换器-导热元件，即设置或者构造在热交换器20上的冷却片。这些冷却片能够在热交换器20从壳体内部设置在电池壳体14的内部的情况下从电池壳体14的外壁、即外部的壳体壁中伸出或者穿过，使其能够通过冷却空气流进行加载。作为附加或者作为替选，冷却片或者肋状的导热板设置在电池壳体14的外部并且热学地连接至电池壳体上，尤其是在热交换器20的区域内。由此也能够实现、改进或者支持电池装置12的所述有利特性，即满足所述要求。
所描述的构造方案或者原理能够应用于不同类型和构造的电池。因此，例如能够将棱柱形单池、袋式单池、水平或者竖直布置的圆柱体形的圆形单池、固体单池(全固态电池ASSB:All Solid State Battery)以及特殊形式的单池绕组和单池组件用作电池单池16。同样地，所描述的电池装置12或者相应构造的电池装置12不仅能够用于机动车辆12或者在机动车辆12中使用。相反，电池装置12同样可用于其它用途，例如用作用于运行机器或者设备的固定蓄能装置或者用作用于电力网络或者电网的缓冲或者诸如此类。
在整体上，所描述的示例表明，如何能够实现具有内部浸没式冷却循环和传统散热装置的蓄电装置。
附图标记列表
10 机动车辆
12 电池装置
14 电池壳体
16 电池单池
18 泵
20 热交换器
22 内部流体接口
24 始流区域
26 尾流区域
28 外部流体接口
30 单池保持件
32 密封件
34 分隔件
36 导热元件
38 功率电子装置

Claims (16)

1.电池装置(12)，所述电池装置具有电池壳体(14)、设置在所述电池壳体中的多个电池单池(16)和分别设置在相邻的两个电池单池(16)之间的导热元件(36)，所述多个电池单池为了实现在电池壳体(14)内的浸没式调温而能够至少局部地被电池内部的浸没式循环回路中的介电调温介质环流，所述电池单池分别以至少一个侧面以导热接触的方式贴靠在相应的导热元件(36)上，其中，所述导热元件(36)在至少一个方向上超出电池单池(16)并且穿过电池壳体(14)的壳体壁向外伸出，并且所述导热元件(36)的从电池单池(16)延伸至壳体壁的区段同样能够被调温介质环流。
2.根据权利要求1所述的电池装置(12)，其特征在于，所述电池装置(12)是用于机动车辆(10)的电池装置。
3.根据权利要求1所述的电池装置(12)，其特征在于，所述电池装置(12)具有能够被调温介质穿流的热交换器(20)和用于将调温介质输送通过浸没式循环回路的泵(18)，并且所述热交换器(20)、泵(18)和电池壳体(14)构成一个紧凑的单元。
4.根据权利要求3所述的电池装置(12)，其特征在于，电池装置(12)的所有部件构成一个紧凑的单元。
5.根据权利要求3所述的电池装置(12)，其特征在于，所述热交换器(20)设置在电池壳体(14)的内部。
6.根据权利要求5所述的电池装置(12)，其特征在于，所述热交换器(20)设置在电池壳体(14)的外壁的内侧面上。
7.根据权利要求5所述的电池装置(12)，其特征在于，所述电池壳体(14)在外壁的在内侧设置有热交换器(20)的区域上具有至少一个冷却片。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的电池装置(12)，其特征在于，所述热交换器(20)具有用于浸没式循环回路的流体接口的第一接口对(22)和用于连接至外部的热循环回路的流体接口的第二接口对(28)，其中，所述第一接口对(22)无管道地与在电池壳体(14)中的能够被调温介质穿流的区域流体引导地耦联，并且所述第二接口对(28)设置在热交换器(20)的背离电池单池(16)的外侧面上。
9.根据权利要求3至7中任一项所述的电池装置(12)，其特征在于，所述泵(18)设置在电池壳体(14)内，并且所述泵(18)能够通过电池壳体(14)的外壁的可打开的盖元件从电池壳体(14)的外部接近。
10.根据权利要求3至7中任一项所述的电池装置(12)，其特征在于，所述泵(18)设置在电池壳体(14)的内部的隔腔内，并且所述泵(18)的电子装置和/或马达能够通过电池壳体(14)的外壁的可打开的盖元件从电池壳体(14)的外部接近。
11.根据权利要求3至7中任一项所述的电池装置(12)，其特征在于，所述泵(18)固定在电池壳体(14)的外侧面上。
12.根据权利要求11所述的电池装置(12)，其特征在于，所述泵(18)固定在一个泵壳体中，该泵壳体借助法兰状的流体连接件和/或引导流体的接套固定在电池壳体(14)的外侧面上。
13.根据权利要求1至7中任一项所述的电池装置(12)，其特征在于，所述电池装置(12)具有至少一个电功率部件(38)，所述电功率部件设置在电池壳体(14)内并且同样为了浸没式调温而能够被调温介质环流。
14.机动车辆(10)，所述机动车辆具有根据权利要求1至13中任一项所述的电池装置(12)。
15.根据权利要求14所述的机动车辆(10)，其特征在于，所述电池装置用作牵引电池。
16.根据权利要求14或15所述的机动车辆(10)，其特征在于，所述机动车辆(10)具有在机动车辆(10)行驶期间能够被环境空气穿流的风道，所述风道朝导热元件(36)的从电池壳体(14)中伸出的区段定向。
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