CN116598650A - 电蓄能单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的电蓄能单元(1)，该电蓄能单元具有：壳体(2)，该壳体确定内部空间(23)，在该内部空间中容纳有蓄能单元(1)的电化学部件；和延伸通过内部空间的管道(6)，通过该管道能引导冷却或加热介质通过内部空间(23)。

Description

电蓄能单元
本申请是基于国际申请号为PCT/EP2018/060584、中国申请号为201880011060.X、申请日为2018年04月25日、发明名称为“电蓄能单元”的中国专利申请提出的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的电蓄能单元和一种用于使电蓄能单元运行的方法。尤其是，本发明涉及一种这样的用于给机动车的电驱动设备供电的蓄能单元。
背景技术
在现有技术中，电蓄能单元是普遍已知的并且在机动车中作为用于电驱动设备的电蓄能器的一部分使用。
为了使电蓄能器的蓄能单元跨越其使用寿命可靠地工作，必需的是，例如在机动车运行期间冷却蓄能单元或者在起动阶段中必要时加热蓄能单元。
为了实现这一点，在现有技术中使用具有相应的冷却/加热元件的冷却/加热系统，这些冷却/加热元件在空间上设置在蓄能单元或者整个蓄能器的外侧上。这样的冷却/加热系统连同其冷却/加热元件占据机动车之内的宝贵的结构空间。
发明内容
在此背景下，本发明的目的在于，实现一种电蓄能单元和一种相应的用于使蓄能单元运行的方法，所述蓄能单元和方法允许优化结构空间。
所述目的利用一种按照权利要求1所述的电蓄能单元和一种按照权利要求10所述的方法实现。进一步优选的实施方式是各从属权利要求的技术方案。
按照本发明的一个方面，用于机动车的电蓄能单元包括：壳体，该壳体确定内部空间，在该内部空间中容纳有蓄能单元的电化学部件；和延伸通过内部空间的管道，通过该管道能引导冷却或加热介质通过内部空间。
按照本发明的电蓄能单元尤其是涉及这样的形成用于机动车电驱动设备的电蓄能器一部分的电蓄能单元。优选地，一个这样的蓄能器由多个存储模块构成，其中所述存储模块中的每个存储模块又包括多个按所希望的配置组接的按照本发明的蓄能单元。
所述电化学部件优选涉及两个电极带的构造，所述两个电极带分别与一个相应的电极电连接并且通过分隔件彼此隔开。所提到的各电极例如由铜或铝构成并且与相应的接触导通极电连接，该接触导通极在电蓄能单元之外是可接近的用以连接蓄能单元。
至少各电极带和分隔件优选在内部空间中具有卷绕的结构，通过将各电极带和分隔件在壳体之外彼此平放并且共同卷起来得到该卷绕的结构。然后将由此在壳体之外得到的卷绕的结构接着装入该壳体的内部空间中。
优选地，按照本发明的电蓄能单元是锂离子蓄能单元。在这种情况下，所述电极带之中的一个电极带是过渡金属结构并且所述电极带之中的另一个电极带是碳结构，两结构通过分隔件彼此隔开。此外，在壳体的内部空间中填充有非水性的电解质溶液，该电解质溶液能实现在电蓄能单元充电/放电时锂离子迁移。
按照本发明，所提到的管道延伸通过蓄能单元的壳体的内部空间，从而能引导冷却/加热介质通过蓄能单元的内部空间。所提到的介质优选是冷却液。通过管道按照本发明布置在壳体之内，在蓄能单元之外的宝贵的结构空间供其他部件使用，亦即按照本发明能实现优化结构空间。
此外，通过按照本发明布置管道，冷却/加热介质被引导到蓄能单元的需要冷却或需要加热的重要区域。这例如对蓄能单元的使用寿命产生积极作用并且能实现避免由制冷引起的能量范围损失。
优选地，按照本发明的电蓄能单元构造为，使得所述管道直线地或弯曲地延伸通过内部空间。
优选地，所述管道由不导电或导电能力差的材料形成。
对此的例子是塑料、亦或例如钛。特别优选的是导电能力小于等于2.8*106S/m的材料。
按照本发明的电蓄能单元的壳体优选是具有多个外表面的长方体，这些外表面确定长方体，所述管道在所述多个外表面之中的一个外表面上进入壳体中，在内部空间中延伸并且在这个外表面上又从壳体中出来。
换言之，所述管道进入壳体中所在的区域和所述管道从壳体中出来所在的区域位于同一个外表面上，这个外表面是确定长方体的外表面之一。由此，优选冷却/加热系统可连接在长方体的外表面之一上。
在壳体之内、亦即在内部空间中，管道优选延伸穿过电化学部件、例如穿过所阐述的卷绕的结构。
优选地，按照本发明的电蓄能单元的所述一个外表面由封闭壳体的盖形成。
由此，例如得到制造优势。
按照本发明的电蓄能单元的壳体优选是具有多个外表面的长方体，这些外表面确定长方体，所述管道在所述多个外表面之中的一个外表面上进入壳体中，在内部空间中延伸并且在所述多个外表面之中的另一外表面上又从壳体中出来。
优选地，所述电蓄能单元如前文所阐述的那样构成，其中，所述管道进入壳体中所在的所述一个外表面由封闭壳体的盖形成。所述管道优选直线地延伸通过内部空间并且在所述另一外表面上又从壳体中出来。所提到的另一外表面是蓄能单元的与盖相对的例如形成底部的侧面。
替代地，所述壳体可以是具有第一端侧和第二端侧的管，所述管道在第一端侧上进入壳体中，在内部空间中延伸并且在第二端侧上又从壳体中出来。
在这种情况下，电化学部件在内部空间中同样优选形成卷绕的结构，其中，所述管道优选直线地延伸通过卷绕的结构。换言之，所述卷绕的结构是围绕管道卷绕的。
特别优选地，按照本发明的电蓄能单元构成为，使得所述管道在第一接触导通极上和/或在第二接触导通极上进入壳体中或从壳体中出来，在所述第一接触导通极上和/或在所述第二接触导通极上按照规定接触导通蓄能单元，用于连接到负载上。
所述第一接触导通极和第二接触导通极(穿过壳体地)通过相应的接触导通元件与相应的电极连接。这是必要的。按照本发明，在这里不可避免地要形成的穿过壳体的缺口也可以用于布设管道。相当特别优选地，管道延伸穿过第一接触导通极和/或所述第二接触导通极。
此外，本发明涉及一种用于使机动车的电蓄能单元运行的方法，所述方法具有如下方法步骤：
测量机动车的环境温度和/或设置在机动车之内的蓄能单元的环境温度；和
将介质导入蓄能单元的在其中容纳有蓄能单元的电化学部件的内部空间中，以便根据环境温度加热或冷却蓄能单元。
相应的蓄能单元优选如在前文中所阐述的那样构造。
为了导入介质、例如液体，蓄能单元连接到相应的冷却和/加热系统上。
蓄能单元的环境温度例如可以通过如下方式测量，即，将温度传感器设置在蓄能单元上。
当机动车的蓄能器包括多个蓄能单元时，优选在每个蓄能单元上设置有一个温度传感器。在这种情况下，构成蓄能器的这些蓄能单元通过其管道优选并行地连接到所提到的冷却和/加热系统上，从而可单独地冷却和/或加热每个蓄能单元。
替代地，仅仅所述多个蓄能单元中的一个蓄能单元可以装备有温度传感器，其中，经此测量的环境温度用作判断是冷却或加热所有蓄能单元、还是不冷却或不加热各蓄能单元的判断标准。在这种情况下，各个蓄能单元的管道可与冷却和/或加热系统串联连接。
此外替代地，机动车的环境温度也可以用于判断是冷却、还是加热蓄能单元。在这种情况下不必给蓄能单元装备温度传感器。
在本方法中，冷却或加热蓄能单元所到达的温度是可调的。
优选地，开始加热蓄能单元起始的环境温度小于10℃、优选0℃。这适用于测量环境温度的所有变型方案，亦即在蓄能单元之一上、在每个蓄能单元上或仅在机动车的周围环境中。
优选地，开始冷却蓄能单元起始的环境温度在18℃至22℃之间、优选为20℃。这适用于测量环境温度的所有变型方案，亦即在蓄能单元之一上、在每个蓄能单元上或仅在机动车的周围环境中。
附图说明
下面参照各附图阐述按照本发明的蓄能单元的各优选的实施方式。
图1a和1b示出按照本发明的蓄能单元的优选的第一实施方式，其中，图1a示出沿着在图1b中示出的剖切线1a-1a的剖视图；
图2a和2b示出按照本发明的蓄能单元的优选的第二实施方式，其中，图2a示出沿着在图1b中示出的剖切线2a-2a的剖视图；
图3a和3b示出按照本发明的蓄能单元的优选的第三实施方式，其中，图3a示出沿着在图3b中示出的剖切线3a-3a的剖视图。
具体实施方式
图1a和b示出按照本发明的蓄能单元1的优选的第一实施方式，其中，该蓄能单元具有壳体2。
壳体2优选包括盖21和壳体容器22，该壳体容器通过盖21封闭。盖21和/或壳体容器22可以由金属或塑料形成。
壳体2确定内部空间23，在该内部空间中容纳有按照本发明的蓄能单元1的电化学部件。
优选地，蓄能单元是锂离子蓄能单元并且包括第一电极带(过渡金属结构)和第二电极带(碳结构)，其中，两电极带通过分隔件相互隔开。这两个电极带连同分隔件一起卷绕成卷绕的结构3并且分别与一个电极31、32电连接。
此外，在壳体2的内部空间中填充有非水性的电解质溶液，该电解质溶液能实现在电蓄能单元充电/放电时锂离子迁移。
壳体2总体上构成为长方体，其中，盖21形成多个确定长方体的外表面之中的一个外表面。
在由盖21形成的该外表面上安放有第一接触导通极4和第二接触导通极5，按照规定在这些接触导通极上接触导通或连接按照本发明的蓄能单元1。当盖由金属形成时，所述第一接触导通极4和第二接触导通极5在之间放入绝缘体的情况下固定在盖上并且穿过相应的通道分别与电极31、32电连接。
按照本发明，管道6穿刺第一接触导通极4，在内部空间3中直线延伸至与盖21相对的一侧，从那里沿着所述相对的一侧延伸并且从确定的点起重新直线地朝向盖21延伸，在那里该管道同样穿刺第二接触导通极5并且向外伸出。该延伸在本实施方式中选择成使得管道6在内部空间23中在所述卷绕的结构3的外表面上延伸而不穿过该卷绕的结构。
管道6在内部空间23中的延伸也可以是不同形式的。
管道6优选由电绝缘材料或至少由导电能力差的材料、例如钛构成。
图1b示出管道6分别居中地穿刺第一接触导通极4和第二接触导通极5。
管道6可以按照规定连接到未示出的冷却和/或加热系统上，该冷却和/或加热系统为了冷却/加热蓄能单元1可以泵送液体通过管道6。
通过管道6的按照本发明的布置结构，可节省蓄能单元1之外的结构空间并且同时可以很好地在必需冷却或加热的区域内进行冷却或加热。
图2a和b示出按照本发明的蓄能单元1'的优选的第二实施方式。与优选的第一实施方式的元件相同的这些元件带有相同的附图标记并且不再次进行阐述。
优选的第二实施方式与第一实施方式的区别尤其是在于管道6'的构造，该管道如在图2中所示的那样在中心穿刺盖21并且直线地延伸至与盖21相对的一侧，在那里该管道又穿刺壳体2并且向外伸出。
如在相应的图中可看出，管道6'不穿刺接触导通极4'、5'，这些接触导通极因此没有开口并且通过盖21中的很小的缺口与相应的电极接触导通。
图2b还示出在该优选的第二实施方式中管道6'延伸穿过卷绕的结构3。
图3a和3b示出按照本发明的电蓄能单元1”的优选的第三实施方式。与优选的第一和第二实施方式的元件相同的这些元件也带有相同的附图标记并且不再次进行阐述。
优选的第三实施方式的重要区别在于壳体2”的形状，该壳体如在图3中所示的那样构成为管。电化学部件3在该优选的实施方式中同样构成为卷绕的结构，从而所述电化学部件齐平地插入管中。
在该优选的实施方式中，所述卷绕的结构3同样被管道居中地穿过，其中，管道6”在第一端侧24上进入管中并且在第二端侧25上从管中出来。
在所有优选的实施方式中，相应的管道可这样连接到已经提到的冷却和/或加热系统上，使得为了冷却/加热蓄能单元，可以穿过管道来泵送液体。相应的用于使所阐述的蓄能单元运行的方法可根据相应的蓄能单元的环境温度实施。
环境温度优选通过未示出的例如设置在盖21或管上的温度传感器检测。
根据所测量的环境温度的高低，可判断是要冷却、还是要加热相应的蓄能单元。

Claims (10)

1.用于机动车的电蓄能单元(1)，该电蓄能单元具有：
壳体(2)，该壳体确定内部空间(23)，在该内部空间中容纳有蓄能单元(1)的电化学部件；和
延伸通过内部空间的管道(6)，通过该管道能引导冷却或加热介质通过内部空间(23)。
2.根据权利要求1所述的电蓄能单元(1)，其中，所述管道(6)直线地或弯曲地延伸通过内部空间(23)。
3.根据权利要求1或2所述的电蓄能单元(1)，其中，所述管道(6)由不导电的或导电能力差的材料形成。
4.根据权利要求1至3之一所述的电蓄能单元(1)，其中，
所述壳体(2)是具有多个外表面的长方体，这些外表面确定长方体；并且
所述管道(6)在所述多个外表面之中的一个外表面上进入壳体(2)中，在内部空间(23)中延伸并且在这个外表面上又从壳体(2)中出来。
5.根据权利要求4所述的电蓄能单元(1)，其中，所述一个外表面由封闭壳体(2)的盖(21)形成。
6.根据权利要求3所述的电蓄能单元(1)，其中，所述壳体(2)是具有多个外表面的长方体，这些外表面确定长方体；并且
所述管道(6)在所述多个外表面之中的一个外表面上进入壳体(2)中，在内部空间(23)中延伸并且在所述多个外表面之中的另一外表面上又从壳体(2)中出来。
7.根据权利要求6所述的电蓄能单元(1)，其中，
所述管道(6)进入壳体中所在的所述一个外表面由封闭壳体(2)的盖(21)形成；并且
所述管道(6)优选直线地延伸通过内部空间(23)并且在所述另一外表面上又从壳体(21)中出来。
8.根据权利要求3所述的电蓄能单元(1)，其中，
所述壳体(2)是具有第一端侧(24)和第二端侧(25)的管；并且
所述管道(6)在第一端侧(24)上进入壳体(2)中，在内部空间(23)中延伸并且在第二端侧(25)上又从壳体(2)中出来。
9.根据权利要求1至8之一所述的电蓄能单元(1)，其中，
所述管道(6)在第一接触导通极(4)上和/或在第二接触导通极(5)上进入壳体(2)中或从壳体中出来，在所述第一接触导通极上和/或在所述第二接触导通极上按照规定接触导通蓄能单元，用于连接到负载上。
10.用于使机动车的电蓄能单元(1)运行的方法，所述方法具有如下方法步骤：
——测量机动车的环境温度和/或设置在机动车之内的蓄能单元(1)的环境温度；和
——将介质导入蓄能单元(1)的在其中容纳有蓄能单元(1)的电化学部件的内部空间中，以便根据环境温度加热或冷却蓄能单元(1)。
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