CN219779009U - 用于机动车辆的电池装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种用于机动车辆的电池装置(100)，电池装置具有至少两个电池单元(11)和电力总线(12)，电池单元和电力总线布置在电池壳体(1)的内部中，并且能够由布置在所述内部中的可流动冷却剂控制温度，其中所述电力总线(12)和偏转元件(7)布置在电池单元之间的中间空间(6)中，其中所述偏转元件(7)包括用于所述冷却剂的至少一个通路开口(8)，所述至少一个通路开口布置成使得流过所述通路开口(8)的冷却剂沿着电力总线(12)流动。

Description

用于机动车辆的电池装置
技术领域
本实用新型涉及一种用于机动车辆的电池装置，所述电池装置具有用于电池壳体内的电池单元和电力总线的定向冷却的偏转元件。本实用新型还涉及一种操作电池装置的方法，所述电池装置具有用于电池壳体内的电池单元和电力总线的定向冷却的偏转元件。
背景技术
为了提供电能，具有许多电池单元的大型电池模块通常安装在机动车辆、特别是电动车辆中。由于设计空间小，因此随着对机动车辆中存储能量的量的需求同时增加，电池单元紧密地布置在一起。取决于放电或充电速率，电池模块和电池单元被热加载。这种热负载对机动车辆的续航里程和个体电池单元的耐久性造成负面影响。特别地，通常与相应的相邻电池单元具有很少距离或没有距离的彼此邻近布置的电池单元只能不充分地耗散由此产生的热损失。此外，在电连接电池单元的电力总线中也存在显著的功率耗散，这转换成热。
实用新型内容
鉴于这种情况，由本实用新型所解决的问题是实现电池模块内的电池单元和电力总线的有效冷却。
该问题通过用于机动车辆、特别是电动机动车辆的电池装置解决，所述电池装置具有至少两个电池单元和电力总线，所述电池单元和电力总线布置在电池壳体的内部中，并且能够由布置在所述内部中的可流动冷却剂控制温度，其特征在于，所述电力总线和偏转元件布置在所述电池单元之间的中间空间中，其中所述偏转元件包括用于所述冷却剂的至少一个通路开口，所述至少一个通路开口布置成使得流过所述通路开口的冷却剂沿着所述电力总线流动。
该问题通过一种用于操作机动车辆、特别是电动机动车辆的电池装置的方法进一步解决，所述电池装置具有至少两个电池单元和电力总线，所述电池单元和电力总线布置在电池壳体的内部中，并且由布置在所述内部中的可流动冷却剂控制温度，其特征在于，所述电力总线和偏转元件布置在电池单元之间的中间空间中，其中所述偏转元件包括至少一个通路开口，其中所述冷却剂沿着所述电力总线流动并且通过所述通路开口流动。
根据本实用新型的电池装置包括至少两个电池单元、电力总线和偏转元件。所述电力总线和所述偏转元件布置在两个电池单元之间的中间空间中。在电池装置的操作期间，布置在电池壳体的内部中的电池单元和电力总线由冷却剂控制温度。偏转元件以这样的方式引导冷却剂流通过通路开口，以使得冷却剂从两个电池单元中的一个电池单元开始沿着电力总线流动，并且由此也控制电力总线的温度。
优选地，电池单元经由导电连接机械地连接到电力总线。
根据有利的配置，提供的是，用于可流动冷却剂的可灌注自由区域布置在电池单元的下方和上方。冷却剂可在流过电池单元下方和上方的这些自由区域的同时冷却电池单元的面向下的表面和面向上的表面两者。
根据有利的配置，提供的是，偏转元件以这样的方式布置，使得在中间空间中、特别地围绕电力总线产生冷却剂的U形流动路径。这种配置具有以下优点：布置在中间空间内距电池单元的顶部和/或底部一定距离处的电力总线可经由冷却剂的U形流动路径接收流动。在这方面，例如，冷却剂可从第一电池单元的顶部朝向电力总线向下引导，通过偏转元件中的通路开口，并且然后向上朝向与第一电池单元相对的第二电池单元的顶部引导。
根据有利的配置，提供的是，通路开口布置在电力总线下方。通过将通路开口布置在电力总线下方，可产生冷却剂的流动路径，所述流动路径从上方经过电力总线，并且然后在电力总线下方弯曲以便流过通路开口。在偏转元件的另一侧上，冷却剂的流动路径然后可再次向上弯曲。
根据有利的配置，提供的是，偏转元件包括若干通路开口，其中所有通路开口布置在距偏转元件的顶部的共同距离处。若干通路开口可产生其中冷却剂沿着电力总线被引导的若干区域。优选地，通路开口布置在电力总线下方的区域中，使得在穿过通路开口之前，来自上方的冷却剂流沿着电力总线被引导。备选地，可提供的是，通路开口布置在距偏转元件的顶侧的不同距离处。
根据有利的配置，提供的是，通路开口具有圆形或椭圆形或多边形的横截面、优选地四边形的横截面。如果若干通路开口设在偏转元件中，则它们优选地配置有相同的横截面。通过选择横截面，可调整电力总线的区域中的流动路径。特别地，通过选择横截面的区域大小，可调整沿着电力总线和电池单元的流动速率。
根据有利的配置，提供的是，在电池单元上方在第一流动方向上引导冷却剂，其中偏转元件垂直于所述第一流动方向布置；和/或其中在电池单元下方在第二流动方向上引导冷却剂，其中偏转元件垂直于所述第二流动方向布置。该布置允许流动方向的定向重新定向。对于冷却，冷的冷却剂可首先穿过电池单元上方或下方，同时吸收来自电池单元的热。以此方式预热的冷却剂然后经过电力总线而穿过偏转元件，使得电力总线也可被冷却。以此方式，布置在电力总线上游的电池单元可以比电力总线高的冷却容量冷却。偏转元件可在电池装置的内部宽度上方延伸，以便偏转全部冷却剂流。
根据有利的配置，提供的是，电力总线使若干电池单元互连。电力总线在至少两个电池单元的极点之间建立连接。例如，电力总线可连接并联连接的至少两个电池单元的类似极点。备选地，电力总线可将串联连接的电池单元的不同极点彼此连接。
根据有利的配置，提供的是，偏转元件在上方和/或下方抵靠内壁和电池壳体密封。可通过密封来防止在其顶部和底部处围绕偏转元件的非期望流动。冷却剂流可在偏转元件中的通路开口的方向上完全沿着偏转元件的长度通过密封转向。
根据有利的配置，提供了一种用于在流动方向上输送冷却剂的输送器装置。输送器装置可生成压力，以便将冷却剂输送通过电池装置。优选地，电池装置进一步包括允许冷却剂与环境或另一冷却剂之间的热交换的热交换器。输送器装置优选地还使冷却剂输送通过热交换器。
根据有利的配置，提供的是，至少两个电池单元中的至少第一电池单元布置在偏转元件的第一侧上，并且至少两个电池单元中的一个至少第二电池单元布置在所述偏转元件的与所述第一侧相对的第二侧上。例如，第一电池单元可布置成更靠近电池装置的冷却剂入口。偏转元件在空间上将第一电池单元与第二电池单元分离，其中仅通路开口包括用于所述冷却剂的通路。在这方面，第二电池单元定位在偏转元件的相对侧上。优选地，电池装置包括若干第一电池单元和/或第二电池单元。第一电池单元位于偏转元件的第一侧上，而第二电池单元位于偏转元件的与第一侧相对的第二侧上。
根据有利配置，提供的是，电池装置包括至少两个第一电池单元和/或至少两个第二电池单元，其中单元中间通道布置在两个第一电池单元或两个第二电池单元之间，单元中间通道将相应电池单元下方的可灌注自由区域连接到电池单元上方的可灌注自由区域。此配置实现了冷却剂的流动路径，其中冷却剂流过通过第一电池单元下方的自由可灌注区域，然后向上通过存在于第一电池单元之间的单元中间通道，并且朝向偏转元件通过第一电池单元上方的自由可灌注区域。单元中间通道可以以曲折方式布置，使得冷却容量沿着电池单元的外侧最大化。电池单元上方的自由区域可由偏转元件以这样的方式分开，使得产生第一电池单元上方的自由上部区域和第二电池单元上方的另一个区域。
根据有利的配置，提供的是，冷却剂是介电流体。介电流体可为弱导电或非导电的冷却剂流体。介电流体可防止电池单元之间的电击穿或短路，并且因此可以增加电池模块的寿命。
根据上述方法的有利配置，提供的是，至少两个电池单元中的至少第一电池单元布置在偏转元件的第一侧上，并且至少两个电池单元中的至少第二电池单元布置在所述偏转元件的与所述第一侧相对的第二侧上，其中所述冷却剂通过所述第一电池单元和/或所述第二电池单元下方的冷却剂入口流入，并且向上流过两个第一电池单元和/或第二电池单元之间的至少一个单元中间通道。所述冷却剂通过所述冷却剂入口流入所述电池单元下方的所述区域中。所述流体流的一部分通过布置在所述第一电池单元和/或所述第二电池单元之间的所述单元中间通道流入所述电池单元上方的所述区域中，其中所述冷却剂的另一部分能够首先在所述第一电池单元下方流动，并且然后在第二电池单元下方流动。电池单元上方的冷却剂流可由偏转元件偏转，并且然后通过通路开口中的一个通路开口流到偏转元件的相对侧。这里，在来自电池单元的上方和下方的冷却剂流能够通过冷却剂出口流出之前，冷却剂能够使电池单元上方的区域冷却。
根据上述方法的有利配置，提供的是，冷却剂围绕偏转元件以U形方式流动。U形路径允许电力总线以定向方式冷却，而部件成本尽可能低。
根据上文呈现的方法的有利配置，提供的是，流动从冷却剂入口引导到冷却剂出口。电池装置具有主流动方向，其中所述冷却剂可通过所述冷却剂入口引入，并且可通过所述冷却剂入口流出。壳体壁内的流动方向可由于设备而改变。
备选地或除了上述有利配置之外，所述方法可使用已结合根据本实用新型的电池装置单独或组合描述的有利特征和配置。
总体上，本实用新型在此公开下述方案1和方案14的技术方案，下述方案2-13以及方案15-17为优选技术方案：
方案1.一种用于机动车辆、特别是电动机动车辆的电池装置，所述电池装置具有至少两个电池单元和电力总线，所述电池单元和所述电力总线布置在电池壳体的内部中，并且能够由布置在所述内部中的可流动冷却剂控制温度，其中，所述电力总线和偏转元件布置在所述电池单元之间的中间空间中，其中所述偏转元件包括用于所述冷却剂的至少一个通路开口，所述至少一个通路开口布置成使得流过所述通路开口的冷却剂沿着所述电力总线流动。
方案2.根据方案1所述的电池装置，其中，用于所述可流动冷却剂的可灌注自由区域布置在所述电池单元的下方和上方。
方案3.根据方案1或2所述的电池装置，其中，所述偏转元件以这样的方式布置，使得在所述中间空间中、特别地围绕所述电力总线产生所述冷却剂的U形流动路径。
方案4.根据方案1-3之一所述的电池装置，其中，所述偏转元件包括若干通路开口，其中所有通路开口布置在距所述偏转元件的顶部的共同距离处。
方案5.根据方案1-4之一所述的电池装置，其中，所述通路开口具有圆形或椭圆形或多边形的横截面、优选地四边形的横截面。
方案6.根据方案1-5之一所述的电池装置，其中，在所述电池单元上方在第一流动方向上引导所述冷却剂，其中所述偏转元件垂直于所述第一流动方向布置；和/或在所述电池单元下方在第二流动方向上引导所述冷却剂，其中所述偏转元件垂直于所述第二流动方向布置。
方案7.根据方案1-6之一所述的电池装置，其中，所述电力总线将若干电池单元彼此连接。
方案8.根据方案1-7之一所述的电池装置，其中，所述偏转元件在上方和/或下方抵靠内壁和所述电池壳体密封。
方案9.根据方案1-8之一所述的电池装置，其中，所述电池壳体包括布置在所述电池装置的相对侧上的至少一个冷却剂入口和一个冷却剂出口。
方案10.根据方案1-9之一所述的电池装置，其中，用于在流动方向上输送所述冷却剂的输送器装置。
方案11.根据方案1-10之一所述的电池装置，其中，所述至少两个电池单元中的至少第一电池单元布置在所述偏转元件的第一侧上，并且所述至少两个电池单元中的至少第二电池单元布置在所述偏转元件的与所述第一侧相对的第二侧上。
方案12.根据方案11所述的电池装置，其中，所述电池装置包括至少两个第一电池单元和/或至少两个第二电池单元，其中单元中间通道布置在两个第一电池单元或两个第二电池单元之间，所述单元中间通道将相应电池单元下方的可灌注自由区域连接到所述电池单元上方的可灌注自由区域。
方案13.根据方案1-12之一所述的电池装置，其中，所述冷却剂是介电流体。
方案14.一种用于操作机动车辆、特别是电动机动车辆的电池装置的方法，所述电池装置具有至少两个电池单元和电力总线，所述电池单元和所述电力总线布置在电池壳体的内部中，并且由布置在所述内部中的可流动冷却剂控制温度，其中，所述电力总线和偏转元件布置在所述电池单元之间的中间空间中，其中所述偏转元件包括至少一个通路开口，其中所述冷却剂沿着所述电力总线并且通过所述通路开口流动。
方案15.根据方案14所述的方法，其中，所述至少两个电池单元中的至少第一电池单元布置在所述偏转元件的第一侧上，并且所述至少两个电池单元的至少第二电池单元布置在所述偏转元件的与所述第一侧相对的第二侧上，其中所述冷却剂通过所述第一电池单元和/或所述第二电池单元下方的冷却剂入口流入，并且向上流过两个第一电池单元和/或第二电池单元之间的至少一个单元中间通道。
方案16.根据方案14或方案15所述的方法，其中，所述冷却剂围绕所述偏转元件以U形形状流动。
方案17.根据方案14-16之一所述的方法，其特征在于，流动从所述冷却剂入口被引导到所述冷却剂出口。
附图说明
下面将参考附图中所示的实施例实例来解释本实用新型的更多细节和优点。这里：
图1以透视图示出了具有冷却剂入口的根据本实用新型的电池壳体的实施例实例；
图2示出具有偏转元件的电池壳体的内部的一部分的透视剖视图；
图3以剖视图示出了具有偏转元件的根据本实用新型的电池装置的实施例实例；以及
图4示出了根据图2和图3的根据本实用新型的偏转元件的详细视图。
具体实施方式
图1示出了用于冷却布置在电池壳体1内的元件的用于机动车辆、特别是电动机动车辆的根据本实用新型的电池装置100的实施例实例。在图1的示例性图示中，电池壳体100包括两个电池模块10，其中每个电池模块10包括若干电池单元11。此外，冷却剂入口2允许将冷却剂引入电池装置100中。
图2以透视横截面视图示出了可与图1所示的电池装置1一起使用的电池模块10。电池模块10包括若干电池单元11、具有若干通路开口8的偏转元件7和电连接区域13。偏转元件7垂直于由图2中的箭头指示的冷却剂的流动方向布置在电池模块内，使得冷却剂以U形形状由偏转元件7偏转。
用于冷却电池模块10内的电池单元11的可流动冷却剂是介电流体。此冷却剂在电池单元11上方的自由区域中被引导朝向偏转元件7。这里，冷却剂通过偏转元件7竖直向下偏转，并且引导通过偏转元件7的通路开口8。在穿过通路开口8之后，在另一侧上再次向上引导冷却剂。因此，产生U形曲线。此外，通路开口8具有多边形横截面。另外，通路开口8布置在距偏转元件7的上侧和下侧相同的距离处，即在共同高度处。为了最佳地重新引导冷却剂流通过偏转元件7，偏转元件向上和/或向下抵靠电池壳体100的内壁密封。
可以基于图3中的图示来理解通过电池模块10的冷却剂的流动路径。可在冷却剂入口2处、特别是电池模块10的外部，以由输送器装置(未示出)生成的期望压力引入冷却剂。冷却剂通过冷却剂入口2流入电池单元11下方的自由区域3中。
图3的图示中的电池模块10包括若干电池单元11，其中布置在偏转元件7的第一侧上的电池单元11称为第一电池单元11.1，并且布置在偏转元件7的相对侧上的电池单元11称为第二电池单元11.2。根据图3，第一电池单元11.1布置成比第二电池单元11.2更靠近冷却剂入口2。在第一电池单元11.1中的两个第一电池单元之间，以及第二电池单元11.2中的两个第二电池单元之间，存在例如以曲折方式的相应单元中间通道4。冷却剂分别从第一电池单元11.1和第二电池单元11.2下方的自由区域3开始，向上穿过单元中间通道4。
在这方面，单元中间通道4将电池单元11下方的自由区域3连接到电池单元11上方的自由区域5。冷却剂的流动方向从冷却剂入口2引导到布置在电池壳体1的相对侧上的冷却剂出口9。
在图4中，详细示出了第一电池单元11.1与第二电池单元11.2之间的中间空间6。中间空间6包括偏转元件7、电力总线12和用于电池单元14的电连接区域。来自电池单元上方的自由区域5的冷却剂流由偏转元件7竖直向下偏转，使得冷却剂流沿着电力总线12流动，并且然后被引导通过偏转元件7的通路开口8。这里，通路开口8布置在电力总线12下方的区域中，使得所有偏转的冷却剂能够围绕电力总线12流动。在图4中能够看到围绕偏转元件7的U形流动路径。由于偏转元件7，因此电池单元11上方的自由区域5中的冷却剂的流动方向因此能够偏离电池单元11下方的自由区域3中的冷却剂的流动方向。
附图标记
1-电池壳体
2-冷却剂入口
3-电池单元下方的自由区域
4-单元中间通道
5-电池单元上方的自由区域
6-中间空间
7-偏转元件
8-通路开口
9-冷却剂出口
11-电池单元
11.1-第一电池单元
11.2-第二电池单元
12-电力总线
13-电池壳体的电连接区域
14-电池单元的电连接区域
100-电池装置

Claims (14)

1.一种用于机动车辆的电池装置(100)，所述电池装置具有至少两个电池单元(11)和电力总线(12)，所述电池单元和所述电力总线布置在电池壳体(1)的内部中，并且能够由布置在所述内部中的可流动冷却剂控制温度，
其特征在于，所述电力总线(12)和偏转元件(7)布置在所述电池单元之间的中间空间(6)中，其中所述偏转元件(7)包括用于所述冷却剂的至少一个通路开口(8)，所述至少一个通路开口布置成使得流过所述通路开口(8)的冷却剂沿着所述电力总线(12)流动。
2.根据权利要求1所述的电池装置(100)，其特征在于，用于所述可流动冷却剂的可灌注自由区域布置在所述电池单元的下方(3)和上方(5)。
3.根据权利要求1或2所述的电池装置(100)，其特征在于，所述偏转元件(7)以这样的方式布置，使得在所述中间空间(6)中、特别地围绕所述电力总线(12)产生所述冷却剂的U形流动路径。
4.根据权利要求1或2所述的电池装置(100)，其特征在于，所述偏转元件(7)包括若干通路开口(8)，其中所有通路开口(8)布置在距所述偏转元件(7)的顶部的共同距离处。
5.根据权利要求4所述的电池装置(100)，其特征在于，所述通路开口(8)具有圆形或椭圆形或多边形的横截面。
6.根据权利要求1或2所述的电池装置(100)，其特征在于，在所述电池单元上方(5)在第一流动方向上引导所述冷却剂，其中所述偏转元件(7)垂直于所述第一流动方向布置；和/或在所述电池单元下方(3)在第二流动方向上引导所述冷却剂，其中所述偏转元件垂直于所述第二流动方向布置。
7.根据权利要求1或2所述的电池装置(100)，其特征在于，所述电力总线(12)将若干电池单元(11)彼此连接。
8.根据权利要求1或2所述的电池装置(100)，其特征在于，所述偏转元件(7)在上方和/或下方抵靠内壁和所述电池壳体(1)密封。
9.根据权利要求1或2所述的电池装置(100)，其特征在于，所述电池壳体(1)包括布置在所述电池装置的相对侧上的至少一个冷却剂入口(2)和一个冷却剂出口(9)。
10.根据权利要求1或2所述的电池装置(100)，其特征在于，用于在流动方向上输送所述冷却剂的输送器装置。
11.根据权利要求1或2所述的电池装置(100)，其特征在于，所述至少两个电池单元(11)中的至少第一电池单元(11.1)布置在所述偏转元件(7)的第一侧上，并且所述至少两个电池单元(11)中的至少第二电池单元(11.2)布置在所述偏转元件(7)的与所述第一侧相对的第二侧上。
12.根据权利要求11所述的电池装置(100)，其特征在于，所述电池装置(100)包括至少两个第一电池单元(11.1)和/或至少两个第二电池单元(11.2)，其中单元中间通道(4)布置在两个第一电池单元(11.1)或两个第二电池单元(11.2)之间，所述单元中间通道将相应电池单元下方(3)的可灌注自由区域连接到所述电池单元上方(5)的可灌注自由区域。
13.根据权利要求1或2所述的电池装置(100)，其特征在于，所述冷却剂是介电流体。
14.根据权利要求4所述的电池装置(100)，其特征在于，所述通路开口(8)具有四边形的横截面。
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