JP5244206B2 - 自動車のためのエネルギ貯蔵装置 - Google Patents

Description

本発明は、配列について上下に及び／又は相並んで配置されている複数のセルを備える、電気エネルギを必要に応じて貯蔵しかつ放出する、自動車のためのエネルギ貯蔵装置に関する。

ハイブリッド駆動装置又は純粋な電気駆動装置を備えた自動車は、電気エネルギを必要に応じて貯蔵しかつ放出する電気的なエネルギ貯蔵装置を有する。したがって、ハイブリッド駆動装置又は電気駆動装置の電気的な機械がモータにより運転される場合には、電気的なエネルギ貯蔵装置は電気的な機械を駆動するために電気エネルギを放出する。これに対して、ハイブリッド駆動装置又は電気駆動装置の電気的な機械がジェネレータにより運転される場合には、電気的な機械は電気的なエネルギ貯蔵装置を充填するので、電気エネルギは電気的なエネルギ貯蔵装置に貯蔵することができる。

ハイブリッド駆動装置又は電気駆動装置のための、実際に公知の電気的なエネルギ貯蔵装置は、通常、配列に関して上下に及び／又は相並んで配置されている複数のセルを有している。電気エネルギの貯蔵のためにエネルギ貯蔵装置を充電する場合、及び、電気エネルギを放出するために電気的なエネルギ貯蔵装置を放電する場合、エネルギ貯蔵装置のセル内に熱が生じる。この熱はセルの過熱を避けるために、ひいては温度に基づくセルの損壊を避けるために電気的なエネルギ貯蔵装置から排出する必要がある。また、場合によってはセルの過冷を避ける必要もある。

これまで自動車のハイブリッド駆動装置又は電気駆動装置のための電気的なエネルギ貯蔵装置の効果的な温度調節には困難が伴った。したがって、確実かつ簡単にエネルギ貯蔵装置のセルの過熱を、場合によっては過冷を回避することができる、自動車のハイブリッド駆動装置又は電気駆動装置のためのエネルギ貯蔵装置が必要である。エネルギ貯蔵装置は、つまり効果的な温度調節機能を有しており、かつ、出力に関して最適で、寿命に関しても最適である所定の温度範囲におけるセルの運転を可能にする。

したがって本発明の目的は、ハイブリッド駆動装置のための新型のエネルギ貯蔵装置を提供することである。

上記目的は、配列に関して上下に及び／又は相並んで互いに離して配置されている複数のセルを備える、電気エネルギを必要に応じて貯蔵しかつ放出する、自動車のためのエネルギ貯蔵装置において、各セルが全面に亘って第１の材料によって取り囲まれており、セル配列を形成する第１の材料によって取り囲まれるセルの全面に亘って第２の材料が配置されており、セル配列の周縁部に接して熱交換リブが配置されていることにより達成される。

好ましくは、第１の材料は、セルに比して高い熱容量を有しており、セル内に発生する熱を吸収するか又は熱をセルに放出し、均一な温度分配を少なくとも各セルの表面に提供する。

好ましくは、第１の材料はセラミックス又は窒化ホウ素が充填されたケイ素材料である。

好ましくは、第２の材料は第１の材料に比して高い熱伝導率を有しており、熱をセルから、つまりセルを取り囲む第１の材料から、熱交換リブに導出するか、又は逆に熱を熱交換リブからセルに、つまりセルを取り囲む第１の材料に導く。

好ましくは、第２の材料はグラファイト材料である。

好ましくは、第２の材料は金属製の材料である。

好ましくは、熱交換リブは金属製の材料から製造されている。

好ましくは、熱交換リブは媒体によって回流可能である。

本発明によって、第１の材料によって取り囲まれ、互いに離して配置されている個々のセルを有するエネルギ貯蔵装置が提供される。セル配列を形成する、第１の材料によって全面に亘って取り囲まれているセルは、第２の材料によって取り囲まれている。したがって、第１の材料によって取り囲まれているセルの全面に亘って第２の材料が配置されている。セル配列の周縁部の外側には熱交換リブが接して設けられている。

自動車のための、具体的にはハイブリッド駆動装置又は純粋な電気駆動装置を備えた自動車のための、セルの効果的な温度調節のために３つの手段を利用する電気的なエネルギ貯蔵装置の上記構成により、電気的なエネルギ貯蔵装置の、簡単で確実そして効果的な温度調節、特に冷却を提供することができる。

本発明の有利な構成によれば、第１の材料はセルに比して高い熱容量を有しており、セル内に発生する熱を吸収するか又はセルに熱を放出し、均一な熱分配を少なくともセルの表面に提供する。

有利には第１の材料はセラミックス又は窒化ホウ素が充填されたケイ素材料である。

本発明の別の有利な構成によれば、第２の材料は第１の材料に比して高い熱伝導率を有しており、熱をセルから、つまりセルを取り囲む第１の材料から熱交換リブへ排出するか、又は第２の材料は逆に熱を熱交換リブからセルに、つまりセルを取り囲む第１の材料に導く。

有利には、第２の材料はグラファイト材料である。

本発明のさらに別の有利な構成によれば、熱交換リブは媒体によって回流可能である。

有利には熱交換リブは、金属製の熱交換リブである。

本発明のさらに有利な構成は、従属請求項及び以下の記載から明らかになる。

自動車のための本発明に係るエネルギ貯蔵装置の概略図である。

以下に、本発明の実施の形態を限定することなく図面を参照して詳細に説明する。

本発明は自動車のための、具体的にはハイブリッド駆動装置又は純粋な電気駆動装置を備えた自動車のための電気的なエネルギ貯蔵装置１０に関する。

電気的なエネルギ貯蔵装置１０は、自動車の運転中に電気エネルギを必要に応じて貯蔵する及び放出するために働く。自動車のハイブリッド駆動装置又は電気駆動装置の電気的な機械がモータによって運転されると、エネルギ貯蔵装置１０は、各電気的な機械を駆動するために、このエネルギ貯蔵装置１０に貯蔵されている電気エネルギを放出する。ハイブリッド駆動装置又は電気駆動装置の電気的な機械がジェネレータによって運転されると、エネルギ貯蔵装置１０は、このエネルギ貯蔵装置１０に電気エネルギを貯蔵するために、電気的な機械によって比較的強力に充電される。

図１に概略的に示した電気的なエネルギ貯蔵装置１０は複数のセル１１を有している。これらのセル１１はセル配列を形成して上下に及び／又は相並んで配置されている。セル１１はバッテリセル又はアキュムレータセルと称呼することもできる。

セル１１は、特にリチウムイオンセルである。リチウムイオンセルはリチウムイオンバッテリセル、又は、リチウムイオンアキュムレータセルとも称呼される。

エネルギ貯蔵装置１０の各セル１１は第１の材料１２によって取り囲まれている。有利にはセル１１は夫々第１の材料１２によって全面に亘って取り囲まれている。

第１の材料１２はセル１１内に発生する熱を吸収することができるか、又は、逆にセル１１に熱を放出し、均一な熱分配を少なくともセル１１の表面に提供することができるように、第１の材料１２は、特に高い熱容量を有している。

セル１１の表面はほぼ平らであるが、粗くひいては構造化されて形成されている。これにより、セル１１と第１の材料１２との間の比較的効果的な熱伝達を保証するために、セル１１の表面は拡大される。

特に有利には、本発明の実施の形態において、個々のセル１１を好ましくは全面に亘って取り囲む第１の材料１２は、セラミックスが充填されたケイ素材料、特に窒化ホウ素が充填されたケイ素材料として形成されている。

したがって、材料１２は、例えばセラミックスが充填されたケイ素板であってよいか、又はセラミックスによって充填されたケイ素ゲルであってよい。

特に第１の材料は窒化ホウ素が充填されたケイ素板であるか、又は窒化ホウ素が充填されたケイ素ゲルである。

第１の材料１２は、特に熱の吸収時及び逆に熱の放出時にも相が安定しているのではなく、第１の材料１２の相若しくは凝集状態を固体状から液体状へ、又は固体状から気体状へ、又は液体状から気体状へ、又は逆に変化する材料であってもよい。このような材料は相の安定した被覆部よって覆われている。

さらに図１から把握できるように、第１の材料１２によって囲まれていて、セル配列を形成して上下に及び／又は相並んで配置されているセル１１の間に第２の材料１３が配置されている。有利には第２の材料１３は全面に亘って第１の材料１２によって取り囲まれているセル１１を取り囲んでいる。

第２の材料１３は、特に熱をセルから、つまりセルを取り囲む第１の材料１２から特に排出するために高い熱伝導率を有している。第２の材料１３を介して、逆に熱をセル１１へ導くこともできる。

第２の材料１３は、特にグラファイト材料、又は金属製の材料でもある。

電気的なエネルギ貯蔵装置１０の比較的軽い重量を保証するために、第２の材料１３としてグラファイト材料の使用が有利である。

第１の材料１２によって取り囲まれているセル１１と、第１の材料１２によって取り囲まれているセル１１を取り囲む第２の材料１３とを有するセル配列の縁部に、熱交換リブ１４が配置されている。有利には熱交換リブ１４は、媒体、例えば気体状又は液体状の媒体が回流していて、第２の材料１３を介して冷却リブ１４に導かれた熱を媒体に放出する。同様に逆に熱を、冷却リブ１４を回流する媒体から取り除くこともできる。

熱交換リブ１４は、有利には金属製の材料、特に銅又はアルミニウム又は鋼から製造されている。

本発明に係る電気的なエネルギ貯蔵装置１０は、この電気的なエネルギ貯蔵装置１０の効果的な温度調節、特に冷却のために３つの手段を用いる。第１の手段は、個々のセル１１を、有利には全面に亘って取り囲み、均一な温度分配を少なくとのセル１１の表面に供給する第１の材料１２である。第２の手段は、比較的高い熱伝導率を有しており、第１の材料１２によって取り囲まれている、セル配列を形成するセル１１を、有利には全面に亘って取り囲む第２の材料によりもたらされる。第３の手段は、第１の材料１２及び第２の材料１３を介してセル１１から導出された熱を、熱交換リブ１４を回流する媒体に最終的に放出する熱交換リブ１４によって提供される。

電気的なエネルギ貯蔵装置は専ら、電気的なエネルギ貯蔵装置の縁部の外側で、外側の熱交換リブ１４の領域において媒体によって回流されており、個々のセル１１の間において媒体は電気的なエネルギ貯蔵装置１０を通って案内されないので、電気的なエネルギ貯蔵装置１０を媒体から十分に隔離することができる。これにより電気的なエネルギ貯蔵装置１０の運転確実性は高まる。さらに、個々のセル１１を比較的密に詰めて並べることができる。これにより構成スペースに関する利点がもたらされる。

１０ エネルギ貯蔵装置、 １１ セル、 １２ 第１の材料、 １３ 第２の材料、 １４ 熱交換リブ

Claims (8)

1. 配列に関して上下に及び／又は相並んで互いに離して配置されている複数のセルを備える、電気エネルギを必要に応じて貯蔵しかつ放出する、自動車のためのエネルギ貯蔵装置において、
   前記各セル（１１）は全面に亘って第１の材料（１２）によって取り囲まれており、セル配列を形成する、前記第１の材料（１２）によって取り囲まれる前記セル（１１）の全面に亘って第２の材料（１３）が配置されており、前記セル配列の周縁部に接して熱交換リブ（１４）が配置されていることを特徴とする、自動車のためのエネルギ貯蔵装置。
2. 前記第１の材料（１２）は、前記セル（１１）に比して高い熱容量を有しており、前記セル（１１）内に発生する熱を吸収するか又は熱を前記セル（１１）に放出し、均一な温度分配を少なくとも前記各セル（１１）の表面に提供することを特徴とする、請求項１記載のエネルギ貯蔵装置。
3. 前記第１の材料（１２）はセラミックス又は窒化ホウ素が充填されたケイ素材料であることを特徴とする、請求項１又は２記載のエネルギ貯蔵装置。
4. 前記第２の材料（１３）は前記第１の材料（１２）に比して高い熱伝導率を有しており、熱を前記セル（１１）から、つまり該セルを取り囲む前記第１の材料（１２）から、熱交換リブ（１４）に導出するか、又は逆に熱を前記熱交換リブ（１４）から前記セル（１１）に、つまり該セルを取り囲む前記第１の材料（１２）に導くことを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一項記載のエネルギ貯蔵装置。
5. 前記第２の材料（１３）はグラファイト材料であることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一項記載のエネルギ貯蔵装置。
6. 前記第２の材料（１３）は金属製の材料であることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一項記載のエネルギ貯蔵装置。
7. 前記熱交換リブ（１４）は金属製の材料から製造されていることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一項記載のエネルギ貯蔵装置。
8. 前記熱交換リブ（１４）は媒体が回流可能であることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか一項記載のエネルギ貯蔵装置。
   

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