電池系統(tǒng)以及電池模塊的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種電池模塊，利用該電池模塊可存儲電能。此外，本發(fā)明涉及一種電池系統(tǒng)，該電池系統(tǒng)尤其是包括多個這樣的電池模塊。最后，本發(fā)明涉及一種車輛，該車輛包括電池模塊或電池系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]尤其是在電動車和混合動力車中使用電池系統(tǒng)，以便能夠給車輛的電部件供給電能。為了確保續(xù)航里程、使用壽命和可取用的功率，需要電池系統(tǒng)和電池模塊的限定的溫度管理。在此必需使各個電池模塊或電池模塊的各個電池單元之間的溫度分化保持得盡可能小。
[0003]為了維持限定的溫度，多種方案是可能的。一方面，電池模塊可以被冷卻劑包圍，以便因此冷卻電池模塊。替代地，也可以用直接制冷劑包圍電池模塊，這能夠?qū)崿F(xiàn)較高的制冷功率。
[0004]在車輛中經(jīng)常存在制冷循環(huán)，利用該制冷循環(huán)調(diào)節(jié)機動車內(nèi)部空間的空氣。這類制冷循環(huán)也可用于電池模塊的溫度管理。但是在此產(chǎn)生如下問題，即，在低的外界溫度時制冷循環(huán)中的壓差下降，制冷劑的質(zhì)量流由此不足以充分地冷卻電池系統(tǒng)和/或電池模塊。因此經(jīng)常在電池系統(tǒng)的各個電池模塊的電池單元內(nèi)部產(chǎn)生溫度分化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此本發(fā)明的任務是，提供一種電池模塊，該電池模塊在制造和裝配簡單且成本低廉的同時能夠?qū)崿F(xiàn)安全且可靠地冷卻電池模塊的電池單元。
[0006]該任務的解決方案通過權(quán)利要求1的特征實現(xiàn)。因此，該任務通過一種帶有冷卻裝置的電池模塊解決，該電池模塊包括至少一個第一管路和至少一個第二管路。第一管路和第二管路引導流體，其中，熱量從電池模塊的電池單元可傳輸給流體。按照本發(fā)明規(guī)定，第一管路和第二管路相對于電池模塊的電池單元垂直地延伸?！按怪薄庇绕涫菓斫鉃?0°或至少基本上90°的角度。電池單元尤其是電池模塊的存儲并且輸出電能的單元。在此出現(xiàn)的熱量尤其是應當通過第一管路和第二管路導出。為此優(yōu)選規(guī)定，第一管路和/或第二管路從電池模塊的每個有待冷卻的電池單元旁邊經(jīng)過，從而第一管路和/或第二管路將熱量從電池單元傳輸給流體。特別優(yōu)選地規(guī)定，第一管路和/或第二管路與電池模塊的所有電池單元具有傳熱接觸，從而利用第一管路和/或第二管路可冷卻電池模塊的所有電池單元。同樣特別優(yōu)選地規(guī)定，不僅第一管路而且第二管路從電池模塊的所有電池單元接收熱量并且將其傳輸給流體。電池單元有利地具有縱向和橫向，其中，電池單元在縱向上的尺寸大于電池單元在橫向上的尺寸。第一管路和/或第二管路有利地相對于橫向平行地延伸并且由此相對于縱向正交地延伸。此外，第一管路和第二管路相對于彼此平行地布置，其中，第一管路中的流體的流動方向與第二管路中的流體的流動方向相反。由此實現(xiàn)高效且均勻地冷卻電池模塊。
[0007]如已經(jīng)說明的那樣，電池模塊由多個單個的電池單元構(gòu)成。這些電池單元應當分別指的是相對于環(huán)境封閉的單元，在所述單元的內(nèi)部中設置有存儲電能所需的電極材料。優(yōu)選，這些電池單元可以構(gòu)造為棱柱形的鋰離子蓄能器單元，所述鋰離子蓄能器單元通?？梢跃哂袛?shù)量級為2.8至4.2伏的蓄能器單元電壓。在電池模塊內(nèi)部，各個蓄能器單元電串聯(lián)連接，以便實現(xiàn)電池模塊電壓。
[0008]從屬權(quán)利要求包含本發(fā)明的優(yōu)選擴展構(gòu)型。
[0009]優(yōu)選地規(guī)定，電池模塊的每個電池單元具有補償介質(zhì)。通過該補償介質(zhì)可有利地補償在第一管路和第二管路之間的溫度差。因此利用按照本發(fā)明的冷卻裝置能實現(xiàn)在電池單元內(nèi)部的均勻溫度。
[0010]此外有利地規(guī)定，每個電池單元具有殼體，通過該殼體能補償在第一管路和第二管路之間的溫度差。由此優(yōu)選地確保，電池單元內(nèi)部的溫度是均勻的。以該方式有利地避免損壞電池單元和由此縮短電池單元的使用壽命。
[0011]流體優(yōu)選是制冷劑或冷卻劑。尤其當電池模塊的環(huán)境溫度高于預定的溫度(電池模塊的電池單元應當保持在該預定的溫度)時，使用制冷劑是有利的?？商娲厥褂玫睦鋮s劑簡化了冷卻裝置的結(jié)構(gòu)并且由此簡化了整個電池模塊。
[0012]此外，本發(fā)明涉及一種電池系統(tǒng)。該電池系統(tǒng)包括多個之前描述的電池模塊。電池模塊在此布置成，使得各電池模塊的第一管路和第二管路相對彼此平行地延伸，其中，在相鄰的電池模塊中第一管路內(nèi)部的流體的流動方向是相同的。因此，尤其是在相鄰的電池模塊中第二管路內(nèi)部的流體的流動方向也是相同的。
[0013]替代地，電池系統(tǒng)這樣設計，S卩，所述電池模塊布置成，使得各所述電池模塊的第一管路和第二管路相對彼此平行地延伸，其中，在相鄰的電池模塊中在第一管路內(nèi)部的流體的流動方向相反。
[0014]特別優(yōu)選地，之前提到的電池系統(tǒng)構(gòu)造成，使得各所述電池模塊的第一管路和所述電池模塊的第二管路在第一個電池模塊和最后一個電池模塊之間串聯(lián)連接。在此規(guī)定，所述第一個電池模塊的第一管路接收流體并且所述第一個電池模塊的第二管路輸出流體。此外規(guī)定，連接元件將所述最后一個電池模塊的第一管路與所述最后一個電池模塊的第二管路連接。以該方式尤其是可實現(xiàn)從第一個電池模塊的接收流體的第一管路到第一個電池模塊的輸出流體的第二管路的流體流，其中，流體流過所有電池模塊的所有第一管路和所有第二管路。因為流體首先流過所有第一管路并且接著流過所有第二管路，所以對于每個電池模塊始終形成在第一管路和第二管路之間的冷卻功率的平均值。該平均值有利地對于電池系統(tǒng)的所有電池模塊是相同的或者至少近似相同的。因此有效避免電池系統(tǒng)內(nèi)部的溫度分化。
[0015]替代地，之前描述的電池系統(tǒng)特別優(yōu)選地構(gòu)造成，使得每個電池模塊的每個第一管路與至少一個第一分配器連接，其中，所述第一分配器接收流體。此外，每個電池模塊的每個第二管路特別優(yōu)選地與至少一個第二分配器連接，其中，所述第二分配器輸出流體。最后對于每個電池模塊設置至少一個連接元件，所述連接元件將電池模塊的第一管路與第二管路連接。由此實現(xiàn)每個電池模塊的并聯(lián)。電池模塊之間的溫度分化因此被有效地阻止，因為每個電池模塊被供給相同的流體，從而每個電池模塊將相同的熱量輸出給流體。又優(yōu)選地規(guī)定，在每個電池模塊中在第一管路和第二管路之間的冷卻功率的平均值是相同的或至少幾乎相同的。因此也可通過并聯(lián)有效地避免電池系統(tǒng)內(nèi)部的溫度分化。
[0016]最后替代地，前述的電池系統(tǒng)特別優(yōu)選這樣設計，使得所述電池系統(tǒng)分成多個具有預定數(shù)量的電池模塊的分區(qū)。在此，電池模塊的冷卻系統(tǒng)在一個分區(qū)內(nèi)部尤其是串聯(lián)地相互連接，而各個分區(qū)的串聯(lián)結(jié)構(gòu)并聯(lián)。因此，在一個分區(qū)內(nèi)部的各電池模塊的第一管路和第二管路在第一個電池模塊和最后一個電池模塊之間串聯(lián)連接。此外存在連接元件，該連接元件將每個分區(qū)的最后一個電池模塊的第一管路與第二管路連接。以該方式實現(xiàn)串聯(lián)。此外，每個分區(qū)的第一個電池模塊的第一管路與至少一個第一分配器連接，其中，所述第一分配器接收流體。附加地，每個分區(qū)的第一個電池模塊的第二管路與至少一個第二分配器連接，其中所述第二分配器輸出流體。通過串聯(lián)和并聯(lián)的這種混合，尤其是保證了電池系統(tǒng)內(nèi)部的流體的有利分布。由此存在電池模塊的優(yōu)化的冷卻。在此仍確保，對于每個電池模塊在第一管路和第二管路之間的冷卻功率的平均值始終相同。由此可有效地避免電池系統(tǒng)內(nèi)部的溫度分化。
[0017]此外，本發(fā)明涉及一種車輛，該車輛包括之前描述的電池模塊和/或之前描述的電池系統(tǒng)。車輛尤其是電動車或混合動力車，其中，電池模塊和/或電池系統(tǒng)有利地可用于給車輛的驅(qū)動器供給能量。
[0018]通過按照本發(fā)明的電池模塊和/或按照本發(fā)明的電池系統(tǒng)，通過避免溫度分化，以足夠的程度確保電動車和/或混合動力車的續(xù)航里程、使用壽命和/或功率。由此始終可實現(xiàn)均勻的冷卻。
【附圖說明】
[0019]由以下說明和附圖得出本發(fā)明的其它細節(jié)、特征和優(yōu)點。其示出:
[0020]圖1示出按照本發(fā)明的一種實施例的電池模塊的示意圖，
[0021]圖2示出按照本發(fā)明的第一實施例的電池系統(tǒng)的示意實施方式，
[0022]圖3示出按照本發(fā)明的第二實施例的電池系統(tǒng)的示意實施方式，
[0023]圖4示出按照本發(fā)明的第三實施例的電池系統(tǒng)的示意實施方式，
[0024]圖5示出按照本發(fā)明的第四實施例的電池系統(tǒng)的示意實施方式，和
[0025]圖6示出按照本發(fā)明的一種實施例的車輛。
【具體實施方式】
[0026]圖1示出按照本發(fā)明的一種實施例的電池模塊I。所述電池模塊I包括一個電池單元本體13，電池模塊I的各個電池單元5布置在該電池單元本體中。各個電池單元5用于存儲和輸出電能。因為不僅在存儲電能時而且在輸出電能時始終作為熱量發(fā)生功率損失，所以必須冷卻各個電池單元5，以便避免電池單元5的過熱。否則，電池單元5的過熱會明顯減少電池單元5以及由此電池模塊I的使用壽命和功率。
[0027]為了冷卻電池單元5，電池模塊I具有一個冷卻裝置2。冷卻裝置2包括第一管路3和第二管路4。在第一管路3和第二管路4內(nèi)部可引導流體，所述流體從電池單元5接收熱能。優(yōu)選，所述流體是冷卻劑或制冷劑。第一管路3和第二管路4相對彼此平行地布置并且相對于電池單元5垂直地延伸。第一管路3以及第二管路4在此有利地關于電池單元5對稱地布置。由此確保，始終產(chǎn)生第一管路3以及第二管路4的冷卻功率的恒定的平均值，從而每個電池單元5被優(yōu)化并且均勻地冷卻。
[0028]圖2示出按照本發(fā)明的第一實施例的電池系統(tǒng)100。在此，圖1中的各個電池單元I按照對流原則串聯(lián)布置。為此，電池模塊I在空間上前后相繼地布置。所有的第一管路3相互連接，所有的電池模塊I的所有第二管路4同樣如此。因此，所有的第一管路3從第一個電池模塊6到最后一個電池模塊7以串聯(lián)方式連接。在最后一個電池模塊7上存在連接元件8，該連接元件連接第一管路3和第二管路4，第一個電池模塊6具有流體入口 11以及流體出口 12。第一管路3與流體入口 11連接，而第二管路4與流體出口 12連接。
[0029]因此，電池系統(tǒng)100按照第一實施例構(gòu)成為，使得