儲蓄電能的裝置的製作方法

2023-05-04 23:28:26 2

專利名稱：儲蓄電能的裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種儲蓄電能的裝置。
背景技術：
特別是在電動汽車、例如混合動力驅動汽車的製造中，高功率密度的電化學蓄電 池已公知。在這裡，它是指鋰離子電池。此外，眾所周知的是，這種高效電池被例如來自經 過空氣調節的乘客區域或者直接來自空調系統的氣流吹過並因而被冷卻。此外已知的是，這種電池以扁平蓄電池組的形式出現，在相鄰的電池之間設有通 道。這些通道用於一種流體、例如冷卻液的通過，從而使每個扁平蓄電池被直接冷卻。但是 在這種布置下存在著一個問題，即很難實現流體在通道中均勻的分布。另外，用於冷卻流體 的通道還佔據了大量的安裝空間。因此需要實現的是能均勻冷卻以及需要較小空間的扁平蓄電池結構。為此提出了一種間接的冷卻方法，在這個方法中，一個或若干冷卻元件布置在多 個扁平蓄電池之間，以便對扁平蓄電池進行冷卻。US 6，821，671 B2描述了一種冷卻布置，以便冷卻稜柱形電池。在這裡，導熱的冷 卻板被插入到扁平蓄電池之間。所述冷卻板在其側面的端部具有散熱翅片，以便將熱量散 發到流體中。

發明內容
本發明的目的是提供一種儲蓄電能的裝置，其裝配簡單且可靠，並且保證了扁平 蓄電池和冷卻元件之間良好的熱接觸，並隨之將熱量傳給一種散熱流體。這個目的由具有權利要求1所述特徵的裝置實現。較佳的實施形式參見從屬權利 要求。在這裡，各扁平蓄電池首先疊置成為至少一個第一電池組，其中，第一電池組的相鄰 扁平蓄電池之間分別布置著由導熱性好的材料製成的冷卻元件。各冷卻元件的面積大於扁 平蓄電池的扁平側面的面積，這樣，冷卻元件在與扁平蓄電池橫向相隔一定距離的位置處 具有一個未被扁平蓄電池覆蓋的區域。冷卻元件在這個區域帶有至少一個開口，而傳熱元 件則插入到所述開口中，以便將扁平蓄電池中產生的熱量散發到在傳熱元件中流動的流體 上。通過這個實施形式，實現了扁平蓄電池的特別簡單和緊湊的布置以及與熱沉的連接。在一個可選的實施形式中，第一電池組和第二電池組由扁平蓄電池形成。在這裡， 同一個冷卻元件既布置在第一電池組的相鄰扁平蓄電池之間，也布置在第二電池組的相鄰 扁平蓄電池之間。各冷卻元件的面積大於扁平蓄電池的兩個扁平側面的面積，從而在第一 電池組和第二電池組之間形成一個間隙。在這個大致相當於冷卻元件中央的區域，冷卻元 件具有至少一個開口，傳熱元件插入到所述開口中。在功率密度較大的扁平蓄電池上，冷卻 元件可在其側邊緣處具有其它用於傳熱元件的開口，以便能夠提高向在傳熱元件中流動的 冷卻流體進行的散熱。按照用途，若干電池組可優選地由扁平蓄電池形成。在這個實施形式中，同一個冷卻元件布置在若干電池組的相鄰扁平蓄電池之間。在一個特別優選的實施形式中，四個扁平蓄電池與一個冷卻元件相連、優選地粘 接在一起，其中，兩個扁平蓄電池屬於同一個電池組。這樣，從疊置方向看，每兩個扁平蓄電 池後面就設有一個冷卻元件。在可選的實施形式中，按照對冷卻功率的要求，沿疊置方向看可在每個扁平蓄電 池之後、每三個或四個扁平蓄電池之後布置一個冷卻元件。一般來說，冷卻元件優選地由金 屬製成，特別是由鋁、銅或帶有經過軋制的銅的鋁製成，優選地為廉價的金屬板形式。冷卻 板優選為矩形，並還可在至少一側彎曲，以形成一種對扁平蓄電池的定位。可選的是，兩個 在各端部彎曲的冷卻板也可形成一個盒，扁平蓄電池可放入到所述的盒中。這樣，沿疊置方 向看，兩個冷卻板布置在相鄰的扁平蓄電池之間。冷卻元件的厚度優選為0. 2到2mm，但在冷卻功率較高的情況下，它也可大於2mm。傳熱元件優選為叉形管(Rohrgabel)。在這種情況下，在金屬板上設有至少兩個但 優選為四個、六個或更多的開口，叉形管插入到所述開口中。可選的是可用單獨的管取代叉 形管插入到開口中，其中，與蒸發器相似，管的各端部與集流器連通，流體則通過集流器分 配到各管中。叉形管或普通管至少以形鎖合的方式或摩擦鎖合的方式通過擴口與冷卻板相連。 此外，在可選的實施形式中，開口還可帶有翻邊，以方便叉形管的插入並在管壁和冷卻板之 間形成足夠大的接觸面。叉形管的直徑優選為4到10mm。在這裡，翻邊優選地在冷卻板上 形成，可選地通過釺接形成。通過這些管也可形成機械連接並夾緊電池組。流體、特別是製冷劑或冷卻劑，例如水和乙二醇水溶液防凍劑(Glysantin)的混 合物，在叉形管中流動。在一個優選的實施例中，叉形管與汽車空調系統的製冷迴路連通。但它也可以是 一個獨立迴路的一部分，這個迴路優選地與汽車空調系統的製冷迴路形成熱耦合。此外，至少在電池組的每個或每兩個扁平蓄電池之後設有一種可壓縮的材料，優 選為無紡布。無紡布放置在扁平蓄電池之間，用於公差補償。在可選的實施形式中，各電池組可另外地通過金屬帶夾緊並布置在一個例如由塑 料製成的殼體中。當然，在本發明的框架內，前面所述的特徵和後面將要進行說明的特徵不僅可用於已提及的組合，還可用於其它組合或者單獨使用。本發明的其它重要特徵參見下面的詳細說明以及權利要求和附圖。


下面將通過附圖對根據本發明的儲蓄電能的裝置的優選實施例進行詳細說明。其中，圖1是根據本發明的儲蓄電能的裝置；圖2到圖4是根據本發明的、帶有開口的冷卻元件的不同實施形式；圖5是帶有用於傳熱元件的翻邊的冷卻元件；圖6到圖8是帶有冷卻元件的兩個電池組的正面示意圖。
具體實施例方式圖1中是根據本發明的儲蓄電能的裝置1。這種蓄電裝置包括若干扁平蓄電池2， 例如鋰離子扁平蓄電池，它們的扁平側面10上下疊置並形成一個電池組。按照本發明，扁 平蓄電池2的扁平側面是指面積較大的側面，它間接或直接地與相鄰的扁平蓄電池2的扁 平側面相接。通過扁平蓄電池和布置在相鄰扁平蓄電池之間的冷卻板5形成第一電池組3 和第二電池組4，其中，每個電池組具有相同數量的扁平蓄電池。此外，在疊置之前，各扁平 蓄電池按厚度分類，以便提供相應的公差補償。在這裡，同一個冷卻板5既用於第一電池組3的扁平蓄電池的散熱，也用於第二電 池組4的扁平蓄電池的散熱。此外，在第一和第二電池組的至少一端上布置著另一個冷卻 板5。在冷卻板5上分別固定有四個扁平蓄電池，冷卻板的每側分別有兩個，固定優選地通 過粘接實現，這樣，沿著疊置方向，每兩個扁平蓄電池之後就有一個冷卻板。如果扁平蓄電 池中產生的熱量太多，可在每個扁平蓄電池之間布置一個冷卻板。冷卻板由導熱性好的材料製成，例如鋁、銅、含鋁的合金或者帶有經過軋制的銅的 鋁。板為矩形，厚度優選為0.2到2mm。在第一電池組和第二電池組之間，冷卻板分別具有六個開口(見圖2)，三個叉形 管插入到所述開口中，它們穿過由第一和第二電池組組成的整個蓄電池組合。叉形管同樣 由導熱性好的材料製成，並且與冷卻板形成形鎖合和摩擦鎖合連接，這種連接通過機械方 式或者液壓方式的擴口實現。叉形管7的敞開端以圖未示的方式連通，例如通過焊接，並隨後與製冷迴路或冷 卻迴路相連。流體，例如製冷劑或冷卻劑，例如水和乙二醇水溶液防凍劑的混合物，在叉形 管7中流動。扁平蓄電池在其窄側分別具有兩個避雷器(蓄電池電氣接口)11，它們被以圖未 示的方式電連接，以確保各扁平蓄電池的並聯或者串聯。圖3和圖4中是冷卻板5的另外兩個實施例。在圖3中，除了在冷卻板的中央區 域的六個開口之外，在兩側的邊緣處還分別有六個其它的開口，其中，開口的數量應該不受 限制。在圖4所示的實施例中，冷卻板5隻在一側的邊緣處具有開口。這種冷卻板5優選 地適合於形成疊置。在這種情況下，冷卻板的面積大於扁平蓄電池的扁平側面的面積。這 樣就產生了一個區域，開口 6布置在所述區域中。圖5中是根據本發明的冷卻板的另一個可選的實施形式。在這個實施形式中，冷 卻板5帶有翻邊9，它們優選地在冷卻板上形成。通過這種實施形式，叉形管的插入大為簡 化，並大大增加了管和冷卻板之間的接觸面。在圖6到圖8所示的實施例中，在第一電池組3和第二電池組4的扁平蓄電池2 之間布置著可壓縮的材料8，例如無紡布、織物或毛氈墊。可壓縮的材料用於公差補償及為 了實現熱接觸而進行的機械夾緊，並且厚度優選為0. 5到2mm。可壓縮的材料可按照要求只 插入到扁平蓄電池之間或者與它們粘接起來。在這裡，在圖6和圖7b中，在每兩個扁平蓄電池之後布置有無紡布，在圖7a和圖 8中，在每個扁平蓄電池之後布置有無紡布。圖6到圖8中所示的實施形式當然也可以不帶有可壓縮的材料8。
權利要求
一種用於汽車的、儲蓄電能的裝置(1)，包括多個扁平蓄電池(2)，它們通過其基本平行的扁平側面(10)相互疊置，其中，至少一個第一電池組(3)由扁平蓄電池形成，而冷卻元件(5)布置在這至少一個第一電池組的相鄰扁平蓄電池之間，其特徵在於，冷卻元件具有至少一個開口(6)，傳熱元件(7)插入到所述開口中。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，冷卻元件(5)的面積大於扁平蓄電池(2) 的扁平側面(10)的面積。
3.根據權利要求1或2所述的裝置，其特徵在於，冷卻元件的至少一個開口布置 在與扁 平蓄電池橫向相隔一定距離的位置。
4.根據前面的權利要求中任一項所述的裝置，其特徵在於，第二電池組(4)由扁平蓄 電池形成。
5.根據權利要求4所述的裝置，其特徵在於，同一個冷卻元件(5)既布置在第一電池組 的相鄰扁平蓄電池之間，也布置在第二電池組的相鄰扁平蓄電池之間。
6.根據權利要求4或5所述的裝置，其特徵在於，至少一個開口(6)布置在第一電池組 (3)和第二電池組(4)之間。
7.根據前面的權利要求中任一項所述的裝置，其特徵在於，若干電池組由扁平蓄電池 (2)形成，其中，同一個冷卻元件(5)布置在若干電池組的相鄰扁平蓄電池之間。
8.根據前面的權利要求中任一項所述的裝置，其特徵在於，冷卻元件(5)為冷卻板，優 選地由鋁、銅、含鋁的合金或者帶有經過軋制的銅的鋁製成。
9.根據前面的權利要求中任一項所述的裝置，其特徵在於，在每個扁平蓄電池(2)上 布置一個或兩個冷卻元件(5)。
10.根據前面的權利要求中任一項所述的裝置，其特徵在於，冷卻元件(5)與一個或兩 個相鄰的扁平蓄電池(2)形成形鎖合和/或材料鎖合連接，優選地通過粘接連接。
11.根據前面的權利要求中任一項所述的裝置，其特徵在於，在一個電池組的相鄰扁平 蓄電池(2)之間，優選地在每個或每兩個扁平蓄電池之後，布置著可壓縮的材料，優選為無 紡布⑶。
12.根據前面的權利要求中任一項所述的裝置，其特徵在於，傳熱元件(7)為叉形管。
13.根據前面的權利要求中任一項所述的裝置，其特徵在於，冷卻元件(5)的至少一個 開口具有翻邊(9)，傳熱元件可插入到其中。
14.根據權利要求13所述的裝置，其特徵在於，翻邊(9)在冷卻元件上形成。
15.根據前面的權利要求中任一項所述的裝置，其特徵在於，第一電池組(3)和第二電 池組(4)或若干電池組具有同樣數量的扁平蓄電池。
16.根據前面的權利要求中任一項所述的裝置，其特徵在於，扁平蓄電池是鋰離子扁平 蓄電池或鎳氫扁平蓄電池。
17.根據前面的權利要求中任一項所述的裝置，其特徵在於，傳熱元件(7)與製冷回 路、優選為汽車空調系統的製冷迴路連通。
18.根據前面的權利要求中任一項所述的裝置，其特徵在於，傳熱元件(7)是一個與制 冷迴路、優選為汽車空調系統的製冷迴路熱耦合或可熱耦合的迴路的一部分。
19.根據前面的權利要求中任一項所述的裝置，其特徵在於，傳熱元件是一個獨立的制 冷迴路的一部分。
20.根據權利要求18或19所述的裝置，其特徵在於，冷卻劑為水或者水和乙二醇水溶 液防凍劑的混合物。
全文摘要
本發明涉及一種用於汽車的、儲蓄電能的裝置(1)。所述裝置包括多個扁平蓄電池(2)，它們通過其基本平行的扁平側面相互疊置，扁平蓄電池確定至少一個第一電池組(3)。冷卻元件(5)布置在這至少一個第一電池組的相鄰扁平電池之間。該冷卻元件具有至少一個開口(6)，傳熱元件(7)插入到所述開口中。
文檔編號H01M10/50GK101828299SQ200880112394
公開日2010年9月8日 申請日期2008年10月2日 優先權日2007年10月19日
發明者卡羅琳·施密德, 康拉德·普芬德爾, 託馬斯·席赫倫, 赫伯特·達姆斯翁, 馬丁·施泰因巴赫 申請人:貝洱兩合公司