在模块壳体中具有导流机构的电池模块制造技术

在具有模块壳体的电池模块中，在所述电池模块中设置有多个电池单元，使得在每两个相邻的电池单元之间或/和在边缘电池单元和模块壳体的与边缘电池单元相邻的壁部段之间形成流动空间，所述流动空间可由冷却流体穿流以对流地冷却电池单元，其中模块壳体具有导入开口和与导入开口不同的导出开口，其中导入开口用于将冷却流体导入到模块壳体中，导出开口用于将冷却流体从模块壳体中导出，在导入开口和多个电池单元之间的流入区域中设有导流机构，所述导流机构将流入区域至少部段地划分为不同的流动区域。

【技术实现步骤摘要】
在模块壳体中具有导流机构的电池模块
本专利技术涉及一种具有模块壳体的电池模块，在所述电池模块中设置有多个电池单元，使得在每两个相邻的电池单元之间或/和在边缘电池单元和模块壳体的与边缘电池单元相邻的壁部段之间形成流动空间，所述流动空间可由冷却流体穿流以对流地冷却电池单元，其中模块壳体具有导入开口和与导入开口不同的导出开口，其中所述导入开口用于将冷却流体导入到模块壳体中而所述导出开口用于将冷却流体从模块壳体中导出。
技术介绍
这种电池模块尤其在车辆中使用，以便给所述车辆连同其中所有可电驱动的设备供应足够的电能。从WO2012/056276A1中已知温度控制的电池模块，在所述电池模块中将模块壳体的内部划分为不同的壳体区，所谓的“电池室”，在所述电池室中分别设置有多个电池单元。电池单元设置为，使得在相邻的电池单元之间以及在边缘电池单元和模块壳体的与所述边缘电池单元相对置的壁部段之间形成用于用冷却流体穿流的流动空间。在电池单元的上侧上，即在电池单元的上侧和模块壳体的顶盖之间，设置有一排微型泵，以便提供对于充分对流式地冷却电池单元所需的冷却流体的流量。已知的电池模块还具有设置在电池室的分隔壁中的蛇管，所述蛇管可由另一冷却剂穿流，以便从在电池模块中通过微型泵循环的冷却流体中提取热量。也就是说，存在两个冷却回路：第一冷却流体回路和第二冷却流体回路，在所述第一冷却流体回路中，被围在模块壳体中的冷却流体从电池单元提取热量，而所述第二冷却流体回路通过将热量传输给蛇管中的冷却剂从冷却流体提取热量并且向模块壳体外部导出。因此，在已知的电池模块中，将热量向模块壳体外部导出的冷却剂不同于从电池单元对流地提取热量的冷却流体。已知的电池模块的构造是复杂的，尤其由于为了使被围在模块壳体中的冷却流体循环而大量所需的微型泵。随着连接到电池模块上的电消耗器的越来越大的功率要求，电池单元进而电池模块的热负荷升高从而其冷却需求升高。在此，重要的不仅是整体上充分地从电池模块提取热量，而且尽可能均匀地冷却包含在其中的电池单元也是重要的，以便能够在所有电池单元上调取尽可能相同的最优的功率。因此，能够避免“热点”，即局部的强加热，所述局部的强加热例如由于着火会损伤或者甚至破坏电池单元。在现有技术中，为了提供整体上充分的冷却通常遵循如下粗野的方式：提高穿流流动空间的冷却流体的流量，所述流动空间位于电池单元之间以及位于边缘电池单元和模块壳体的壁部段之间。在此，更多物质传输通常也意味着更多热量传输。然而，这尚未解决穿过所有存在的流动空间的冷却流体流的均匀的冷却或尽可能均匀的流动分布的问题。此外，随着流量提高而预期的冷却功率不允许线性地与流量一起增加，因为流动损耗与相应局部存在的流动速度的平方成比例地升高，其中分别可穿流的横截面通过电池模块的及其电池单元的结构确定。因此，流量的示例性的翻倍在流动横截面不变时造成在相应的横截面中存在的流动速度的翻倍进而大致造成在横截面中产生的流动损耗变为四倍。随着流量升高，所需的泵功率比例过大地升高或/和由于产生的流量损耗使得提高的流量的对流式的冷却作用减小，因为损耗通常以热量的形式消散。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是，在小的体积流中有效地、均匀地冷却一开始提到类型的电池模块。根据本专利技术，该目的通过具有一开始提到特征的电池模块实现，在所述电池模块中附加地在导入开口和多个电池单元之间的流入区域中设有导流机构，所述导流机构将流入区域至少部段地划分为不同的流动区域。通过将导流机构设置在所谓的流入区域中，流入到模块壳体中的冷却流体能够根据需要朝向各个电池单元或朝向不同的电池单元组引导，这对于流动经过电池模块的各个流动空间的冷却流体流的均匀化是有利的。由于冷却流体在流入区域中的导流机构的范围中的强制性引导，此外不需要提高每时间单位流动的冷却流体量(质量流和体积流)或仅需要少量提高每时间单位流动的冷却流体量，因为冷却流体通过导流机构在流体机械方面在实际上需要的地点强制引导。能够避免在同一模块壳体中在流入区域中没有导流机构的情况下构成的不均匀的流动分布，所述流动分布在流动阻力最低处具有流量最大值而在流动阻力最大处具有最小值。在此，在其他方面相同的结构关系中，流动阻力已经仅由于流动路径的长度不同而不同。也就是说，流体流的流动损耗也是路径相关的。术语“流量”当前用作为“体积流”和“质量流”的上位概念。在不可压缩的冷却液体作为冷却流体时，质量流和体积流本来是彼此成比例的并且经由冷却液体的近似恒定的密度相关联。虽然在气体作为冷却流体时所述比例原则上也适用，然而气体的密度很大程度与电池模块的运行状态相关，尤其与在模块壳体中的气体的温度和压力相关。然而值得注意的是，热量始终直接通过冷却流体的质量对流地导出，而不通过其体积导出。虽然不应排除在沿着流动空间的穿流方向位于流动空间下游的流出区域中再次设有导流机构以便强制性引导冷却流体流，然而这些另外的导流机构不是必要的，因为冷却流体在流出区域中已经流动途经电池单元并且不再重新流动途经电池单元。因为在流出区域中的冷却流体温度仍然低于电池单元的温度，所以在流出区域中也仍能够引起从电池单元到冷却流体的热传输。然而，这种热传输按绝对值明显小于在流动途径电池单元期间，即在穿流流动空间时，所实现的热传输。通过借助于在穿流流动空间时的强制性流动所实现的从电池单元到冷却流体的热传输，在流出区域中的冷却流体通常不必吸收电池单元的其他热量。因此，为了避免不必要大的构造和安装耗费，优选的是，仅在电池模块的流入区域中设有导流机构，相反在穿流流动空间之后流出区域仅被提供作为在电池单元和导出开口之间的收集空间。此外，能够考虑的是，导流机构仅在如下区域中延伸，所述区域沿从导入开口引导至电池单元的入流方向与导入开口间隔开地起始并且与电池单元间隔开地终止，使得——关于上文限定的迎流方向——在导流机构的下游的端部和电池单元之间的冷却流体流能够以一小段未被引导的方式流动。然而，为了能够确保尽可能安全地冷却流体流引导直至电池单元，优选提出，导流机构从较近地位于导入开口中的开始区域伸展至多个电池单元。因此，导流机构能够在其关于迎流方向位于下游的端部上接触一个或多个电池单元，使得与由导流机构形成的流动区域相关联的一个或多个流动空间直接在流体机械方面连接到该流动区域上。由此，电池单元的对流动空间限界的部段——优选无缝隙地——沿迎流方向连接到导流机构的导流壁上。通过由导流机构形成的流动区域，冷却流体能够导入到模块壳体的不同的区域中，所述流动区域在导流机构的位于模块壳体的不同的区域中的下游的纵向端部区域中终止。为了保证通过导流机构实际上也能够达到在所有电池单元上具有尽可能均匀的冷却作用的冷却结果，根据本专利技术的一个有利的改进方案提出，预定数量的流动空间与多个流动区域相关联，所述流动空间与相关联的流动区域在流体机械方面关联，使得所述流动空间可由流动经过相关联的流动区域的冷却流体穿流。在此有利的是，流动空间与流动区域的关联是尽可能明确的，恰好在数量与流动区域相关联的流动空间无缝隙地连接到导流机构的流动区域上时是上述情况。尽管——如上文所描述——不应排除在导流机构的下游的端部和电池单元之间冷却流体流在没有强制性引导的情况下流动，进而不必排除与流动区域相关联的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有模块壳体(12)的电池模块(10)，在所述电池模块中设置有多个电池单元(14a，14，14b)，使得在每两个相邻的电池单元(14)之间或/和在边缘电池单元(14a，14b)和所述模块壳体(12)的与所述边缘电池单元(14a，14b)相邻的壁部段(12a，12b)之间形成流动空间(16)，所述流动空间能够由冷却流体穿流以对流地冷却所述电池单元(14a，14，14b)，其中所述模块壳体(12)具有导入开口和与所述导入开口(18)不同的导出开口(20)，其中所述导入开口用于将冷却流体导入到所述模块壳体(12)中，所述导出开口用于将冷却流体从所述模块壳体(12)中导出，其中在所述导入开口(18)和多个电池单元(14a，14，14b)之间的流入区域(22)中设有导流机构(26)，所述导流机构将所述流入区域(22)至少部段地划分为不同的流动区域(32a，32b，32c，34a，34b，34c)。

【技术特征摘要】
2017.06.07 DE 102017209604.71.一种具有模块壳体(12)的电池模块(10)，在所述电池模块中设置有多个电池单元(14a，14，14b)，使得在每两个相邻的电池单元(14)之间或/和在边缘电池单元(14a，14b)和所述模块壳体(12)的与所述边缘电池单元(14a，14b)相邻的壁部段(12a，12b)之间形成流动空间(16)，所述流动空间能够由冷却流体穿流以对流地冷却所述电池单元(14a，14，14b)，其中所述模块壳体(12)具有导入开口和与所述导入开口(18)不同的导出开口(20)，其中所述导入开口用于将冷却流体导入到所述模块壳体(12)中，所述导出开口用于将冷却流体从所述模块壳体(12)中导出，其中在所述导入开口(18)和多个电池单元(14a，14，14b)之间的流入区域(22)中设有导流机构(26)，所述导流机构将所述流入区域(22)至少部段地划分为不同的流动区域(32a，32b，32c，34a，34b，34c)。2.根据权利要求1所述的电池模块(10)，其特征在于，所述导流机构(26)从位于所述导入开口(18)中的较近的起始区域伸展至多个电池单元(14a，14，14b)。3.根据权利要求1或2所述的电池模块(10)，其特征在于，预定数量的流动空间(16)与多个流动区域(34a，34b，34c)相关联，所述流动空间与相关联的所述流动区域(34a，34b，34c)在流体机械方面连接，使得所述流动空间能够由流动经过相关联的所述流动区域(34a，34b，34c)的冷却流体穿流。4.根据权利要求3所述的电池模块(10)...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈亚斯·施米特，拉娜·穆罕默德·胡姆扎，尤利亚妮·尼斯，
申请(专利权)人：劳士领汽车集团，
类型：发明
国别省市：德国,DE