用于电池系统的隔离系统和用于控制这种隔离系统的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于具有隔离系统(12)的车辆(11)的电池系统，该电池系统包括电池(14)，隔离系统(12)至少在一个面覆盖该电池，其中隔离系统(12)包括在隔离板(16)的空腔(20)上具有第一接口(181)和第二接口(182)的隔离板(16)。建议在第一接口(181)处连接真空泵(22)，利用该真空泵在空腔(20)中可产生真空，并且在第二接口(182)处安装排气阀(24)，利用该排气阀打开空腔(20)。此外，本发明专利技术涉及一种用于基于环境温度控制隔离系统(12)(即真空泵和排气阀)的方法。

Isolation systems for battery systems and methods for controlling such isolation systems

【技术实现步骤摘要】
用于电池系统的隔离系统和用于控制这种隔离系统的方法
本专利技术涉及一种具有权利要求1前序部分特征的电池系统，其中电池系统包括隔离系统和电池。此外，本专利技术涉及一种根据权利要求6的前序部分的用于控制隔离系统的方法。
技术介绍
已知的电动车辆和混合动力车辆具有用于驱动电动马达的电池，该电动马达是车辆的驱动马达。电池具有例如约30℃的最佳工作温度，在该温度下存在电池的高效率。因此，希望将电池的实际温度保持在电池的最佳目标温度的范围内。由于电池在放电期间被功率输出加热，并且额外的热影响从外部作用在电池上，所以在现有技术中提供了主动和被动冷却系统。主动冷却系统包括液体冷却，而被动冷却系统由隔离层组成，其隔离值不能控制。因此，DE102012214957A1教导了嵌板，即隔离板，其填充有纳米多孔聚合物颗粒。这种嵌板的内部还具有静态真空。因此，教导的嵌板代表被动隔离系统。这种隔离板可以例如以商标名va-Q-vip获得，其中多孔填充物可以包括二氧化硅。在DE102012214957A1中提出将车辆中的嵌板直接布置在车身(例如在车门、车顶、地板区域或后壁)上。由此，车辆内部空间的加热因外部温度而降低，这应该对电池的温度产生积极影响。然而，非常不利的是，电池本身的废热被车辆内部空间的嵌板阻碍，因此发生电池效率的降低，尤其是在长途旅行期间。在DE102014003413A1中公开了具有类似结构和类似缺点的嵌板。在EP2744033A1中公开了一种用于电池的主动冷却系统。那里有多排的杆单元布置在单独的热交换袋中。冷却液流过热交换袋。总之，电隔离的膜的布置从外部涂覆。该提议的一个特别的缺点是只有电池产生的热量被消散，并且不能防止从外部穿透到电池的热量。另外，单独的冷却袋的布置庞大且昂贵。DE102014111645A1示出了一种用于容纳电池的电池壳体。在这种情况下，壳体具有双层壁，该双层壁填充有玻璃纤维材料。以这种方式填充的双层壁中产生真空。此外，主动元件设置在双层壁中，该主动元件可以加热以在双层壁中产生氢气氛，从而降低真空。在这种情况下，主动元件会降解，并且真空质量会变化。另外，壳体的内部空间填充有多孔材料，并且不能通过冷却液有效地冷却。CN102751460A公开了一种耐高温复合隔离膜。耐高温复合隔离膜由聚苯硫醚膜和微孔聚烯烃膜的复合物制成。该膜用于锂离子电池的应用。然而，该膜是被动隔离元件，其隔离性能在制造后不能改变。在WO2017/029457A1中，示出了多个相邻的模块，这些模块通过循环装置互连，并且每个模块包含至少一个容积，该容积中存在冷却剂或传热流体。冷却剂和传热流体可以循环通过容积以调节模块的热平衡。绝热的层设置在至少一些模块的周边上。该层代表被动隔离元件。该提议是一种麻烦的解决方案，其不适于从外部输入热量。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电池系统，特别是其用于车辆的隔离系统，该电池系统最佳地且恒定地将车辆电池的实际温度调节到目标温度，其中电池系统应设计成节省空间的。该目的通过具有权利要求1的特征的电池系统实现。此外，该目的通过具有权利要求6的特征的方法实现。应当注意，以下描述中列出的特征以及措施可以以任何技术上有意义的方式彼此组合并且示出了本专利技术的其它实施例。该描述另外表征和指定了本专利技术，特别是结合附图。根据本专利技术的电池系统用于车辆。特别地，车辆是纯电动车辆或具有电动马达和另一驱动器(例如内燃发动机)的混合动力车辆。电池系统包括隔离系统，该隔离系统至少在一面覆盖电池系统的电池，并因此根据需要将电池与电池系统周围的环境至少部分热分离。隔离系统包括至少一个隔离板。隔离板具有第一接口和第二接口，第一接口和第二接口提供与布置在隔离板中的空腔向外的连接。空腔被封闭在隔离板的气密护套中，其中通过护套形成连接。护套可以由特别热稳定的护套提供。建议在空腔中布置多孔材料，使得多孔材料的孔在填充后形成空腔。作为多孔材料，可以方便地使用微孔二氧化硅。另外，建议将真空泵连接到第一接口，利用真空泵在填充有多孔材料的空腔中产生真空。在这种情况下，特别是从多孔材料的孔中泵出气体，从而在多孔材料中产生真空。至于真空泵，可以使用车辆中提供的用于其它系统的真空泵，这样就不必在车辆上安装额外的真空泵。或者，可以想到另外的真空泵，其专门用于隔离系统。通过与多孔材料连接产生真空，隔离系统(即所述隔离板)在10毫巴(mbar)的压力下实现约0.004W/mK的导热率。由此通过具有隔离板的隔离系统实现了电池与环境的高热分离。此外，排气阀连接到第二端口，利用该排气阀可以通过打开排气阀来减少和/或移除真空，并且气体可以流回到填充有多孔材料的空腔中。在1bar的压力下，隔离系统(即隔离板)的导热率约为0.02W/mK。由于导热性增加，可以将热能从电池传递到环境以及相反方向，使得来自电池的废热以及环境对电池的热影响可用于有效的热管理。因此，通过控制填充有多孔材料的空腔内的压力，电池可以在最佳温度范围内驱动以提高电池的效率。从属权利要求中列出了有利的进一步发展和替代方案。有利地，在隔离板中可以形成至少一个通道。流体从隔离板的一侧通过该通道流动到隔离板的相对侧。如果现在流体从一侧进入隔离板，则可以借助通道流动通过隔离板，并且将其带到相对侧，然后到电池，以冷却它。以这种方式，例如，如果存在大量废热或来自外部的高热输入，则可以通过流体冷却非常有效地冷却电池。如果存在非常低的环境温度，通过液体流体也可以将热输入引入到电池中。为此，必须仅供应适当加热的流体。本专利技术的有利改进可包括在容纳电池的壳体中布置多个隔离板。由此隔离板可以包围电池。然后，电池至少被隔离板包围，使得至少一面保持没有隔离板。代替地，电池的所有面都由隔离板完全封闭。这可以防止电池的热量散失或从外部向电池来自多个方向的热输入。在替代实施例中，壳体可包括袋，多孔材料可填充在该袋中。因此，袋形成隔离板的护套，使得隔离板实际上集成到壳体中。袋优选与壳体一体形成。袋可以至少部分地形成在壳体的壁上。它们优选地形成在壳体的所有壁中。袋尤其通过壳体的双层壁设置，从而形成待填充的空腔。由此，实现了电池系统的特别紧凑的设计。为了获得尽可能强功率的电池系统，有利的是在壳体中布置多个电池。多个电池设置在隔离板之间，即在壳体中。电池优选地彼此间隔开。特别地，它们彼此平行排列，从而在电池之间形成流体的通道。穿过隔离板的流体围绕隔离板之间(即在壳体中)的电池流动，从而可以在流体和电池之间进行最佳的热交换。通过隔离板供应的流体在围绕电池流动后再次流出，并且必要时冷却或加热，为此可以使用现有的热交换器或安装额外的热交换器。有利的是封闭的流体回路是集成的，其中(一个或多个)热交换器与车辆中的使用元件(例如空调和/或内部空间加热器)结合。因此，流体的温度的量可以用于冷却车辆内部空间或用于其加热。如果车辆具有内燃发动机，则流体可用于其热管理，例如用于缩短冷启动阶段。根据本专利技术，隔离系统通过一种根据环境的环境温度和电池的目标温度调节电池的实际温度的方法控制。在这种情况下，目标温度可以在大约30℃的范围内，其中所谓的量可以偏差±10％。以这种方式，基于环境温度和电池的热输出，可以将电池的实际温度很好地控制到目标温度的值。为此，在一个步骤中，借本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于车辆(11)的电池系统(10)，所述电池系统具有隔离系统(12)，所述电池系统包括电池(14)，所述隔离系统(12)至少在一个面覆盖所述电池，其中所述隔离系统(12)包括隔离板(16)，在所述隔离板(16)的空腔(20)上具有第一接口(181)和第二接口(182)，其特征在于：在所述空腔(20)中布置多孔材料(26)，尤其是微孔二氧化硅，其中在所述空腔(20)中利用连接到所述第一接口(181)的真空泵(22)可产生真空，并且其中所述空腔(29)利用连接到所述第二接口(182)的排气阀(24)可通气。

【技术特征摘要】
2018.02.02 DE 102018201608.91.一种用于车辆(11)的电池系统(10)，所述电池系统具有隔离系统(12)，所述电池系统包括电池(14)，所述隔离系统(12)至少在一个面覆盖所述电池，其中所述隔离系统(12)包括隔离板(16)，在所述隔离板(16)的空腔(20)上具有第一接口(181)和第二接口(182)，其特征在于：在所述空腔(20)中布置多孔材料(26)，尤其是微孔二氧化硅，其中在所述空腔(20)中利用连接到所述第一接口(181)的真空泵(22)可产生真空，并且其中所述空腔(29)利用连接到所述第二接口(182)的排气阀(24)可通气。2.根据权利要求1所述的电池系统(10)，其特征在于：至少一个通道(30)在所述隔离板(16)中形成，从而将流体(32)从所述隔离板(16)的一侧到相对侧向所述电池(14)引导。3.根据权利要求1或2所述的电池系统(10)，其特征在于：多个所述隔离板(16)设置在容纳所述电池(14)并包围所述电池(14)的壳体(17)中。4.根据前述权利要求任一项所述的电池系统(10)，其特征在于：所述隔离板(16)的护套(34)由所述壳体(17)中的袋形成，所述多孔材料(26)填充在所述袋中。5.根据前述权利要求任一项所述的电池系统(10)，其特征在于：多个所述电池(14)布置在所述壳体(17)中，并且所述流体(32)在所述隔离板(16)之间围绕所述电池流动。6.一种方法，所述方法用于控制尤其是根据前述权利要求任一项所述的用于车辆(...

【专利技术属性】
技术研发人员：贝恩德·布林克曼，托马斯·尼切，朱利安·蒂策，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US