用于冷却电池单体以提供更高的碰撞安全性的方法以及冷却系统技术方案

一种用于冷却用于机动车的电池单体(12)的冷却系统(10)，该冷却系统(10)包括冷却装置(28、30、50)和电池单体(12)，电池单体包括单体壳体(14)和布置在单体壳体(14)中的单体部件(22、24、26)，冷却装置(28、30、50)具有至少一个可被冷却介质穿流的冷却通道(28)，冷却通道构造成具有通道壁(30、50、52、14)，所述通道壁至少局部构造成柔性的。在此，至少一个可被冷却介质穿流的冷却通道(28)至少部分地布置在单体壳体(14)内并且构造成，当冷却通道(28)被具有特定的冷却介质压力的冷却介质穿流时，通道壁(30、50、52、14)的至少一个柔性的区域(30、52)由于冷却介质压力而压靠单体部件(22、24、26)的至少一部分。26)的至少一部分。26)的至少一部分。

Method and cooling system for cooling battery cells to provide higher collision safety

【技术实现步骤摘要】
用于冷却电池单体以提供更高的碰撞安全性的方法以及冷却系统


[0001]本专利技术涉及一种用于冷却用于机动车的电池单体尤其是以提供更高的碰撞安全性的冷却系统，其中，该冷却系统包括冷却装置和电池单体，电池单体包括单体壳体和布置在单体壳体中的单体部件，其中，冷却装置具有至少一个可被冷却介质穿流的冷却通道，该冷却通道构造有通道壁，通道壁至少局部构造成柔性的。本专利技术也包括一种用于冷却电池单体的方法。

技术介绍

[0002]目前的冷却系统例如由具有相似壁厚的铝板构成。在此，在板中成型有多个流动通道。这些通道都具有相同的横截面，但具有不同的通道长度。由此，各个通道以不同的方式被冷却介质穿流并且由此并不平衡。此外，底板与冷却板固定地连接。相应地，这种冷却系统仅仅从下方冷却单体，这限制了冷却功率。此外，为了将冷却结构连接到单体底部处，通常需要缝隙填充剂，即导热物质，这带来附加的成本和重量。此外，这种冷却结构恰恰对于在电动车辆或者混合动力车辆中的高压电池而言并不适合用于大于100千瓦的较高的充电电流，因为此时冷却功率是不够的。
[0003]除了使用刚性冷却通道的冷却系统外，从现有技术中也已知使用柔性的冷却板。例如，专利文献DE 10 2017 210 343 A1描述了一种具有膜的用于电池的冷却板，冷却介质可被引入膜中，该柔性的冷却板具有将系统在流体技术上相互连接的膜腔室，并且其中，冷却介质入口或冷却介质出口与膜腔室流连接。通过膜腔室，柔性的冷却板可运动，并且是弹性的，并且因此可与待冷却的表面(冷却板贴靠在该表面上)的形状相匹配。例如，这种冷却板可布置在电池的电池模块之间，其中，相应的这种电池模块可具有多个电池单体，尤其是袋式单体。这种软包单体例如具有以袋式膜的形式的单体壳体，在袋式膜中布置了具有伸向外的负极接触片的电极复合体。
[0004]尽管通过部分柔性地构造的冷却通道，能够由于与待冷却的表面的匹配性而提高冷却效果，但仍期望进一步提高用于冷却电池单体的冷却装置的效率。
[0005]此外，与机动车电池，尤其是高压电池相关的另一重要方面是碰撞安全性。在机动车事故的情况中，如果电池单体损坏，则电池单体可能热失控，这通常伴随着电池着火。相应地值得期望的是，在碰撞的情况中尽可能降低电池单体的损坏风险。

技术实现思路

[0006]因此本专利技术的目的是，提供一种冷却系统以及一种方法，其实现尽可能有效地冷却至少一个电池单体，并且此外实现与事故相关的安全性的提高。
[0007]该目的通过具有根据相应的独立权利要求所述的特征的冷却系统和方法实现。从属权利要求、说明书以及附图的内容是本专利技术的有利的设计方案。
[0008]根据本专利技术的用于冷却用于机动车的电池的冷却系统具有围绕电池单体的冷却
装置，冷却装置包括单体壳体和布置在单体壳体中的单体部件，其中，冷却装置具有至少一个可被冷却介质穿流的冷却通道，冷却通道构造有通道壁，通道壁至少局部构造成柔性的。在此，该至少一个可被冷却介质穿流的冷却通道至少部分地布置在单体壳体内并且被构造成，当冷却通道被具有特定的冷却介质压力的冷却介质穿流时，通道壁的至少一个柔性的区域由于冷却介质压力而压靠单体部件的至少一部分。
[0009]在此，本专利技术基于多种认识：一方面在电池单体的运行中在电池单体的内部产生热，即，在位于电池单体中的单体卷芯/单体芯轴(Zellwickel)的单体卷芯端部处产生热，单体卷芯例如可以是以上所述的、布置在单体壳体中的单体部件的一部分。通过将冷却通道集成到电池单体的内部中，由此有利地实现，有目的地在产生热的部位上、即在单体内部冷却电池单体。这通过至少部分地柔性地构造的通道壁首次实现。这又基于的认识是，柔性地构造的通道壁不仅能有利地用于贴合于待冷却的构件的几何形状，而且也在可用的结构空间极少的部位处提供尤其有效的冷却。因此，这种具有柔性地构造的冷却壁的冷却通道在未被冷却介质穿流的状态中可非常简单地集成到电池单体中，也就是说在电池单体的单体壳体内，并且相应地当冷却通道被冷却介质穿流时不仅与在其环境中的部件、尤其是待冷却的单体部件的几何结构相匹配，而且也最佳地与在单体内可供使用的自由空间相匹配。然而，本专利技术的另一显著的优点在于，通过该冷却系统，也可在安装有该冷却系统的机动车的事故情况中显著提高碰撞安全性。这又基于的认识是，冷却通道例如在碰撞时或者在碰撞之前不久能主动被胀起，并且由此可导致单体壳体以及还有包括多个这种电池单体的整个单体组或电池模块被增强。通过这种增强，可保护单体本身以防被侵入。由此使其他物体难以进入这种单体中，这又降低了单体的损坏风险，由此由于降低了电池单体的热失控的风险，显著提高了在碰撞情况中的安全性。
[0010]相应地有利的是，冷却装置构造成可主动控制。在此，例如可通过控制装置并且尤其是根据情况参数进行控制，尤其是控制冷却介质流，情况参数例如说明当前所需的冷却功率或者预测将要面临的危险情况或者即将发生的碰撞。由此，一方面对于所需的冷却功率但另一方面也对于提高碰撞安全性都提供尤其好的情况匹配。
[0011]在本专利技术的范围中，电池单体理解成用于机动车的电池的最小结构单元，也就是说，电池单体不具有其他单个单体并且也不是单体组。这种电池、尤其是高压电池例如可具有多个电池模块，电池模块又分别可包括多个这种电池单体。如所述的那样，电池单体可包括例如作为单体部件的单体卷芯。此外，单体部件也可具有两个集电器/受电器(Abnehmer)，集电器与电池单体的相应的单体极接头电联接。一般而言，单体卷芯理解成电极复合结构，其不一定必须是卷绕的。电极触点通过所述集电器向外引导到单体极接头上。
[0012]作为冷却介质，不仅可使用液态的也可使用气态的冷却介质。优选地，冷却介质是水
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乙二醇
‑
混合物。但是也可设想导热油或其他流体。作为冷却介质，例如也可使用相变材料，相变材料设计成，在超过确定的相变温度时吸收热来进行至少部分的相转变。冷却介质例如也可仅部分地包括这种相变材料。此外，在相变时，这种相变材料可具有例如从固态到液态的相转变。
[0013]冷却通道可从电池单体外引导到电池单体内，例如，通过设置在单体壳体中的输入开口。同样，冷却通道可在空间上穿过单体内部之后再从电池单体的内部向外被引导，例如通过布置在单体壳体中的输出开口。在此，尤其是不仅单个冷却通道可被引导穿过单体
壳体，而是例如可以有多个冷却通道被引导穿过单体壳体。于是，在这种情况中，也可为各相应冷却通道对应地设置多个输入开口和输出开口，这些输入开口和输出开口都布置在单体壳体中。原则上也可设想的是，用于冷却通道的输入接头和输出接头被引导穿过在单体壳体中的相同的开口。然而优选的是，在单体壳体中为相应的冷却通道的输入接头和输出接头分别设置自己的输入开口和自己的输出开口，因为这简化了相关开口的密封，这例如在稍后详细解释。
[0014]在本专利技术的一种尤其有利的设计方案中，冷却系统具有控制装置，该控制装置设计成，根据探测到即将面临的碰撞或其他探测到的危险情况本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于冷却用于机动车的电池单体(12)的冷却系统(10)，其中，冷却系统(10)包括冷却装置(28、30、50)和电池单体(12)，电池单体包括单体壳体(14)和布置在单体壳体(14)中的单体部件(22、24、26)，其中，冷却装置(28、30、50)具有至少一个可被冷却介质穿流的冷却通道(28)，该冷却通道构造有通道壁(30、50、52、14)，所述通道壁至少局部构造成柔性的，其特征在于，所述至少一个可被冷却介质穿流的冷却通道(28)至少部分地布置在单体壳体(14)内并且构造成，当冷却通道(28)被具有特定的冷却介质压力的冷却介质穿流时，通道壁(30、50、52、14)的至少一个柔性的区域(30、52)由于冷却介质压力而压靠单体部件(22、24、26)的至少一部分。2.根据权利要求1所述的冷却系统(10)，其特征在于，冷却系统(10)具有控制装置，该控制装置设计成，根据探测到即将面临的碰撞，控制通过至少一个冷却通道(28)的冷却介质流，尤其是在探测到即将面临碰撞的情况下将冷却介质流和/或冷却介质压力调整到预确定的最大值。3.根据上述权利要求中任一项所述的冷却系统(10)，其特征在于，电池单体(12)具有至少一个在外侧布置在单体壳体(14)的第一侧(16)上的单体极接头(20)，并且布置在单体壳体(14)中的单体部件(22、24、26)具有至少一个与至少一个单体极接头(20)导电连接的集电器(26)，其中，冷却通道(28)布置成，使通道壁(30、50、52、14)的至少一个柔性的区域(30、52)由于冷却介质压力而压靠集电器(26)。4.根据上述权利要求中任一项所述的冷却系统(10)，其特征在于，通道壁(30、50、52、14)的至少所述柔性的区域(30、52)由电绝缘的材料构成和/或构造成弹性的。5.根据上述权利要求中任一项所述的冷却系统(10)，其特征在于，通道壁(30、50、52、14)由被引导穿过单体壳体(14)的软管(30)提供。6.根据上述权利要求中任一项所述的冷却系统(10)，其特征在于，在单体壳体(14)中布置输入开口(32)，其中，软管(30)具有第一端部(30b)，所述第一端部从输入开口(32)中从单体壳体(14)中伸出，其中，冷却系统(10)具有固定元件(54)和布置在输入开口(32)的边缘区域上的、环绕输入开口(32)的且以不为零的角度(α)从单体壳体(14)中伸出的凸缘(14b)，该凸缘具有面对输入开口(32)的侧(16)，所述侧提供固定区域，其中，软管(30)的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：奥迪股份公司，
类型：发明
国别省市：