包含热交换区域的电池单元制造技术

本发明专利技术涉及一种电池单元(1)，该电池单元(1)基本上包括多个电池元、容纳并包围电池元的壳体(3)以及用于通过传热流体的循环来调节电池元的温度的装置(5)。电池单元(1)的特征在于，壳体(3)包括至少位于电池元搁置所在的底部区域中的在电池元与传热流体之间的至少一个优选多个热交换区域，该一个或多个热交换区域被并入壳体(3)的结构中，优选并入壳体(3)的壁中。壁中。壁中。

【技术实现步骤摘要】
包含热交换区域的电池单元
[0001]本申请是申请日为2019年4月8日，申请号为201980025445.6，专利技术名称为“包含热交换区域的电池单元”的专利技术专利申请的分案申请。


[0002]本专利技术涉及自主电能源领域，特别涉及内嵌在机动车辆中的自主电能源，并且本专利技术的主题是一种电池单元和包括至少一个这种单元的混合动力或电动力机动车辆。

技术介绍

[0003]混合动力/电动车辆配备有电池，该电池可以储存车辆运行所需的电能。当前的问题是需要对电池单元(也称为“电池组”)的设计进行优化，以便在寿命(充电/放电)和运行范围方面获得最佳性能水平。充电时间也是这些电池组日常使用中的一个重要因素。
[0004]在理想情况下采用的电池需要在10℃至30℃之间的温度下运行，特别是例如锂离子或锂聚合物类型的高密度蓄电池。温度过低会影响续航里程，而温度过高会影响电池的寿命。因此，有必要将电池的温度调节到可能的最佳程度。
[0005]在内嵌到车辆上的应用的背景下，有风冷电池的技术方案，但是热交换仍然相当有限。目前的趋势是使用传热流体来改善热交换并提高调节效率。
[0006]此外，用于接收这些电池的壳体可以直接由车辆的一部分制造，或者由在该车辆的结构部件中形成的空腔构成。然而，这些方案在位置方面不太灵活，使得维护变得困难。因此，优选的是涉及未并入车辆的结构中、自主的(autonomous)电池组的方案。
[0007]在现有技术中存在很多种设计：它们使用金属方案(钢、铝等)，并通过软管将传热流体分配到组装并布置在电池组内的冷却板上，在该冷却板上布置有组合了电池元(cell)或电池元件的模块。
[0008]其结果是一种由大量部件组装而形成的复杂的结构，从而在生产过程中需要进行许多紧密性连接(其抗老化性能可能会有问题)，并形成了具有许多部件的庞大结构。
[0009]此外，由于电池单元的壳体由金属制成(优先采用铝)，因此它不能将电池组与外部进行热和电绝缘，此外成本也很高，而且容易受到腐蚀。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的是克服至少上述主要限制。
[0011]为此，本专利技术的主题是一种电池单元，尤其是用于混合动力和/或电动力机动车辆的电池单元，电池单元基本上包括：一方面，多个电池元或电池元件，如有必要所述多个电池元或电池元件在物理上和/或电气上被分组成若干块或模块；另一方面，壳体，该壳体容纳并包围所述电池元或电池元件；以及最后的用于通过传热流体的循环来调节所述电池元或电池元件的温度的装置，
[0012]所述电池单元的特征在于，壳体至少在所述电池元布置所在的底部区域中在所述电池元与传热流体之间包括至少一个、优先为若干(several)个热交换区域，所述一个或若
干热交换区域被并入(incorporated)所述壳体的结构中，优先并入壳体的壁中。
附图说明
[0013]从以下描述中将更好地理解本专利技术，以下描述涉及以非限制性实例给出且参考附图进行说明的优选实施例，其中：
[0014]图1A和图1B是从根据本专利技术的电池单元的两个不同角度观察到的透视图，该电池单元具有由底部托盘和盖子组装而形成的长方体壳体；
[0015]图2是类似于图1A的透视图，其中盖子已移除；
[0016]图3是图1和图2中所示的电池单元的总剖视图；
[0017]图4是以不同比例表示的图3中的图示的一部分；
[0018]图5是以不同比例表示的图4中的图示的一部分；
[0019]图6是根据本专利技术的电池单元的另一实施例的配备有电池的底部托盘的示意性剖视图；
[0020]图7是根据本专利技术的电池单元的另一实施例的电池单元的示意性剖视图；
[0021]图8A是类似于图2的图，其中电池元或电池元件已移除且仅示出底部托盘；
[0022]图8B是示出了托盘的另一变体实施例的类似于图8A的图，其中电池元已移除且在托盘上添加了加强框架；
[0023]图9图1A和图1B中所示的电池单元的底部透视图；
[0024]图10是与图9中的细节的不同比例的图；
[0025]图11是并入底部托盘中的热交换区域的已将导热或具有高热导率的板移除之后的类似于图8的图；
[0026]图12是以不同比例示出的图11的细节(导热板从其上移除之后的热交换区域的凹陷部)的图；
[0027]图13是热交换区域的具有高热导率的板的底部透视图；
[0028]图14和图15是分别与图1A和图1B相同的图，示出了传热流体在供应和排放管道中(图14和图15)以及在分接管线中(图15)
[0029]的循环；
[0030]图16是以不同比例示出的图11的细节(导热板从其上移除之后的热交换区域的凹陷部)的图，示出了传热流体在热交换区域的形成U形基本回路的一部分的内部体积中的循环；
[0031]图17是图1A和图1B中所示的电池单元的横截面的局部视图，示出了传热流体在供应/排放管道、分接管线和热交换区域中的循环；以及
[0032]图18是类似于图1A的图，还示出了旨在安装在电池单元的壳体的底部托盘周围和底部托盘中的加强框架。
具体实施方式
[0033]图1、图3、图7、图14、图15和图17特别示出了一种电池单元1，特别用于混合动力和/或电动力机动车辆，该电池单元1基本上包括：一方面，多个电池元2或电池元件，如有必要该多个电池元2或电池元件在物理上和/或电气上被一起分组成若干块或模块2'；另一方
面，壳体3，该壳体3容纳并包围所述电池元或电池元件2；以及最后，装置4、5，所述装置4、5用于通过传热流体FC的循环来调节所述电池元或电池元件2的温度。
[0034]根据本专利技术，壳体3至少在底部区域6(所述电池元2布置在该底部区域6上)中、在所述电池元2与传热流体FC之间包括至少一个，优先为若干个热交换区域6'，所述一个或若干个热交换区域6'被并入所述壳体3的结构中，优先被并入壳体3的壁3'中。
[0035]因此，由于将温度调节装置4、5的至少一部分(在这里至少是热交换区域6')并入壳体3自身的结构中，所以获得了紧凑的结构(最大的内部体积，最小的外部体积)，其中仅有限数量的部件和部分需要组装(仅壳体3的构成部分10、11必须相互固定，而一个或多个热交换区域6'被并入壳体3的所述部分中)。
[0036]优先的是，该热交换区域6'或每个热交换区域6'包括具有高热导率的表面元件7，该表面元件7一方面与电池元2接触，另一方面与传热流体FC接触，表面元件7如有必要与模块2'的电池元2相关联。
[0037]因此，热交换区域6'可以构成用于调节电池元2的温度的装置，该装置不仅被并入壳体3自身的结构中，而且还可以根据电池元2(模块2'中)的组织和可能的分组来进行组织和分割，以获得经过优化的传热效率。
[0038]根据本专利技术的有利结构特性，尤其是如图4至图13和图17所示，该热交换区域6'或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池单元(1)，其用于混合动力和/或电动力机动车辆，所述电池单元(1)基本上包括：一方面，多个电池元(2)或电池元件，所述多个电池元(2)或电池元件在物理上和/或电气上被分组成若干块或模块(2')；另一方面，壳体(3)，所述壳体(3)容纳并包围所述电池元(2)或电池元件；以及最后，用于通过传热流体(FC)的循环来调节所述电池元(2)或电池元件的温度的温度调节装置，所述壳体(3)至少在所述电池元(2)布置所在的底部区域(6)中包括用于在所述电池元(2)与所述传热流体(FC)之间交换热量的至少一个热交换区域(6')，所述热交换区域(6')被并入所述壳体(3)的结构中，所述至少一个热交换区域(6')中的每一个包括具有高热导率的表面元件(7)，所述具有高热导率的表面元件(7)一方面与电池元(2)接触并且另一方面与所述传热流体(FC)接触，所述至少一个热交换区域(6')中的每一个包括用于传热流体(FC)的循环的体积(8)，该体积(8)被限定在与电池元(2)直接接触的具有高热导率的表面元件(7)和具有低热导率的表面元件(9)之间，所述电池单元(1)的特征在于，所述壳体(3)由具有低热导率的刚性材料制成，并且另一方面，由具有底壁(10')的和侧壁(10”)的底部托盘(10)，以及顶部盖子(11)构成，在于，所述底部区域(6)包括若干个热交换区域(6')，所述若干个热交换区域(6')中的每一个包括具有高热导率的表面元件(7)，每个具有高热导率的表面元件(7)是添加到所述壳体(3)中的元件，并且由刚性且作为良好热导体的材料构成，并与具有低热导率的表面元件(9)液密地固定，以及在于，每个具有高热导率的表面元件(7)呈板形式且一方面沿周边通过机械附接或焊接的方式与所述壳体的壁(3')固定在一起，并且另一方面被固定在位于所述具有高热导率的表面元件(7)的表面内侧且规则地分布于所述具有高热导率的表面元件(7)的表面上的多个接合区域(15)中，所述具有高热导率的表面元件(7)中的每一个与模块(2')的电池元(2)相关联。2.根据权利要求1所述的电池单元，其特征在于，所述至少一个热交换区域(6')中的每一个的具有低热导率的表面元件(9)形成所述壳体(3)的一体部分，并且构成所述壳体(3)的所述壁(3')的一部分。3.根据权利要求1所述的电池单元，其特征在于，不同热交换区域(6')的循环体积(8)形成了被并入所述壳体(3)的结构中的用于传热流体(FC)的循环的一个或多个循环回路(4)的一部分，所述循环回路(4)的所述一部分串联或非串联地流体连通，并且被连接至形成用于供应/排放传热液体流体(FC)的供应/排放回路(5)的一部分的分配管道(5')/收集管道(5”)，所述循环回路(4)和所述供应/排放回路(5)构成了用于调节所述电池元(2)的温度的所述温度调节装置。4.根据权利要求1所述的电池单元，其特征在于，所述壳体(3)由塑料制成，并且所述底部托盘(10)和所述顶部盖子(11)沿周边通过螺纹件组装起来，并且所述底部托盘(10)和所述顶部盖子(11)之间夹置有密封件。5.根据权利要求4所述的电池单元，其特征在于，所述底部托盘(10)在底壁(10')中，并
且在至少一些侧壁(10”)中，具有结构部或凹陷部，每个结构部或凹陷部构成具有低热导率的表面元件(9)，并且每个结构部或凹陷部与呈板形式且和模块(2')的所有电池元(2)接触的具有高热导率的表面元件(7)协同形成热交换区域(6')，每个热交换区域(6')具有用于传热流体(FC)的循环的体积(8)。6.根据权利要求4所述的电池单元，其特征在于，所述顶部盖子(11)还在结构中并入有位于至少一些电池元(2)与传热流体(FC)之间的一个或多个用于交换热量的热交换区域(6')，所述顶部盖子(11)的所述一个或多个热交换区域(6')中的每一个包括用于传热流体(FC)的循环的体积(8)并且由所述顶部盖子(11)的壁(11')的构成具有低热导率的表面元件(9)的结构部或凹陷部，与所述具有高热导率的表面元件(7)协同构成，所述具有高热导率的表面元件(7)呈板形式且与模块(2')的所有电池元(2)接触。7.根据权利要求5所述的电池单元，其特征在于，柔性且导热的板或片(12)被插入到被并入所述顶部盖子(11)、所述底部托盘的底部和/或所述底部托盘(10)的侧壁(10”)中的一个或多个热交换区域(6')的具有高热导率的一个或多个表面元件(7)和与之面对的模块(2')的电池元(2)的相关表面之间。8.根据权利要求1所述的电池单元，其特征在于，每个热交换区域(6')包括形成U形或蛇形回路的一部分的用于传热流体(FC)的循环的体积(8)，在所述U形或蛇形回路中两个支路的两个自由端被流体连通至形成用于供应/排放传热流体(FC)的供应/排放回路(5)的一部分的分配管道(5')/收集管道(5”)。9.根据权利要求1所述的电池单...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼古拉斯，
申请(专利权)人：索格菲空气冷却公司，
类型：发明
国别省市：