用于锂离子电池的电池壳体的制作方法

本发明涉及一种用于机动车辆的锂离子电池的壳体。

背景技术：

锂离子电池在机动车辆领域变得越来越重要。在此，它们特别用作混合动力车辆的能量存储装置。锂离子电池具有优于传统电池的各种优点，例如，在比能量(specificenergy)和比功率(specificpower)方面。

然而，锂离子电池的使用寿命和操作在很大程度上取决于环境温度。锂离子电池不应暴露在低于0℃和高于60℃的温度下，并且理想情况下应位于10℃至40℃的温度范围内。这里，温度灵敏度取决于电池的具体技术，即尤其取决于化学成分(电解质的组成、电极的材料等)和相应的功率要求。此外，由于锂离子电池在机械损坏或破坏时——例如在事故中——会着火或甚至爆炸，因此锂离子电池需要高机械安全标准。此外，一些锂离子电池需要通风装置。

上述缺点使得在机动车辆中安装锂离子电池成为复杂的事情。出于碰撞安全性的原因，锂离子电池通常不安装在发动机舱中，而是安装在车辆下方，即在车身底部区域或行李厢中。在这种情况下，如果锂离子电池发生故障，则将锂离子电池连接到车辆内部同样会陷入复杂化。此外，由于冷却剂的长路径等原因，监控锂离子电池的温度是复杂的。因此，本发明的目的是提供一种比传统布置更有效地布置锂离子电池的方法。

技术实现要素：

该目的通过具有权利要求1的特征的电池壳体来实现。通过独立权利要求和从属权利要求、附图和说明性实施例，本发明的其它有利实施例和进展将变得显而易见。

本发明的第一方面涉及一种用于机动车辆的锂离子电池的电池壳体，包含：至少一个机械稳定的外壳，该机械稳定的外壳具有与电池的形状相对应的形状；至少一个层，该层包含固体绝热材料；至少一个第一槽，该第一槽连接到通向周围环境的空气管路；以及至少一个第二槽，该第二槽连接到与车辆的至少一个冷却系统相关联的管路。

根据本发明的电池壳体是有利的，因为它使得锂离子电池能够布置在机动车辆的发动机舱中。在这种情况下，机械稳定的壳用于提供保护以免于机械作用。包含固体绝热材料的层有利地将锂离子电池与内燃发动机的区域或机动车辆发动机舱中的其它热生成装置的区域热分离。此外，第一槽设计成传导空气，这有利地允许散热。此外，事实上第一槽形成空腔，该空腔也需要保护以免于机械作用。也可以将额外的槽设计为空气槽。第二槽同样通过使用冷却剂在温度超过有利于锂离子电池的温度窗口时用于散热，或者作为选择地，在温度下降到低于有利于锂离子电池的温度窗口时用于供热。还可以为使用冷却剂而形成额外的槽。根据本发明的对应于电池形状的壳体的形状应该被认为是指壳体的表面的数量对应于电池的表面的数量，尽管壳体一定大于电池。

机械稳定的壳可以包含一个，或者可选地，多个材料层。机械稳定的壳设计成吸收机械作用——特别是在事故期间，但在此过程中不会发生显著变形，从而确保由电池壳体保护的锂离子电池免受机械损坏。壳的材料优选包含金属。在特别优选的实施例中，该材料包含钢。作为选择地，例如，该材料也可以是铝。在另一个可行性实施例中，该材料包括塑料。

固体绝热材料优选包含热塑性塑料。合适的材料是聚苯乙烯，例如，特别是作为发泡聚苯乙烯形式的泡沫，或包含苯乙烯的合适共聚物。

根据本发明的电池壳体的第二槽优选地连接到车辆的内燃发动机的冷却系统的管路。有利地，当温度由于来自内燃发动机区域的热量的作用而变得太高并且超过有利于锂离子电池的温度窗口时，该连接根据需要允许锂离子电池的冷却，或者作为选择地，当温度降至有利于锂离子电池的温度窗口以下时，该连接根据需要允许加热被供应。在这种情况下，冷却剂流被激活。冷却剂可以是水或一些其它常规冷却剂。

根据本发明的电池壳体的第二槽优选地连接到车辆的空调系统的管路。有利地，当来自该区域的热量的影响变得太大并且已不再被包括隔热材料的层和通过空气冷却中和时，该连接有利地根据需要允许冷却锂离子电池。在这种情况下，根据相应的机动车辆的操作状态，作为上述冷却剂的激活的另一选择，连接可以使得仅空调系统被连接或者使得空调系统可以连接到第二槽。

根据本发明的电池壳体优选地是封装电池的组成部分。

根据本发明的电池壳体优选地至少部分地是车辆的组成部分。在这种情况下，电池壳体的位置可以占据按照惯例布置车辆电池(即铅酸电池)的位置。在这种情况下，根据本发明的电池壳体的布置——包括封装于其中的锂离子电池——有利地使得能够紧密地连接到冷却剂管路或车辆空调系统的管路。锂离子电池可以部分地承担铅电池的功能。结果，所提供的铅电池可以比传统的更小并且可以布置在车辆的一些其它部分中。

本发明的第二方面涉及一种具有根据本发明的用于锂离子电池的电池壳体的机动车辆。车辆的优点与根据本发明的电池壳体的优点相对应。特别地，该车辆具有混合动力驱动(hybriddrive)，以及更具体地，具有轻度混合动力驱动(mildhybriddrive)。

附图说明

参考附图更详细地解释本发明，附图中：

图1示出了具有根据本发明的电池壳体的一个实施例的锂离子电池的布置的示意图；

图2示出了图1中所示布置区域10的放大图；

图3示出了图1中所示布置区域30的放大图。

具体实施方式

图1示出了具有根据本发明的电池壳体3的机动车辆的锂离子电池2的布置1。具体地，该车辆是具有混合动力驱动的机动车辆，其中锂离子电池尤其用于——在例如在轻度混合动力驱动中——驱动电动机。

电池壳体3在形状上与待容纳的电池2相对应，其中电池壳体3一定具有比电池2更大的尺寸。特别地，电池壳体3是立方形的，具有对应于立方体的表面的多个平坦的壁。电池壳体3在一侧构造有可逆地可关闭的壁，以便接收电池2。作为选择地，电池壳体3也可以在所述侧面上打开。为了连接到空气管路和冷却管路，在电池壳体3中提供连接。

电池壳体3通过机械稳定的外壳4与外部分隔。在所示的附图中，壳4由一层材料构成，但也可以由两层或更多层材料构成。在一个实施例中，壳4可另外具有肋和支架，这有助于增强壳的稳定性。壳4的材料优选包含金属。在这种情况下，该材料可以是合金，特别是钢，但是作为选择地，也可以由例如特定金属——例如铝——构成。壳4也可以包括塑料，并且塑料和金属部件也可以组装在一起。

电池壳体3具有第一槽5和第二槽6。特别地，两个槽5、6都是空气槽。这在图2中所示的图1的放大细节10中清楚地示出。第一槽5形成于壳4和一层固体绝热材料7之间。第一槽5在壳4和层7之间具有支架8。这些用于确保第一槽5和整个电池壳体3的稳定性。第二槽6形成于固体绝热材料层7和封装电池2之间。第二槽6具有多个支撑件9以隔开电池2并因此形成第二空气槽6。第二槽6也可以在电池2的方向上通过壁相对于电池2的区域分隔。

特别地，固体绝热材料层7包括热塑性塑料。在这种情况下，层7可以例如由基于发泡聚苯乙烯的泡沫构成——例如发泡聚苯乙烯共聚物。

所述槽5、6可以彼此流体连通，从而允许槽之间的空气循环。对应于放大细节30的图3示出了槽5、6优选地连接到通向周围环境的空气管路。为此，电池壳体具有第一空气连接部11和第二空气连接部12。在这种情况下，第一空气管路13将连接到第一空气连接部11并且在此用于将来自周围环境的空气输送至电池壳体3内。在这种情况下，第二空气管路14将连接到第二空气连接部12并且在此用于将空气从电池壳体3排放到周围环境中。为此，槽5、6具有分隔壁15，其有助于产生空气循环(图3)。也可以有例如用于每个槽5、6的多个空气连接部。

图1还示出了可以连接到车辆的冷却系统的第三槽16，该第三槽16形成在电池壳体3中。为此，电池壳体3具有第一冷却剂连接部17和第二冷却剂连接部18。在图1中，第三槽16经由第一冷却剂连接部17连接到机动车辆的冷却系统的第一冷却器管路19并且经由第二冷却剂连接部18连接到机动车辆的冷却系统的第二冷却器管路20，特别是机动车辆的内燃发动机的冷却系统。与冷却器系统的连接不一定必须用于冷却电池2，而是还可以在低的外部温度下使用，以通过将加热的冷却剂传递到电池壳体3中来加热电池2。

作为机动车辆的冷却剂系统的管路的替代方案，第三槽16也可以连接到机动车辆的空调系统的管路。在这种情况下，根据需要，冷空气或暖空气可以进入电池壳体3。

在电池壳体3的另一个实施例中，只有一个呈第一槽5形式的空气槽。作为选择地，也可以只有一个呈第二槽6形式的空气槽。用于通风而设置的槽5、6也可以选择性地流体连接到内燃发动机的冷却系统或空调系统。该流体连接也可以形成在第三槽16与第一槽5和/或第二槽6之间。如果槽5和/或6与冷却系统或空调系统的连接已建立，则槽5、6中的一个或两个到空气管路13和14的连接将被关闭。如果只有一个槽5或6连接到冷却系统或空调系统，则槽5和6之间的流体连接将被关闭。

在电池壳体3的另一实施例中，电池2是电池壳体3的组成部分。在另一实施例中，电池壳体3集成在相应车辆的发动机舱中，其中电池2可以可逆地容纳在电池壳体3中。

附图标记列表

1布置

2锂离子电池

3电池壳体

4电池壳体的壳

5第一槽

6第二槽

7固体保温材料层

8支架

9支撑件

10第一细节

11第一空气连接部

12第二空气连接部

13第一空气管路

14第二空气管路

15分隔壁

16第三槽

17第一冷却剂连接部

18第二冷却剂连接部

19第一冷却剂管路

20第二冷却剂管路

30第二细节