蓄电池装置的制作方法

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于混合动力或电动车辆的蓄电池装置。

背景技术：

从现有技术已知用于混合动力或电动车辆的蓄电池装置。此处，多个电池单元容纳在电池模块中并布置在壳体中。为了实现电池模块的功能，在此处电池单元是温控的。特别是在具有高功率密度和所需的快速充电能力的蓄电池装置中，有效的冷却是必不可少的。从wo2017/026312a1中已知具有直接空气冷却的蓄电池装置。此处，空气直接围绕电池单元流动因此使电池单元冷却。因为，空气具有相对低的吸热能力，必须抵靠接触表面引导大量的空气流。此处，空气随机地分布在壳体中或围绕电池块在所谓的圆形路径中被引导。大量的空气流也需要壳体中的更大的中间空间，这对于蓄电池装置的安装空间要求是不利的。此处排热量保持很小，使得必须通过液体冷却液进行有效冷却。为此，通常，电池单元在电池模块中通过冷却板冷却，所述冷却板以热传递方式与单个电池单元接触。液体冷却液流过冷却板从而使冷却板冷却。不利的是，直接冷却电池单元的构思不易转用到液体冷却液，并且迄今为止仅在电池单元的单个区域中才实现液体冷却液直接冷却，例如对电池单元的分流部。

技术实现要素：

本发明的目的是针对通用类型的蓄电池装置提出一种克服了所述缺点的改进或至少替代性的实施例。

根据本发明，该问题通过独立权利要求1的主题解决。有利的实施方式是从属权利要求的主题。

本发明基于这样的总体构思，即，通过将冷却流体直接作用在电池单元上，从而在蓄电池装置中实现有效且均匀的冷却。为混合动力或电动车辆提供蓄电池装置，所述蓄电池装置具有多个电池单元，所述多个电池单元在x方向上堆叠以形成至少一个电池块。然后，电池块具有在垂直于x方向的y方向上彼此相反地布置的第一接触侧面和第二接触侧面。此外，电池块具有在垂直于x方向和y方向的z方向上彼此相反地布置的第一支撑侧面和第二支撑侧面。此外，电池块具有在x方向上彼此相反地布置的两个夹持侧面。此外，蓄电池装置具有壳体，所述壳体具有至少一个部件内部，在所述至少一个部件内部中布置有至少一个电池块。此外，所述蓄电池装置具有冷却设备，冷却流体能够流过所述冷却设备，以使所述至少一个电池块中的电池单元冷却。根据本发明，在相应部件内部中的至少一个电池块能够被冷却流体围绕着流动，或者能够在多侧上被冷却流体围绕着流动且能够至少部分地被冷却流体流过，使得部件内部形成冷却设备的能够被冷却流体流过的一部分。

至少一个电池块布置在壳体的部件内部中，其中壳体的壁限定部件内部，并且在部件内部内，冷却流体直接作用于至少一个电池块及其电池单元。由此，至少一个电池块能够被有效且在多侧上被冷却。优选地，在部件内部中，冷却流体在部件内部中在垂直于x方向的至少四侧上直接作用于至少一个电池块。有利地，冷却流体是介电的，使得至少一个电池块(即，冷却流体能够围绕该电池块流动并且流过该电池块)的功能不会受到损害。通过冷却流体对至少一个电池块及其电池单元的直接作用，单个电池单元能够有效且均匀地被冷却。

在蓄电池装置的进一步改进中，冷却设备具有分配器和收集器。分配器和收集器从外部通向部件内部，使得冷却流体能够通过分配器流入部件内部，并且能够通过收集器从部件内部排出。通过分配器和收集器，冷却流体能够在部件内部中均匀分布，由此能够实现电池单元几乎均匀的冷却。此外，在部件内部中，分配器和收集器能够在x方向上沿至少一个电池块延伸。于是，流体的主要流体流垂直于x方向对齐。这样，冷却流体在垂直于x方向的一侧上围绕至少一个电池块的各电池单元流动，从而对所述至少一个电池块进行有效冷却。

有利地，分配器能够由分配通道形成并且收集器由收集通道形成。然后，分配通道和收集通道分别经由多个流体开口通向部件内部。优选地，分配通道和收集通道分别在壳体的壁中形成，壳体的壁在朝向外部的一侧限定部件内部，例如，壳体的壁面向电池块的相应的接触侧面。流体开口有利地穿过相应的壁。流体开口能够在x方向上在分配通道中均匀地分布，使得冷却流体从在x方向上均匀分布的分配通道流出。特别地，随后冷却流体能够以相邻的方式离开至少一个电池模块的所有电池单元，使得电池单元能够被有效地冷却而不管其在电池块中的位置。因此，收集通道的流体开口能够使冷却流体从部件内部均匀地排出。在相应的部件内部，因此围绕至少一个电池块在x方向上能够获得均匀的流和温度的均匀分布。

在蓄电池装置的有利实施例中，在分配器和收集器之间，为冷却流体的第一部分流提供第一流动路径，为冷却流体的第二部分流提供第二流动路径。此处，第一流动路径和第二流动路径引导相应的部分流，使其垂直于x方向彼此相反地围绕电池块。有利地，分配器还布置为与第一接触侧面和第二支撑侧面的第一边缘相邻，收集器布置为与第二接触侧面和第一支撑侧面的第二边缘相邻。第一边缘由直线或区域限定，在该直线或区域处，第一接触侧面和第二支撑侧面彼此邻接并形成电池块的直角或圆角区域。第二边缘由直线或区域限定，在该直线或区域处，第二接触侧面和第二支撑侧面彼此邻接并形成电池块的直角或圆角区域。然后，第一流动路径在第一接触侧面从第一边缘通向第一支撑侧面；在第一支撑侧面通向第二边缘并进一步通向收集器。然后，第二流动路径在第二支撑侧面从第一边缘通向第二接触侧面；在第二接触侧面通向第二边缘并进一步通向收集器。

此处，两个边缘在至少一个电池块的x方向上对齐，并且两个流动路径引导相应的部分流，使其垂直于x方向围绕至少一个电池块。特别地，在部件内部中，第一部分流在第一接触侧面从第一边缘沿z方向(或其相反方向)流动，随后在第一支撑侧面沿y方向(或其相反方向)流到第二边缘。在部件内部中，第二部分流在第二支撑侧面从第一边缘沿y方向(或其相反方向)流动，随后在第二接触侧面沿z方向(或其相反方向)流到第二边缘。换句话说，第一部分流和第二部分流围绕至少一个电池块分别在两侧彼此相反地流动，使得在垂直于x方向的总共四侧上围绕至少一个电池块。第一流动路径和第二流动路径优选地是相同长度的，并且部分流优选地具有相同体积流量和相似的温度。因此，两个部分流能够在部件内部接收或发出相同的热量，使得被围绕着流过的各电池单元在至少一个电池块中被均匀且有效地冷却。特别地，因此围绕至少一个电池块在x方向上能够获得几乎均匀的温度分布。

在蓄电池装置的进一步改进中，在电池块的各电池单元之间堆叠有多个电池保持器，所述电池保持器分别具有两个相反的支撑套环。此处，各支撑套环从相应的相邻电池单元沿z方向伸出并在相应的支撑侧面处沿y方向延伸。在相邻的支撑套环与在支撑套环之间堆叠的相应电池单元之间，在部件内部内分别形成有两个相反的部分通道，其中部分通道在相应的支撑侧面处沿y方向延伸并且能够被冷却流体流过。例如，各支撑套环能够是l形或t形的。此处，电池保持器优选由导热材料制成，以便能够将电池单元中产生的热传递到支撑套环并从支撑套环传递给冷却流体。然后，各部分通道在z方向上由相应电池单元的支撑套环和侧面限定，并且在x方向由电池保持器的壁限定。此处，部分通道的数量相当于电池单元数量的n倍或1/n倍。通过至少一个电池模块的支撑侧面处的部分通道，冷却流体能够均匀分布并且能够有利地防止支撑侧面处的横向流动。因此，在至少一个电池块中的各电池单元能够在支撑侧面被均匀地冷却。

当冷却流体被分配器分成到上述收集器的两个部分流，在电池块的相应支撑侧面上的第一流动路径和第二流动路径能够穿过部分通道。因此，第一部分流流过第一支撑侧面处的部分通道，第二部分流流过第二支撑侧面处的部分通道。当部分流流入部分通道时，其被分成多个平行流，在离开部分通道之后，平行流再次汇流成相应的部分流。第一部分流和第二部分流优选地具有相同的体积流量以及相似的温度。在各部分流被分成平行流之后，其优选地具有相同的体积流量和相似的温度。因此，平行流能够在各支撑侧面处接收或发出相同的热量，使得各电池单元在至少一个电池块的支撑侧面处均匀且有效地被冷却。

在蓄电池装置的进一步改进中，各电池单元分别具有两个相反的分流部，所述分流部在电池块的相反的接触侧面，从电池单元沿y方向延伸。电池单元的分流部在相应的接触侧面处单独地电连接或彼此成组地电连接，使得电池块中的电池单元彼此串联和/或并联地连接。为了强化电池块的各接触侧面处的单个电池单元的冷却，在电池块的各接触侧面处，由导热材料制成的至少一个冷却板能够以热传递的方式固定在分流部，使得冷却流体能够围绕冷却板流动。然后冷却流体围绕导热板流动并与导热板直接作用，使得分流部产生的热能够有效地经由冷却板排出。

综上所述，冷却流体流过或者直接围绕根据本发明的蓄电池装置中的至少一个电池块流动，并因此能够对其进行有效且和均匀的冷却。

本发明的其它重要特征和优点将从从属权利要求、附图以及借助附图的相关附图说明中得出。

应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，上面提到的和下面将进一步说明的特征不仅可以以分别示出的组合使用，还可以以其它组合或单独地使用。

附图说明

在附图中示出了本发明的优选的示例性实施例，并且在下面的描述中对其进行进一步的说明，其中，相同的附图标记表示相同或相似或功能相同的部件。

图分别示意性地示出：

图1：根据本发明的蓄电池装置的截面图；

图2：根据本发明的蓄电池装置中的单个电池单元；

图3：根据本发明的蓄电池装置中的电池块的截面图；

图4：根据本发明的蓄电池装置中的电池块的视图，冷却流体在电池块周围流动或部分地流过电池块。

具体实施方式

图1示出根据本发明的用于混合动力或电动车辆的蓄电池装置1的截面图。蓄电池装置1具有在x方向上互相堆叠的多个电池单元3的电池块。然后，电池块2具有第一接触侧面4a和第二接触侧面4b；第一支撑侧面5a和第二支撑侧面5b；以及两个夹持侧面6a和6b(在该方面见图3)。接触侧面4a和4b在与x方向垂直的y方向上彼此相反地布置，并且支撑侧面5a和5b在垂直于x方向和y方向的z方向上彼此相反地布置。夹持侧面6a和6b在x方向上彼此相反地布置。此外，蓄电池装置1具有壳体7，所述壳体具有部件内部8，电池块2布置在所述部件内部中。蓄电池装置1中的电池单元3能够通过冷却流体能够流过的冷却设备9来冷却，所述冷却设备包括分配器10a、收集器10b和部件内部8。在部件内部8中，电池块2能够在多侧上被冷却流体围绕着流动，并且被布置为使得能够至少部分地被冷却流体流过并且被冷却流体直接作用。有利地，冷却流体是介电的，因此电池块2的功能绝不会受到损害。

壳体7的部件内部8对外密封，并且冷却流体通过分配器10a从外部流入部件内部8，并且通过收集器10b从部件内部8流出到外部。在该实施例中，分配器10a由分配通道11a形成，收集器10b由收集通道11b形成。分配通道11a和收集通道11b分别在壳体7的壁12a和12b中整体地形成，并且以与电池块2邻接的方式在x方向上对齐。在此处，各壁12a和12b分别在一侧对外限定部件内部8，并且布置为面向电池块2的相应的接触侧面4a和4b。分配通道11a和收集通道11b分别通过多个流体开口13a和13b通向部件内部8。如借助图4在下文进一步解释的，流体开口13a和13b在电池块2的x方向上均匀分布在分配通道11a和收集通道11b中。

分配器10a或分配通道11a分别布置为与在第一接触侧面4a处和第二支撑侧面5b处形成的第一边缘14a相邻。收集器10b或收集通道11b分别布置为与在第二接触侧面4b处和第一支撑侧面5a处形成的第二边缘14b相邻。因此，在部件内部8中，为冷却流体的第一部分流16a提供第一流动路径15a，为冷却流体的第二部分流16b提供第二流动路径15b。两个边缘14a和14b在x方向上对齐，并且两个流动路径15a和15b引导相应的部分流16a和16b，使其垂直于x方向相反地围绕电池块2。在部件内部8中，第一部分流16a在第一接触侧面4a处从第一边缘14a沿z方向流动，然后在支撑侧面5a处沿y方向流到第二边缘14b。在部件内部8中，第二部分流16b然后在第二支撑侧面5b处从第一边缘14a沿y方向流动，并随后在第二接触侧面4b沿z方向流到第二边缘14b。因此，第一部分流16a和第二部分流16b围绕电池块2分别在两侧相反地流动，使得围绕电池块2在垂直于x方向的总共四个侧面上流过，从而有效地冷却电池块2。

应该理解的是，在蓄电池装置1中，多个电池块2布置在多个部件内部8中，并且能够如上所述被冷却。此外，可以想到，多个电池块2也布置在单个部件内部8中。单个部件内部8的相应分配器10a和相应收集器10b能够随后以合适的方式在冷却设备9中彼此流体连接，以便能够流过多个部件内部8。

图2示出在电池块2中对齐的电池单元3。此处示出的电池单元3是盒装电池并且具有可变形体17和两个相反的分流部18a和18b。分流部18a和18b从体17伸出，并且在电池块2的相应接触侧面4a和4b处沿y方向延伸。

图3现示出具有抵靠彼此堆叠的多个电池单元3的电池块2的截面图。如图所示，单个电池单元3通过两个相反的夹板19a和19b(在此处仅一个可见)和两个张紧带(在此处仅一个可见)在x方向上相对于彼此被夹持。在此处，夹板19a和19b位于电池块2的抵靠最后电池单元3的夹持侧面6a和6b处。分流部18a和18b在相应的接触侧面4a和4b处彼此成组地电连接，使得电池块2中的电池单元3彼此串联和/或并联地连接。在单个电池单元3之间且抵靠夹板19a和19b还布置有弹性插入件24，所述弹性插入件使电池单元3沿x方向被夹持。

此外，分别具有两个相反t形支撑套环22a和22b的多个电池保持器21在相应的电池单元3之间堆叠。此处，插入件24和电池保持器21沿x方向在电池块2中的电池单元3之间交替。各支撑套环22a和22b从相应的相邻电池单元3沿z方向伸出并在相应的支撑侧面5a和5b处沿y方向延伸。在相邻的支撑套环22a和22b与在支撑套环之间堆叠的相应电池单元3之间，然后分别形成两个相反的部分通道23a和23b。部分通道23a和23b在相应支撑侧面5a和5b处沿y方向延伸，并且能够被冷却流体流过。部分通道23a在此处形成第一流动路径15a的一部分，部分通道23b形成第二流动路径15b的一部分。在各电池保持器21处还形成保持套环26，所述保持套环在z方向上将电池单元3固定在电池块2中。

图4示出围绕蓄电池装置1中的电池块2的流动的视图。冷却流体从外部沿x方向流入分配通道11a中并经由流体开口13a进入部件内部8中。冷却流体经由流体开口13b从部件内部8排出，并且沿x方向朝向外部流入收集通道11b。此处，流体开口13a和13b在电池块2的x方向上均匀分布在分配通道11a和收集通道11b中，使得冷却流体以沿x方向均匀分布的方式离开分配通道11a。当在第一边缘14a离开分配通道11a之后，冷却流体被分成第一部分流16a和第二部分流16b。如已借助图1解释的，第一部分流16a随后在第一接触侧面4a处从第一边缘14a沿z方向流动，随后在第一支撑侧面5a处沿y方向流到第二边缘14b。在第一支撑侧面5a，第一部分流16a被分成多个第一平行流25a，其中各平行流25a中的每一个被分配到第一支撑侧面5a处的相应部分通道23a中的一个。如已借助图1解释的，第二部分流16b在第二支撑侧面5b处从第一边缘14a沿y方向流到第二接触侧面4b。此处，第二部分流16b在第二支撑侧面5b处被分成多个平行流25b。各平行流25b中的每一个被分配到第二支撑侧面5b处的各部分通道23b中的一个。在流过部分通道23b之后，第二部分流在第二接触侧面4b处沿z方向流到第二边缘14b。在第二边缘11b处，两个部分流16a和16b汇流在一起并经由收集通道11b从部件内部8流出。在图4中通过箭头表示冷却流体的流动，其中在此处为了清楚起见，总共在三个地方举例表示分流而成的部分流16a和16b。应该理解的是，两个部分流16a和16b围绕接触侧面4a和4b以及支撑侧面5a和5b几乎在整个表面上流动。

此处，第一部分流16a和第二部分流16b优选地具有相同的体积流量以及相似的温度。在部分流16a和16b分流成平行流25a和25b之后，平行流25a和25b优选地具有相同的体积流量和相似的温度。在部件内部8，围绕电池块2在x方向上能够获得均匀的流量和温度的均匀分布。由此，不论电池单元在x方向上的位置如何，电池单元3在电池块2中均匀且有效地被冷却。