具有空气冷却的蓄电池组的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有一定数量相互导电连接的蓄电池单池的蓄电池模块，其中，单个蓄电池模块通过调温流体进行温度调节。
【背景技术】
[0002]WO 2013/023847 Al涉及一种采用空气冷却的蓄电池模块以及汽车。公开了一种具有由至少两个蓄电池单池组成的蓄电池单池叠的蓄电池模块，其中每个蓄电池单池与至少一个风道接触。至少一个风道与蓄电池单池叠接合。由此尽管导热系数差，但借助蓄电池单池的气流仍可以达到足够的冷却。
[0003]US 2012/00150003 Al涉及一种蓄电池模块。该蓄电池模块包括一定数量可反复充电的蓄电池单池以及容纳可反复充电蓄电池单池的外壳。第一散热片与外壳持距放置并具有多角形或封闭的几何形状。此外，第二散热片与外壳持距放置，这些第二散热片这样处理，使其与第一散热片相互连接。
[0004]US 6.689.510 BI涉及一种采用对流冷却的整块蓄电池设置。多单池的整块蓄电池包括设置在一个蓄电池外壳内一定数量的电化学电池。蓄电池外壳包括一个或多个电池分段，它们将外壳的内部划分成一定数量的里面容纳电化学电池的电池容纳室。最好一个或多个冷却通道处于至少一个在外壳的内部构成的电池分段内。
[0005]KR 2006 011 8797涉及一种蓄电池模块。依据该解决方案的蓄电池模块具有很高的排热能力和非常好的绝缘；该蓄电池模块此外与传统的蓄电池模块相比重量有所减轻。该蓄电池模块包括一定数量的以规则间距设置的蓄电池单池。处于单个蓄电池单池之间的是壁。该蓄电池模块具有由镁合金制成的输热介质的管路。壁由含有铝、锌和锆以及微量稀土的镁合金制成。镁合金内部的锆比例处于2.0%重量百分比到10%重量百分比之间。
[0006]锂离子或锂聚合物蓄电池主要是在能量输出时变热。这种类型的蓄电池系统的最佳工作温度处于约25°C的数量级。从约40°C的工作温度起，这种蓄电池系统的使用寿命明显减少。温度交变、充电和放电循环导致容量下降并使这种类型蓄电池的自放电增加。满足对这种类型蓄电池系统的10年和更高的使用寿命要求因此只能采用足够的热调整实现。
[0007]如果蓄电池单池内产生的热高于向周围排出的热，那么会出现具有不希望后果的“热失控” “thermal runawy”。这一点意味着，锂离子或锂聚合物蓄电池需要一种主动高效的热管理，低温时加热并在高温时冷却蓄电池单池。
[0008]此外需要提及的是，在锂离子或锂聚合物蓄电池单池内高压的情况下打开安全阀。排出的高于600°C的不希望的热气不应进入电动或混合动力汽车的汽车内部。
【发明内容】
[0009]依据本发明提出一种蓄电池模块，其包括一定数量相互导电连接的蓄电池单池。单个蓄电池单池通过通流基本上沿蓄电池单池延伸的通道的气流进行温度调节。蓄电池单池通过通道热连接，其中，通道具有由具有可变壁厚(壁宽)分布的通道壁限制的流动截面。
[0010]在优选由铝材或铝合金制成的风道的强度方面的一种极其具有优点的扩展方案中，调温空气通流的通道的可变壁宽遵循双曲线分布，特别是双曲余弦(余弦双曲线)(Cosinus-Hyperbolicus)分布(cos h)。制成通道的销型材在加工技术上可以最佳和成本最为低廉地通过连续挤压法制造。通道由调温流体，也就是冷却空气通流的可变流动截面-与安装在单个蓄电池单池之间的通道的高度相关-在通道高度方面可变地构成。为此由冷却空气通流的通道在其上部或下部区域内窄于例如通道占据其最大宽度所处于的中心处。
[0011]由铝材或铝合金制成的通道是电绝缘的，为此可以使用电绝缘的喷漆或电绝缘的薄膜。
[0012]通道此外相对于蓄电池单池，特别是蓄电池模块内的蓄电池的侧壁利用密封材料或通过粘合缝或类似物密封，从而可能从蓄电池单池排出的有害气体不进入与汽车乘客停留的乘客舱连接的通道内。调温空气来自该通道，利用该调温空气对蓄电池单池依据所提出的空气调温系统进行温度调节。在本发明基于的构思的扩展方案中，通道的通道壁平均壁厚-与流动截面的垂直方向相关-基本上处于3mm的数量级上。由调温流体，例如冷却空气通流的通道沿蓄电池单池护套的侧面延伸。蓄电池单池具有安全阀，这些安全阀是用于排气的蓄电池套管的额定断裂部位，直接通入通过蓄电池模块的外壳延伸的排气道内。
[0013]在基于本发明的思路一种具有优点的实施可能性中，由调温流体通流的通道进入蓄电池单池保持架的侧壁内。蓄电池保持架除了侧壁外，还包括后壁和前壁，其中，侧壁这样通过蓄电池单池保持架分布，使其获得一定数量容纳蓄电池单池的蓄电池单池格。蓄电池单池保持架的侧壁在此方面这样构成，使这些侧壁在其末端上各自具有凸起部，从垂直于侧壁设置的前壁或后壁突出。凸起部一方面以显著的程度简化蓄电池单池保持架的制造和另一方面可以使调温通道与排气通道安全隔离。粘合缝或焊缝的产生以及后壁、前壁与各自侧壁的挤压在构成凸起部的情况下过程上明显更加安全地进行，从而可以达到后壁、前壁和侧壁的可靠接合以及排气道和调温流体通道由此可以实现的可靠密封。
[0014]蓄电池单池格在其各自对着蓄电池单池的面上具有可以作为薄膜或喷漆构成的绝缘表面。
[0015]依据本发明提出的蓄电池模块包括至少一个与混合动力或电动汽车的乘客舱连接的风道。借助鼓风机从乘客舱将空气输送到在蓄电池模块的单个蓄电池单池之间或通过蓄电池单池保持架的侧壁延伸的通道内。为将调温空气通过通道吹过或吸过，鼓风机可以处于乘客舱内。风道内的流动阻力取决于其宽度。在3_数量级的平均间隙宽度时，出现最小压力损耗的最佳气流。鼓风机在流动方向上观察也可以设置在蓄电池组的后面。蓄电池组的前面安装滤清器；此外，存在从外部吸入调温空气，例如冷却空气的可能性。
[0016]本发明的优点
[0017]依据本发明提出的解决方案的特征在于该优点，即调温流体，本案例中的冷却空气，为调节至少一个蓄电池模块或多个蓄电池模块的温度，可以从混合动力汽车、电动汽车或燃料电池汽车的空调汽车内部提取，并这样可以明显节约成本。通过依据本发明提出的解决方案，确保蓄电池单池在排气的情况下不与汽车的内部空间连接。按照依据本发明提出的解决方案，可以达到明显提高温度调节效率的目的，因为调温流体从蓄电池单池的侧面和不仅仅从其下面导过。这一点意味着，单个蓄电池单池的侧面受到环流，这些侧面一般情况下明显大于蓄电池单池的底面，特别是大四倍以上。出于这一原因，在依据本发明提出的方案中，侧面由冷却空气环流的蓄电池单池可以显著降温。在冷却空气方案中，需要考虑单位热容量C水大于单位热容量C空气四倍以上(在室温C水等于4.182KJ/(kg.K)，C空气=
1.005KJ/ (kg.K) ο
[0018]通过依据本发明提出的解决方案，单个蓄电池单池通过通道相互热连接。由此可以进行蓄电池单池的可靠的温度检测。此外，通过依据本发明提出的解决方案，可以避开在每个蓄电池单池上安装温度传感器。通过优选由导热性好的材料如铝制成的风道，可以达到单个蓄电池单池之间的热连接。
[0019]通道具有相当于双曲余弦函数(cos h)的型材。由此可以获得优选作为连续挤压法制成的通道的基本上处于3mm数量级上的非常小的壁厚。根据所选择的双曲余弦函数，机械上可以达到对侧向压力非常高的强度，从而通道具有的型材在共同夹紧的状态下具有非常高的强度并通过捆绑带可以彼此相对夹紧。在约3_的平均气隙宽度中，在输送冷却空气流的鼓风机设计方面产生最佳的流动比。单个蓄电池单池也可以容纳在某种程度上作为由风道组成的网格使用的蓄电池单池保持架内并由该保持架保持。通道对蓄电池单池护套采用热稳定的分配密封件进行密