电池系统以及电池模块的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种电池模块，利用该电池模块可存储电能。此外，本发明涉及一种电池系统，该电池系统尤其是包括多个这样的电池模块。最后，本发明涉及一种车辆，该车辆包括电池模块或电池系统。
【背景技术】
[0002]尤其是在电动车和混合动力车中使用电池系统，以便能够给车辆的电部件供给电能。为了确保续航里程、使用寿命和可取用的功率，需要电池系统和电池模块的限定的温度管理。在此必需使各个电池模块或电池模块的各个电池单元之间的温度分化保持得尽可能小。
[0003]为了维持限定的温度，多种方案是可能的。一方面，电池模块可以被冷却剂包围，以便因此冷却电池模块。替代地，也可以用直接制冷剂包围电池模块，这能够实现较高的制冷功率。
[0004]在车辆中经常存在制冷循环，利用该制冷循环调节机动车内部空间的空气。这类制冷循环也可用于电池模块的温度管理。但是在此产生如下问题，即，在低的外界温度时制冷循环中的压差下降，制冷剂的质量流由此不足以充分地冷却电池系统和/或电池模块。因此经常在电池系统的各个电池模块的电池单元内部产生温度分化。
【发明内容】
[0005]因此本发明的任务是，提供一种电池模块，该电池模块在制造和装配简单且成本低廉的同时能够实现安全且可靠地冷却电池模块的电池单元。
[0006]该任务的解决方案通过权利要求1的特征实现。因此，该任务通过一种带有冷却装置的电池模块解决，该电池模块包括至少一个第一管路和至少一个第二管路。第一管路和第二管路引导流体，其中，热量从电池模块的电池单元可传输给流体。按照本发明规定，第一管路和第二管路相对于电池模块的电池单元垂直地延伸。“垂直”尤其是应理解为90°或至少基本上90°的角度。电池单元尤其是电池模块的存储并且输出电能的单元。在此出现的热量尤其是应当通过第一管路和第二管路导出。为此优选规定，第一管路和/或第二管路从电池模块的每个有待冷却的电池单元旁边经过，从而第一管路和/或第二管路将热量从电池单元传输给流体。特别优选地规定，第一管路和/或第二管路与电池模块的所有电池单元具有传热接触，从而利用第一管路和/或第二管路可冷却电池模块的所有电池单元。同样特别优选地规定，不仅第一管路而且第二管路从电池模块的所有电池单元接收热量并且将其传输给流体。电池单元有利地具有纵向和横向，其中，电池单元在纵向上的尺寸大于电池单元在横向上的尺寸。第一管路和/或第二管路有利地相对于横向平行地延伸并且由此相对于纵向正交地延伸。此外，第一管路和第二管路相对于彼此平行地布置，其中，第一管路中的流体的流动方向与第二管路中的流体的流动方向相反。由此实现高效且均匀地冷却电池模块。
[0007]如已经说明的那样，电池模块由多个单个的电池单元构成。这些电池单元应当分别指的是相对于环境封闭的单元，在所述单元的内部中设置有存储电能所需的电极材料。优选，这些电池单元可以构造为棱柱形的锂离子蓄能器单元，所述锂离子蓄能器单元通常可以具有数量级为2.8至4.2伏的蓄能器单元电压。在电池模块内部，各个蓄能器单元电串联连接，以便实现电池模块电压。
[0008]从属权利要求包含本发明的优选扩展构型。
[0009]优选地规定，电池模块的每个电池单元具有补偿介质。通过该补偿介质可有利地补偿在第一管路和第二管路之间的温度差。因此利用按照本发明的冷却装置能实现在电池单元内部的均匀温度。
[0010]此外有利地规定，每个电池单元具有壳体，通过该壳体能补偿在第一管路和第二管路之间的温度差。由此优选地确保，电池单元内部的温度是均匀的。以该方式有利地避免损坏电池单元和由此缩短电池单元的使用寿命。
[0011]流体优选是制冷剂或冷却剂。尤其当电池模块的环境温度高于预定的温度(电池模块的电池单元应当保持在该预定的温度)时，使用制冷剂是有利的。可替代地使用的冷却剂简化了冷却装置的结构并且由此简化了整个电池模块。
[0012]此外，本发明涉及一种电池系统。该电池系统包括多个之前描述的电池模块。电池模块在此布置成，使得各电池模块的第一管路和第二管路相对彼此平行地延伸，其中，在相邻的电池模块中第一管路内部的流体的流动方向是相同的。因此，尤其是在相邻的电池模块中第二管路内部的流体的流动方向也是相同的。
[0013]替代地，电池系统这样设计，S卩，所述电池模块布置成，使得各所述电池模块的第一管路和第二管路相对彼此平行地延伸，其中，在相邻的电池模块中在第一管路内部的流体的流动方向相反。
[0014]特别优选地，之前提到的电池系统构造成，使得各所述电池模块的第一管路和所述电池模块的第二管路在第一个电池模块和最后一个电池模块之间串联连接。在此规定，所述第一个电池模块的第一管路接收流体并且所述第一个电池模块的第二管路输出流体。此外规定，连接元件将所述最后一个电池模块的第一管路与所述最后一个电池模块的第二管路连接。以该方式尤其是可实现从第一个电池模块的接收流体的第一管路到第一个电池模块的输出流体的第二管路的流体流，其中，流体流过所有电池模块的所有第一管路和所有第二管路。因为流体首先流过所有第一管路并且接着流过所有第二管路，所以对于每个电池模块始终形成在第一管路和第二管路之间的冷却功率的平均值。该平均值有利地对于电池系统的所有电池模块是相同的或者至少近似相同的。因此有效避免电池系统内部的温度分化。
[0015]替代地，之前描述的电池系统特别优选地构造成，使得每个电池模块的每个第一管路与至少一个第一分配器连接，其中，所述第一分配器接收流体。此外，每个电池模块的每个第二管路特别优选地与至少一个第二分配器连接，其中，所述第二分配器输出流体。最后对于每个电池模块设置至少一个连接元件，所述连接元件将电池模块的第一管路与第二管路连接。由此实现每个电池模块的并联。电池模块之间的温度分化因此被有效地阻止，因为每个电池模块被供给相同的流体，从而每个电池模块将相同的热量输出给流体。又优选地规定，在每个电池模块中在第一管路和第二管路之间的冷却功率的平均值是相同的或至少几乎相同的。因此也可通过并联有效地避免电池系统内部的温度分化。
[0016]最后替代地，前述的电池系统特别优选这样设计，使得所述电池系统分成多个具有预定数量的电池模块的分区。在此，电池模块的冷却系统在一个分区内部尤其是串联地相互连接，而各个分区的串联结构并联。因此，在一个分区内部的各电池模块的第一管路和第二管路在第一个电池模块和最后一个电池模块之间串联连接。此外存在连接元件，该连接元件将每个分区的最后一个电池模块的第一管路与第二管路连接。以该方式实现串联。此外，每个分区的第一个电池模块的第一管路与至少一个第一分配器连接，其中，所述第一分配器接收流体。附加地，每个分区的第一个电池模块的第二管路与至少一个第二分配器连接，其中所述第二分配器输出流体。通过串联和并联的这种混合，尤其是保证了电池系统内部的流体的有利分布。由此存在电池模块的优化的冷却。在此仍确保，对于每个电池模块在第一管路和第二管路之间的冷却功率的平均值始终相同。由此可有效地避免电池系统内部的温度分化。
[0017]此外，本发明涉及一种车辆，该车辆包括之前描述的电池模块和/或之前描述的电池系统。车辆尤其是电动车或混合动力车，其中，电池模块和/或电池系统有利地可用于给车辆的驱动器供给能量。
[0018]通过按照本发明的电池模块和/或按照本发明的电池系统，通过避免温度分化，以足够的程度确保电动车和/或混合动力车的续航里程、使用寿命和/或功率。由此始终可实现均匀的冷却。
【附图说明】
[0019]由以下说明和附图得出本发明的其它细节、特征和优点。其示出:
[0020]图1示出按照本发明的一种实施例的电池模块的示意图，
[0021]图2示出按照本发明的第一实施例的电池系统的示意实施方式，
[0022]图3示出按照本发明的第二实施例的电池系统的示意实施方式，
[0023]图4示出按照本发明的第三实施例的电池系统的示意实施方式，
[0024]图5示出按照本发明的第四实施例的电池系统的示意实施方式，和
[0025]图6示出按照本发明的一种实施例的车辆。
【具体实施方式】
[0026]图1示出按照本发明的一种实施例的电池模块I。所述电池模块I包括一个电池单元本体13，电池模块I的各个电池单元5布置在该电池单元本体中。各个电池单元5用于存储和输出电能。因为不仅在存储电能时而且在输出电能时始终作为热量发生功率损失，所以必须冷却各个电池单元5，以便避免电池单元5的过热。否则，电池单元5的过热会明显减少电池单元5以及由此电池模块I的使用寿命和功率。
[0027]为了冷却电池单元5，电池模块I具有一个冷却装置2。冷却装置2包括第一管路3和第二管路4。在第一管路3和第二管路4内部可引导流体，所述流体从电池单元5接收热能。优选，所述流体是冷却剂或制冷剂。第一管路3和第二管路4相对彼此平行地布置并且相对于电池单元5垂直地延伸。第一管路3以及第二管路4在此有利地关于电池单元5对称地布置。由此确保，始终产生第一管路3以及第二管路4的冷却功率的恒定的平均值，从而每个电池单元5被优化并且均匀地冷却。
[0028]图2示出按照本发明的第一实施例的电池系统100。在此，图1中的各个电池单元I按照对流原则串联布置。为此，电池模块I在空间上前后相继地布置。所有的第一管路3相互连接，所有的电池模块I的所有第二管路4同样如此。因此，所有的第一管路3从第一个电池模块6到最后一个电池模块7以串联方式连接。在最后一个电池模块7上存在连接元件8，该连接元件连接第一管路3和第二管路4，第一个电池模块6具有流体入口 11以及流体出口 12。第一管路3与流体入口 11连接，而第二管路4与流体出口 12连接。
[0029]因此，电池系统100按照第一实施例构成为，使得