专利名称：使用寿命延长的电能存储单元的制作方法
技术领域：
本发明大体涉及一种电能存储单元。结合用于给机动车驱动器供电的可重复充电的锂离子电池组来描述本发明。需要指出的是，本发明的应用也与原电池的构造方式及其化学作用无关，也与所供给的驱动器的类型无关。
背景技术：
从现有技术已知，配置有多个原电池的可重复充电的电池组用于向机动车驱动器供电。当此类电池组工作时，在原电池内部也会出现不可逆的化学反应。这种反应也会使原电池的充电容量不断减小。
发明内容
本发明的目的是，使电池组中的原电池在经过较多次的循环充电后保持充电容量。该目的根据本发明通过独立权利要求的内容得以实现。从属权利要求的内容是本发明的优选深化。本发明所述的用于存储电能的装置具有至少一个原电池。而且本发明所述装置具有至少一个电池保持装置，其具有至少一个内部空间，所述内部空间用于至少部分地容纳至少一个原电池。而且本发明所述装置具有至少一个壁板元件，所述壁板元件至少部分地环绕电池保持装置的内部空间并且至少局部地与至少一个原电池有效连接。而且所述装置具有至少一个导热装置，所述导热装置与至少一个第一壁板元件有效连接。而且本发明所述装置具有至少一条配置给导热装置的流体通道，第一流体流过所述流体通道。本发明所述装置的特征在于，所述装置具有至少一个可膨胀的位置补偿装置，其中至少所述位置补偿装置至少部分地安置在所述电池保持装置内部。本发明意义上的原电池应理解为一种也用于存储化学能并释放电能的装置。原电池也可以被设计为，在充电时将电能转化为化学能并且储存起来。人们也称其为二次电池或蓄电池。本发明意义上的导热装置应理解为一种具有与原电池相比更高的导热性的装置。所述导热装置特别向有效连接的原电池输送热能。特别是当环境温度很低的时候，需要这一点来防止原电池的提前老化并提高其工作效率。同时，导热装置也从有效连接的原电池中输出热能，由此保护了原电池并延长其使用寿命。特别是当用很高的充电和/或放电电流进行充电和/或放电循环时，原电池自身升温，当原电池温度过高时会缩短其使用寿命和/或使原电池损毁。本发明意义上的流体应理解为一种相对于任意小的剪切力基本不会产生反向阻力的物质。气体和液体是该意义上的流体。本发明意义上的流体通道应理解为一种容纳和导流至少第一流体的装置，或者如果所述流体通道被设计为是封闭空间时，至少可以保持此第一流体。所述流体通道优选地也可以容纳和导流或保持第二流体。所述流体通道优选地具有用于至少第一流体的至少一个入口区域和至少一个出口区域，其中优选地至少第一流体从至少所述入口区域到至少所述出口区域地流过所述通道。至少第一流体优选地拥有比流体通道的内部空间和/或流体通道的内壁和/或至少一个与流体通道有效连接的装置更低或更高的温度。至少第一流体根据占优势的温度被加温或降温，由此向流体通道的内部空间和/或流体通道的内壁和/或至少一个与流体通道有效连接的装置输入热能或由其输出热能。本发明意义上的电池保持装置应理解为一种具有内部空间和至少一个第一壁板元件的装置，其至少部分环绕该内部空间。所述壁板元件并不设置为完全包裹该内部空间。所述内部空间被设置为至少部分容纳至少一个原电池。所述内部空间优选地设置为除了至少一个原电池外还可容纳其它装置，例如特别是测量装置、控制装置以及至少一个位置补偿装置。所述至少一个被容纳的原电池和至少其它被容纳的装置优选地被所述电池保持装置力配合地和/或导热地环绕。优选地至少一个原电池这样被所述电池保持装置包围，即所配置的电池外壳的至少一个第一外表面与至少所述第一壁板元件至少部分地形成平面的固固接触。这种方式的优势在于，从原电池输出的热能无需额外的固固接触就直接在电池保持装置的外壁上传导。电池保持装置的至少所述第一壁板元件优选由高导热性的金属材料构成，特别优选的是铝。本发明意义上位置补偿装置应理解为一种优选根据温度和/或根据作用在其上的有效环境压力而在优先方向上自身膨胀的装置，其中一个力也在第一壁板元件的方向上作用在至少原电池上。所述位置补偿装置特别用于在至少一个电池保持装置内部力配合地与至少一个原电池有效连接。优选地，至少所述位置补偿装置的作用力的种类和/或大小基本上取决于其温度和作用其上的环境压力。其优势在于，至少所述位置补偿装置的作用力的种类和/或大小可以通过其几何形状和/或制造材料被预先设定。用于恒定环境压力的所述位置补偿装置的与温度相关的作用力优选地至少在一定区间内通过至少一个数学函数来描述。特别是当原电池承受更高的热负荷时，热能流的中断或混乱会导致原电池和/或电池保持装置内部的过热，由此升高了原电池的工作温度。原电池的高工作温度特别会缩短其使用寿命并因此还降低可充放电循环的次数。当热负荷极高时，会使锂离子蓄电池的隔膜熔化，进而损毁锂离子蓄电池。此外，特别是由于锂与电极的伴生反应，锂离子蓄电池的容量会随时间逐渐减少。温度的升高会提升此衰弱速度。在充电周期中，优选地通过相应地减小至少所配置的位置补偿装置的体积，来平衡至少一个原电池的体积增大，并且避免至少一个原电池和/或至少电池保持装置的变形和/或损毁。优选地，所述位置补偿装置将至少一个原电池作用在至少第一壁板元件上的压力优选控制在一个恒定值上。在充电和/或放电循环时，所配置的原电池的体积变化是不可避免的，而通过所述位置补偿装置至少可以部分地对此进行平衡。所述位置补偿装置优化和/或保证了至少一个原电池和第一壁板元件之间的热接触。在放电周期中，优选地通过相应地增大至少所配置的位置补偿装置的体积来平衡至少一个原电池的体积减小，并且使至少一个原电池和至少第一壁板元件在上述情况下也可以实现导热的固体接触。特别是原电池作用在至少第一壁板元件上的过小压力会导致至少一个原电池与至少第一壁板之间的热能流中断或混乱。优选地，所述位置补偿装置将至少一个原电池作用在至少第一壁板元件上的压力优选控制在一个恒定值上。据此解决了上述任务。以下描述了本发明的优选深化方案。根据本发明，优选使用一种由可透过物质的载体构成的隔膜，优选是可部分透过物质的，即基本上对于至少一种材料可透过，且基本上对于至少另一种材料不可透过。所述载体至少在一侧上涂敷以无机材料。优选使用有机材料作为可透过物质的载体，所述有机材料构造为无纺布。所述有机材料优选是聚合物，并且特别优选是聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，其涂敷以无机离子导电材料，所述无机离子导电材料优选在-40°C至200°C的温度范围内具有离子导电性。所述无机离子导电材料优选包含至少一种来自如下组的化合物具有元素&、Al、Li中的至少一种的氧化物、磷酸盐、硫酸盐、钛酸盐、硅酸盐、铝硅酸盐，特别是氧化锆。无机离子导电材料具有最大直径低于IOOnm的微粒。这种隔膜例如可选用德国Evonik股份公司生产的产品名称为“S印arion”的隔膜。本发明意义上的纵轴应理解为物体的在其最大延展方向上延伸且基本上相当于对称轴的轴线。所述原电池、所述电池保持装置、所述位置补偿装置和所述导热装置的纵轴线优选为基本上平行地排列。这种基本上呈板状的部件的布局可以使本发明所述的装置具有更大的填充密度。在这种布局中，相邻部件优选平面接触，其中随着接触点的增多，所构成的固体接触的导热性会越来越高。特别优选的是，在本发明所述装置内布置多个电池保持装置和导热装置，其中至少一个电池保持装置包围至少一个原电池和至少一个位置补偿装置。电池保持装置和导热装置基本上交替地设置，这种布局是优选的。其优势在于，每个电池保持装置都配置至少一个导热装置，所述导热装置与至少所配置的电池保持装置有效地连接。一个由多个电池保持装置和导热装置构成的本发明所述的装置优选具有多个串联和/或并联的原电池，以便提高电压和/或所含有的充电容量。优选例如每四个原电池构成一组进行串联，以获得预设的工作电压。多个这样的电池组优选并联连接，并存储更大的充电容量。本发明所述装置优选具有至少一个第一成型部，其中第一成型部与电池保持装置的至少第一壁板有效地连接和/或粘接。优选至少第一成型部相对于至少电池保持装置基本上垂直。第一成型部被优选设置为，与多个电池保持装置的多个壁板元件有效连接。至少第一成型部被优选设置为，至少部分地环绕至少一个所配置的导热装置。至少第一成型部优选由合成材料或合成树脂制造，其中第一成型部优选绝缘。特别优选的是，本发明所述装置具有至少一个第二成型部，其中至少第二成型部基本上相对于第一成型部安置，并且第二成型部与电池保持装置的至少第一壁板有效连接和/或粘接。第二成型部的设计优选具有至少一个开口，其中该开口用于引导至少一个原电池的至少一个电流导体。优选至少第二成型部相对于至少电池保持装置基本上垂直。第二成型部优选设置为，与多个电池保持装置的多个壁板元件基本上有效连接。至少第二成型部优选设置为至少部分地环绕至少一个所配置的导热装置。至少第二成型部优选由合成材料或合成树脂制造，其中第二成型部优选绝缘。本发明所述装置优选具有至少一个空腔，其中所述空腔至少容纳一个导热装置。所述空腔优选在两个相对的侧面上至少部分地分别通过所配置的电池存储装置的至少一个第一壁板元件所限定。此外，所述空腔优选在另外两个相对的侧面上至少部分地分别通过至少第一或第二成型部所限定。所述空腔优选在另外两个侧面上是开启的，其中在所配置的电池保持装置的至少两个相邻的第一壁板元件之间产生第一流体通道，所述流体通道从第一侧面到与第一侧面相对设置的第二侧面贯穿整个本发明所述装置。所述空腔也优选适用于导热，并且是导热装置的优选构造。所述导热装置优选设置得被至少一种第一流体流过。优选地，第一流体在流经导热装置时根据流体自身温度和导热装置或第一流体通道内的占优势的温度，来吸收或放出热能。本发明意义上的输送装置应理解为用于输送至少一种流体的装置。至少一种流体优选来自于至少一个、输送装置所配置的容器，优选使用至少一个、输送装置所配置的流体泵，优选通过至少一个、输送装置所配置的管路，优选使用至少一个、输送装置所配置的阀门，优选导入至少一条流体通道内和/或至少从该流体通道中导出。所述输送装置优选配置至少一个热交换器，至少用于调节通过所述输送装置输送的流体的温度。所述输送装置优选至少与所述控制装置信号连接，其中控制装置至少用于调节输送装置的至少两个工作状态。本发明所述装置优选配置有至少一个第一输送装置，用于输送至少第一流体通道内的至少第一流体。所述输送装置也可以从存储容器或管道系统中抽取流体，或者可以通过由控制装置控制的阀门从管道系统直接将流体导入至少第一流体通道内。特别是当有很高的冷却需求时，至少所述导热装置优选配置第二输送装置。所述第二输送装置用于在至少第一流体通道内输送至少第二流体，特别是不可压缩流体。所述输送装置也可以从存储容器或管道系统中抽取流体，或者可以通过由控制装置控制的阀门从管道系统直接将流体导入至少第一流体通道内。优选地，从液体到气体的相变或者反向的相变取决于第一导热装置内的占优势的温度和所述第二流体的化学成分。所述流体的相变温度中的一个温度优选低于本发明所述装置的最高预设的工作温度。至少所述第一流体通道优选至少局部具有纤维活性的无纺布，用于使至少第一壁板元件至少部分地被至少第二流体浸润。所述导热装置优选配置有散布装置，用于将至少第二流体导入至少第一流体通道内，并且所述流体至少局部地散布在至少纤维活性的无纺布上。所述散布装置优选配置给至少一个用于搅动至少第一流体的装置，其中对至少第一流体的搅动促成第二流体的相变，特别是从液体到气体的相变。本发明所述装置优选配置有第三输送装置，用于在至少第一流体通道内输送至少一个第一多相流体。特别是第一流体通道中的多相流体的液相流体成分的蒸发会降低流体通道内的占优势的温度。所述输送装置可以从存储容器或管道系统中抽取流体，或者可以通过由控制装置控制的阀门从管道系统直接将流体导入至少第一流体通道内。在本发明所述装置的构造中，至少第一导热装置内优选至少部分地填充有优选导热的金属。所述导热装置的至少金属内核优选具有至少一条第二流体通道，用于供至少一种第三流体，特别是不可压缩流体通过。进一步优选的是，所述金属内核配置有或者在金属内核中构建有多个第二流体通道。至少一条第二流体通道优选具有圆形或矩形截面。通道的走向优选是曲折的，或者通过金属内核时优选在金属内核的纵轴方向上是直线形的。至少两个第二流体通道优选通过至少一个连接元件连接成一条贯通的流体通道。本发明所述装置优选配置有第四输送装置，用于在至少第三流体通道内输送第三流体。多个电池保持装置和附带有金属内核的导热装置优选由相同金属构成为一个整体。这种整体构造的组件优选是挤压型材，并且特别优选是铝制挤压型材。整体构造的优势在于，避免了特别是电池保持装置的至少第一壁板元件和所配置的附带有金属内核的导热装置之间的固固接触，由此优化了本发明所述装置内部的热能流动。至少一个第一壁板元件至少在局部上具有至少一个优选金属的肋条，用于扩大电池保持装置的第一壁板元件的特别是外壁的面积。扩大的面积有助于热传递，特别是在至少一个壁板元件的外壁上吸收和散发热辐射。本发明意义上电流导体应理解为一种栅格材料，也用于实现对存储的化学能进行电能形式的受控提取。电流导体也在原电池内导引电流，使原电池内的电能转化为化学能并存储。所述电流导体优选是金属的并且具有高导热性。所述电流导体具有设置于原电池内部的第一区域和设置在原电池外部的第二区域。此第二区域优选通过热交换，特别是散热器上的热传导或对流来冷却或加热。特别优选的是，所述散热器或者电流导体的所述第二区域至少部分地被至少一种第四流体绕流。根据第四流体和电流导体和/或冷却体之间的温度差，向原电池导入热能或从原电池导出热能。所述散热器优选也具有含有铜、镍、钴、铝和银金属组合的材料。本发明所述装置优选具有第三流体通道，用于至少局部地通过至少一个电流导体或至少一个与电流导体有效连接的散热器来导引至少第四流体。本发明所述装置优选配置有第五输送装置，用于在至少第五流体通道内输送至少第四流体。至少第一壁板元件优选在至少局部上比至少原电池具有更高的热辐射吸收度。特别是从原电池发出的电磁辐射被拥有高热辐射吸收度的壁板元件优先吸收，从而基本避免了在原电池内部和/或电池保持装置内部出现过热。使用寿命延长的电能存储单元优选具有至少一个第一测量装置，用于获取原电池预定位置上的至少一个测量值，特别是温度值。此外，所述电能存储单元具有控制装置，用于获取至少一个第一测量装置的信号和/或控制至少一个导热装置。本发明意义上的第一测量装置应理解为一种用于获取原电池预定位置上的至少一个测量值，特别是温度值。此处优选的是，有多个用于获取原电池中不同位置上的温度和/或压力的测量仪器与测量装置连接。所述测量装置适用于在任何时间接收测量仪器的信号。出于实用原因和减少数据量的目的，优选只间隔一段时间获取一次数据。这也与相关的热容量和导热系数有关。第一测量装置提供至少一个信号给同样现有的控制装置。优选地由控制装置根据运行状态通过第一测量装置来触发对温度的获取。本发明意义上的控制装置应理解为一种用于至少控制至少一个第一测量装置并对其信号进行评估的装置。以预设的计算规则为基础来实现上述目的。它们考虑了单个测量仪器的不同特征曲线。同时，所述控制装置也用于控制现有的导热装置。其中根据原电池的不同工作状态开启一个或多个导热装置。本发明所述装置的控制装置的功能也可以由其它控制设备或电池管理系统承担。本发明所述装置还优选配置有至少一个第二测量装置。所述第二测量装置适用于获取所配置的原电池所输入或输出的充电或放电电流，并且将其传输至控制装置。其中，两种测量装置的数量与原电池的数量相当，但优选也可以少于原电池的数量。所述测量装置可以持续获取电流强度，但优选依据运行条件遵照控制装置的规定来获取。本发明所述装置优选如下述方式运行，即它的控制装置首先获取原电池预定位置上的温度。控制装置根据此温度开启或关闭导热装置。控制装置优选开启或关闭至少一个用于流体的输送装置。由此避免了用于存储电能的设备的提前老化并延长了使用寿命。所述控制装置优选与存储装置相连接。所述存储装置用于存储所获取的数据、已评估的测量值和/或计算规则。与测量值或已评估的测量值共同保存的还有代表测量时间点的数值。在存储装置内优选保存所测量参数的默认值或额定值，如电池温度。特别优选的是，所述装置具有控制装置、所配置的存储装置和至少一个第一测量装置。所述控制装置用于从第一测量装置的测量值或者信号与预设值中形成数值差。所述控制装置根据此温度差开启或关闭导热装置。所述控制装置优选开启或关闭用于流体的输送装置。由此避免了用于存储电能的设备的提前老化并延长了使用寿命。特别优选的是，所述装置具有控制装置、所配置的存储装置、至少一个第一测量装置和至少一个第二测量装置。所述控制装置用于从第一测量装置的信号或者测量值与预设值中形成数值差。此外，在使用所保存的计算规则的情况下，所述控制装置适用于将第一测量装置的测量值与第二测量装置的信号相结合。通过测量的电流强度和获取的温度或温度差的适当结合，所述控制装置优选在使用所保存的计算规则的情况下评估电池温度的未来发展走势。根据所预测的未来温度变化，所述控制装置优选开启或关闭导热装置和/或用于流体的输送装置。例如当机动车加速时，在高放电情况下，控制装置在可察觉的电池温度升高之前就已经开启用于流体的输送装置和/或导热装置。本发明所述电能存储装置优选被设计为，多个电能存储装置优选可以以机械和/或磁性的方式连接，其中特别至少两个电能存储装置的至少两条流体通道可连接为一条贯通的通道。
本发明其它的优势、特征和设计方案结合附图从下述说明中得出。在附图中图Ia示出了用于本发明所述装置的铝制挤压型材的横剖面图；图Ib示出了用于本发明所述装置的铝制挤压型材的侧视图；图加示出了用于本发明所述装置的铝制挤压型材的横剖面图；图2b示出了用于本发明所述装置的铝制挤压型材的侧视图；图3a示出了用于本发明所述装置的铝制挤压型材的横剖面图；图北示出了本发明所述装置的优选实施方式的侧视图；图4示出了在外壁上附带散热器的铝制挤压型材的剖面图；图5示出了采用空气冷却方式的本发明所述装置的纵剖面图；图6示出了采用液体冷却方式的本发明所述装置的纵剖面图；图7a示出了供气态流体通过的流体通道的连接元件；图7b示出了供液态流体通过的流体通道的连接元件；图8示出了采用内部空气冷却方式的本发明所述装置的纵剖面图；图9示出了本发明所述装置的第一导热装置的纵剖面图，其具有散布装置和纤维活性的无纺布；图10示出了本发明所述装置的优选实施方式的侧视图；图11示出了容纳在型材框架中的原电池的俯视图12示出了无顶盖和第二成型部的本发明所述装置的俯视图；以及图13示出了控制装置和测量装置的本发明所述的布置图。
具体实施例方式图Ia示出铝制挤压型材10的横剖面图。图示并不完全忠实于比例尺。所示挤压型材10具有八个作为电池保持装置4的第一区域，并且每个区域分别用于容纳两个原电池1。图Ib示出铝制挤压型材10的侧视图。图示并不完全忠实于比例尺。所示挤压型材10具有八个作为电池保持装置4的第一区域，并且每个区域分别用于容纳两个原电池1。通过虚线表明了两个电池保持装置4的区域界限。在两个相对的面上，所示的挤压型材10配置有顶盖元件25和底板元件26。图加示出本发明所述装置的一优选实施方式的横剖面图。图示并不完全忠实于比例尺。所示的电池保持装置4分别具有设计为矩形管的第一壁板元件9。电池保持装置4与将电池保持装置4均勻隔开的第一成型部6相粘接。在所示的实施方式中，在每两个电池保持装置4之间安置有导热装置3。这些导热装置分别只具有第一流体通道8，它从第一平面到与第一平面相对的第二平面穿过本发明所述装置。图2b示出本发明所述装置的优选实施方式的侧视图。图示并不完全忠实于比例尺。每个所示电池保持装置4具有被设计为矩形管的第一壁板元件9。电池保持装置4与将电池保证装置4均勻隔开的第一成型部6和第二成型部7相粘接。底板元件沈与第一成型部6用螺栓紧固，并且盖板元件25与第二成型部7用螺栓紧固。在所示的实施方式中，在每两个电池保持装置4之间安置有导热装置3。每个导热装置3只具有第一流体通道8，它从第一平面到与第一平面相对的第二平面穿过本发明所述装置。图3a示出用于本发明所述的延长了使用寿命的装置的铝制挤压型材10。图示并不完全忠实于比例尺。铝制挤压型材10的所示实施方式具有八个作为电池保持装置4的第一部分。在每两个第一部分之间安置有铝制挤压型材的第二部分5。这些第二部分由全金属构成并且在两侧具有凹槽27。图北示出本发明所述装置的优选实施方式的侧视图。图示并不完全忠实于比例尺。每个所示电池保持装置4具有被设计为矩形管的第一壁板元件9。在每两个电池保持装置4之间安置有附带金属内核的导热装置3。每个导热装置具有五条圆形断面的第二流体通道14，它们从第一平面到与第一平面相对的第二平面穿过本发明所述装置。电池保持装置4与第一成型部6和第二成型部7相粘接。底板元件沈与第一成型部用螺栓紧固，并且盖板元件25与第二成型部7用螺栓紧固。图4示出铝制挤压型材10的横剖面图。图示并不完全忠实于比例尺。所示挤压型材10具有八个作为电池保持装置4的第一区域，并且每个区域用于容纳两个原电池1。此外，所示挤压型材10具有散热器16，用于扩大挤压型材10的外罩面积，并且提高电磁辐射的吸收和发射量。铝制挤压型材和散热器16优选由相同金属构成为整体。图5示出采用空气冷却方式的本发明所述装置的纵剖面图。图示并不完全忠实于比例尺。所示能量存储单元具有四组，每组两个板状结构的原电池1。每个原电池具有两个电流导体11。原电池1的每个电流导体11配置有电绝缘的终止元件13。四组原电池1并联用于提高充电容量。每组内两个原电池1串联。但是，没有表示出电气开关。也没有表示出单个电池外壳，其构成为气密的、绝缘的且焊接的薄膜。两个原电池1分别容纳在电池保持装置4中。在所示的实施方式中，每个电池保持装置4只具有截面呈矩形的第一壁板元件9。壁板元件9是由高导热性金属制造的薄板，并且在避免产生气套的同时包围原电池1。原电池被壁板元件9包围，也使其可以在原电池1和壁板元件9之间传输高热流。第一壁板元件9分别在第一平面上与第一成型部6相粘接，并且在与第一平面相对的第二平面上与第二成型部7相粘接。盖板25与第二成型部7用螺栓紧固。螺栓紧固标记为虚线。在所示的实施方式中，每个电池保持装置4具有呈板状结构的位置补偿装置2，其中每两个原电池1配置有位置补偿装置2，并且与其面接触。在所示的实施方式中，电池保持装置4配置有至少一个导热装置3。导热装置3具有第一流体通道8，它从第一平面到与第一平面相对的第二平面穿过本发明所述装置。流体通道8优选用于供外部空气通过。根据有效连接的原电池1和外部空气的温度，热能被输入原电池1或从其输出。在本发明所述装置的实施方式中，流体通道8具有两个高饱和液体浸润无纺布14，它分别与第一壁板元件9局部地粘接，用于使第一壁板元件9单侧地、局部地被第二流体浸润。图6示出采用液体冷却方式的本发明所述装置的纵剖面图。图示并不完全忠实于比例尺。所示能量存储单元具有四组，每组两个板状结构的原电池1。每个原电池具有两个电流导体11。原电池1的每个电流导体11配置有电绝缘的终止元件13。四组原电池1并联用于提高充电容量。每组内两个原电池1串联。但是，没有表示出电气开关。也没有示出单个的电池外壳，它构成为气密的、绝缘的且焊接的薄膜。每个由两个原电池1构成的组分别容纳在电池保持装置4中。在所示的实施方式中，每个电池保持装置4只具有截面呈矩形的第一壁板元件9。壁板元件9是由高导热性金属制造的薄板，并且在避免产生气套的同时包围原电池1。原电池被壁板元件9包围，使其可以在原电池1和壁板元件9之间传输高热流。第一壁板元件9分别在第一平面上与第一成型部6相粘接，并且在与第一平面相对的第二平面上与第二成型部7相粘接。盖板25与第二成型部7用螺栓紧固。在所示的实施方式中，每个电池保持装置4具有呈板状结构的位置补偿装置2，其中每两个原电池1配置有位置补偿装置2，并且与其面接触。在所示的实施方式中，电池保持装置4配置有至少一个导热装置3。导热装置3具有高导热性的金属内核。此外，每个导热装置3具有五条第二流体通道14。流体通道14具有圆形截面，并且可以成对地通过连接元件连接成一条贯穿的通道。流体通道14用于供经温度调节的第二流体通过，其中应恰当地选择流体通道14的几何形状、第二流体的材料特性及其流动速度，使流动具有尽可能高的雷诺数或努塞尔特数。根据有效连接的原电池1的温度和该第二流体，热能被输入或输出原电池。在所示的实施方式中，电池保持装置4和导热装置3制造为一个整体，其中应用了如图3a所示的铝制挤压型材。图7a示出用于可供气态流体通过的流体通道14的连接元件18。连接元件18的几何形状与铝制挤压型材的第二部分内的本图没有表示的凹槽的几何形状相匹配。所示连接元件用于至少逐段连接至少两个流体通道。两个流体通道优选通过这种连接元件进行连接，这两个流体通道配备给两个不同的、组接成模块的本发明所述装置。特别是连接元件也可以设置为U型。设置为U型的连接元件用于连接两条、配置了相同导热装置的流体通道。图7b示出了用于流体通道8的连接元件19，此流体通道可供气态流体通过。连接元件19的几何形状与铝制挤压型材的第二部分内的本图没有表示的凹槽的几何形状相匹配。所示连接元件用于至少逐段连接至少两个流体通道。两个流体通道优选通过这种连接元件进行连接，这两个流体通道配备给两个不同的、组接成模块的本发明所述装置。特别是连接元件也可以设置为U型。设置为U型的连接元件用于连接两条、配置了相同导热装置的流体通道。图8示出采用内部空气冷却方式的本发明所述装置的纵剖面图。所安装的通风器28在本发明所述装置内部输送流体，特别是外部空气。所产生的流体流被引导穿过本发明所述装置的外部的电池保持装置4，其中不具有原电池1和位置补偿装置2。此外，流体流被引导穿过在盖板元件25内构建的流体通道，其中流体至少绕流电流导体11或有效连接的散热器。此外，流体流被引导穿过在底板元件沈内构建的流体通道。在图中没有表示的是，在本发明所述装置内循环的流体流也可以至少局部地流经热交换器，用以调节温度。根据电流导体11或有效连接的散热器和流体的温度，热能被输入或输出电流导体11和/或有效连接的散热器。图9示出供第一流体通过的、用于本发明所述装置的导热装置的散布装置的侧视图。所示散布装置具有用于导入第二流体的接口 28、厚度为1.5mm的支架四和每条内径为4mm的上部及下部管道30、31。上部管道30局部具有直径为0. 5mm的孔33，用于将在上部管道30中流过的第二流体导入纤维活性的无纺布34上。纤维活性的无纺布与没有表示的导热装置的第一流体通道的壁板逐段粘接，并且通过第二流体局部浸润流体通道壁板。此外，散布装置具有两个安装在支架四上的翼板32。如此布置翼板32，使其可以搅动基本呈层状流动的第一流体，由此改善第二浸润流体的从液体到气体的相变。图10示出本发明所述装置的优选实施方式的侧视图。在所示实施方式中，盖板元件25具有凹槽35，用于连接本发明所述装置。而且，底板元件沈具有两个T型槽36，其容纳紧固元件，也用于紧固多个本发明所述装置。此外，底板元件沈具有用于螺栓37的孔，螺栓37用于固定穿过T型槽36的紧固元件。图Ila示出原电池1的俯视图，所述原电池由气密的且薄膜焊接而成的外壳39包裹，并且所述原电池被容纳在两部分构成的型材框架38内。所述两部分构成的型材框架38具有U型型材，并且在几何形状上与所容纳的原电池1相匹配，而且由铝和/或合成材料制成。没有表述出的是用于将原电池1固定在型材框架38上的组装粘胶，例如一种丙烯酸密封物质。图lib示出容纳在型材框架38内的原电池1的侧视图。所述由两部分构成的型材框架38具有U型型材，并且在几何形状上与所容纳的原电池1相匹配，而且由铝和/或合成材料制成。没有表述出的是用于将原电池1固定在型材框架38上的组装粘胶，例如一种丙烯酸密封物质。所示的孔40、41、42、43、44、45和46的作用是，把原电池1和由两部分构成的型材框架38定位在用于粘接这些部件的装置中。特别是使用了至少一个在几何形状上与孔的尺寸相匹配的螺栓，用于将原电池1及型材框架38固定在用于粘接的装置中。图12示出无顶盖和第二成型部的本发明所述装置的俯视图。铝制挤压型材10具有七个被设置为电池保持装置的第一部分。此外，铝制挤压型材10还具有多个冷却器16。每个电池保持装置配置有两个由电池外壳包裹并容纳在型材框架38中的原电池1。而且，在每个电池保持装置中容纳有位置补充装置，它定位在两个原电池1之间。根据本发明装置所示的实施方式，每两个原电池串联有一个通过螺柱固定的接触元件38。在所示实施方式中，总共串联有十四个原电池1。图13示出本发明所述的用于蓄电池控温的控制装置和测量装置的布置图。示出了控制装置51，其配置有存储装置52。在存储装置52中存储计算规则、获得且经评估的测量值及温度默认值或额定值。此外，存储装置52还包含有蓄电池的温度控制预设值。通过温度控制预设值，控制装置51可以预先判定地开启或关闭当前装置。用于获取相连的原电池温度的第一测量装置57与控制装置51相连接。转换开关53与第一测量装置50相连接，在所述转换开关上连接有不同的热电偶。此外，用于获取电流强度的第二测量装置57与控制装置51相连接。转换开关M与第二测量装置57相连接，在所述转换开关上连接有不同的电流表。此外，在控制装置51上连接着一系列用于流体的输送装置以及至不同开关的控制电路。在所述控制装置和测量装置的布置设计中，控制装置51可以预先对运行的蓄电池执行温度控制。此处，控制装置51的功能也可以由其它现有的控制装置或者上一级的电池管理系统承担。
权利要求
1.一种用于存储电能的装置，具有至少一个原电池(1)，而且所述装置具有至少一个电池保持装置，其具有至少一个用于至少部分地容纳至少一个原电池(1)的内部空间G7)，而且所述装置具有至少一个第一壁板元件(9)，所述壁板元件至少部分地环绕电池保持装置的内部空间(47)，并且至少局部地与至少一个原电池(1)有效连接，而且所述装置具有至少一个与所述至少一个第一壁板元件(9)有效连接的导热装置⑶，而且所述装置具有至少一条配置给所述导热装置(3)的流体通道(8)，第一流体08)流过所述流体通道，其特征在于，所述装置具有至少一个可膨胀的位置补偿装置O)，其中至少所述位置补偿装置(2)至少部分地被安置在所述电池保持装置内部。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述至少一个原电池具有至少一个隔膜，其优选由可透过物质的载体构成，特别是可部分透过物质的载体，即基本上对于至少一种材料可透过，且基本上对于至少另一种材料不可透过，其中，所述载体在至少一侧上涂敷以无机材料，其中，优选使用有机材料作为所述可透过物质的载体，所述有机材料优选构造为无纺布，其中，所述有机材料优选具有聚合物，并且特别优选是聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，其中，所述有机材料涂敷以无机离子导电材料，所述无机离子导电材料优选在-40°C至200 V的温度范围内具有离子导电性，其中，所述无机离子导电材料优选包含至少一种来自如下组的复化合物具有元素Zr、Al、Li中的至少一种的氧化物、磷酸盐、硫酸盐、钛酸盐、硅酸盐、铝硅酸盐，特别是氧化,告，其中，无机离子导电材料具有最大直径低于IOOnm的微粒。
3.如上述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，所述原电池、所述电池保持装置、所述位置补偿装置和所述导热装置的纵轴线基本上平行排列。
4.如上述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，所述装置具有至少一个第一成型部，其中第一成型部与电池保持装置的至少第一壁板元件力配合地连接，其中第一成型部被设置为基本上垂直于至少所述电池保持装置。
5.如上述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，所述装置具有至少一个空腔，其中此空腔被设置为流体通道。
6.如上述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，至少所述流体通道至少局部地配置有高饱和液体浸润的装置。
7.如上述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，配置有至少一个输送装置，其中所述输送装置用于输送至少所述第一流体，并且所述输送装置是可控的。
8.如上述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，至少所述第一壁板元件至少在局部上具有比至少电池外壳更高的热辐射吸收度。
9.如上述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，所述装置具有至少一个第一测量装置，用于获取原电池预定位置上的至少一个测量值，特别是温度值。
10.如上述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，所述装置具有至少一个控制装置，用于获取至少一个第一测量装置的信号和/或控制至少一个导热装置。
11.如上述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，所述装置具有至少一个第二测量装置，适用于获取输入或输出原电池的电流的电流强度，并且将该电流强度传输至控制装置，和/或，所述装置具有配置给控制装置的存储装置，所述存储装置适用于存储至少数据和/或计算规则。
12.一种方法，用来运行如上述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，第一测量装置至少暂时地获取原电池预定位置上的温度和/或第二测量装置获取输入或输出原电池的电流的强度，控制装置从所获取的温度与预设温度中确定温度差，控制装置根据所获取的温度、计算得出的温度差和/或所获取的电流强度，来开启或关闭导热装置和/或用于流体的输送装置。
13.一种方法，用于生产装配有至少一个原电池(1)和/或至少一个位置补偿装置(2)的电池保持装置G)，所述电池保持装置在使用挤压型材(10)的情况下用于如权利要求1至11中至少一项所述的装置，所述生产方式的步骤包括(a)将挤压型材(10)分割为预定长度的条块，(b)布置原电池(1)和位置补偿装置0)，(c)将此布局压入电池保持装置中。
全文摘要
一种用于存储电能的装置，具有至少一个原电池。而且本发明所述装置具有至少一个电池保持装置，其具有至少一个用于至少部分地容纳至少一个原电池的内部空间。而且本发明所述装置具有至少一个壁板元件，所述壁板元件至少部分地环绕电池保持装置的内部空间，并且至少局部地与至少一个原电池有效连接。而且所述装置具有至少一个与至少一个第一壁板元件有效连接的导热装置。而且本发明所述装置具有至少一条配置给导热装置的流体通道，第一流体流过所述流体通道。本发明所述装置的特征在于，所述装置具有至少一个可膨胀的位置补偿装置，其中位置补偿装置至少部分地安置在电池保持装置内部。
文档编号H01M2/02GK102576917SQ201080044675
公开日2012年7月11日 申请日期2010年9月22日 优先权日2009年10月5日
发明者克劳斯-鲁珀特·洪门塔勒, 安德列亚斯·古奇, 蒂姆·舍费尔, 马库斯·万尼 申请人:锂电池科技有限公司