用于冷却电池模块的至少一个电池单元的装置的制作方法

本发明涉及一种根据权利要求1所述的用于冷却电池模块(batteriemodul)的至少一个电池单元(batteriezelle)的装置以及一种根据权利要求9所述的电池模块。

背景技术：

基本上已知的是，设置一种用于高压电池的冷却装置(kühlung)，以便于一方面导走在充电或放电的情况下形成的热，并且另一方面在电池之内生成尽可能恒定且均衡的温度，并且由此抵抗电池单元的老化。这种类型的冷却装置典型地经由冷却装置布置在其下的电池模块的壳体底部来实现。然而，到位于电池模块壳体的壳体底部之下的冷却装置处的热过渡(wärmeübergang)必须复杂地利用导热膏(wärmeleitpaste)来确保。此外，在电池模块自身中难以保证向下在壳体底部的方向上的热导走。此外，布置在电池模块之下的冷却装置不是用于实现电池单元的老化引起的膨胀，即各个电池单元的所谓的肿胀效应(swelling-effekt)。

技术实现要素：

本发明的任务是如此改进用于冷却电池模块的至少一个电池单元的装置，即，其构造成用于尽可能有效地冷却至少一个电池单元，其中，同时考虑至少一个电池单元的肿胀效应。

上面提到的任务通过用于冷却电池模块的至少一个电池单元的装置来解决，其包括至少一个板状的热传递元件。热传递元件构造成板状的并且由此有利地包括两个面型的侧以及厚度方向和纵向方向。装置特别是构造为至少一个热传递元件。根据本发明，该装置(特别是热传递元件)构造成用于补偿电池模块的电池单元的膨胀。

电池模块尤其应理解成电池单元、尤其锂离子电池(lithium-ionen-zelle)的直角平行六面体的布置。在此，电池单元在电池模块之内相互电气连接。电池模块优选地具有电池模块壳体，其全面地包封电池单元的尤其直角平行六面体的布置。电池单元优选地是袋式单元(pouchzelle)。

装置特别是车辆的电池模块的至少一个电池单元的冷却装置。车辆特别是电动车辆，其为了驱动使用在电池模块中联合的电池单元。

热传递元件特别是用于引走至少一个电池单元的热，并且由此用于间接冷却该电池单元。板状的热传递元件尤其构造成用于冷却电池模块的多于一个电池单元、尤其两个电池单元。

电池单元的膨胀特别是可理解成电池单元的老化引起的体积膨胀。其特别是如下体积膨胀，其可归因于电池单元的肿胀效应。通过构造用于补偿体积膨胀的装置，可在不损害电池模块的外部几何形状的情况下使至少一个电池单元膨胀，因为体积膨胀通过该装置被补偿。热传递元件尤其构造成用于补偿电池模块的电池单元的膨胀。在此，热传递元件特别是构造成可压缩的。热传递元件可优选地构造成压缩垫(kompressionspad)，其一方面冷却至少一个电池单元，并且通过其可压缩性另一方面可补偿电池单元的体积膨胀。

装置的热传递元件尤其可布置在电池模块的两个电池单元之间。由此，热可准确地在其形成的地方被去除。到电池模块的确定部位、尤其至其模块底部的先前的热过渡由此不必确保。热传递元件的厚度尤其匹配于在电池模块的两个待冷却的电池单元之间的间距，特别是如此，使得该热传递元件可贴靠地布置在两个电池单元处。热传递元件有利地可如此布置，使得至少一个其面型的侧贴靠在电池模块的电池单元的面型的侧处。优选地，热传递元件的面型的侧贴靠在电池单元的面型的侧处，而相对而置的面型的侧贴靠在另一电池单元的面型的侧处。

优选地，热传递元件包括多个中空腔，尤其沿着其整个宽度和长度。中空腔通过压力可压缩并且由此赋予热传递元件其可压缩性。中空腔优选地任意地布置。热传递元件尤其至少部分地由包括中空腔的泡沫(schaum)形成。机械地，通过热传递元件的可压缩性和中空腔形成弹簧复位力，其补偿贴靠的电池单元由于肿胀力引起的变形，从而在出现肿胀效应的情况下同样维持电池模块的外部几何形状。

概念“可压缩”可如此理解，即，热传递元件构造成可挤压到一起。热传递元件尤其构造成在厚度方向上可挤压到一起。由此可平衡贴靠地可布置的或布置的电池单元由于热传递元件的压缩引起的体积膨胀。

装置的热传递元件特别是具有至少一个用于导引冷却介质的通道。借助于通道和冷却介质冷却热传递元件，并且可通过其优选地在电池单元处的贴靠的布置来直接冷却该热传递元件。通道优选地具有圆形的横截面，其尺寸级(größenordnung，有时也称为数量级)如此来选择，使得不使用毛细作用(kapillarwirkung)。热传递元件优选地包括多个用于导引冷却介质的通道，它们可相互连接。

尤其地，在热传递元件中的中空腔中的一些如此彼此贴靠地布置，使得它们形成至少一个用于导引冷却介质的通道。为了使通道可不由于热传递元件的可压缩性而封闭，优选地在通道中布置有至少一个间隔垫片(abstandshalter)。间隔垫片负责允许一定程度上的可压缩性，然而通道为了引导冷却介质始终保持敞开。

通道优选地蛇形地、特别是蜿蜒形地延伸穿过热传递元件。在此，至少一个通道优选地主要平行于热传递元件的纵向方向伸延。更准确地，至少一个通道在第一和第二区段中平行于热传递元件的纵向方向延伸，其中，通道借助于180°-掉头从第一区段过渡到相邻的第二区段中。热传递元件可包括多个这样的通道，它们优选地可在热传递元件的纵向端部处与外部冷却装置的冷却介质循环相连接。

热传递元件有利地包括热管、尤其热导管(heatpipe)。特别是，热传递元件构造成热管、尤其构造成热导管。热管尤其可理解成热传递元件，其在使用冷却介质的蒸发热的情况下允许高的热流密度且由此可传送高的热量。在此，优选地在没有辅助器件、例如循环泵的情况下实现冷却介质的传送。

装置尤其特别是用于电池模块的多个电池单元的冷却。用于冷却至少一个电池单元的装置优选地包括多于一个的热传递元件。装置尤其具有多个热传递元件，它们可布置在电池模块的电池单元之间。装置优选地特别是包括两个至十个、此外优选地三个至七个、最优选地四个至六个热传递元件。完全特别优选地，装置包括五个热传递元件。

热传递元件优选地包括用于将热传递元件固定在至少一个冷却元件处的固定元件。固定元件尤其如此构造，使得其可将热传递元件悬挂地固定在至少一个冷却元件处。

概念“冷却元件”尤其可理解成外部冷却装置的如下部分，借助于热传递元件传送的热可被输出到该部分处。在此，冷却元件优选地分别垂直于或平行于借助于热传递元件形成的平面伸延。

冷却元件尤其理解成冷却管路、优选地外部的冷却装置的冷却管。外部冷却装置可如此理解，即，其主要布置在电池模块之外。热传递元件如此构造，使得其可联接到外部的冷却系统处。特别是至少一个通道且由此冷却介质的循环可联接到外部冷却装置处。

优选地，热传递元件具有多于一个固定元件、尤其两个固定元件。在此，分别一固定元件可布置在热传递元件的一纵向端部处。

此外，固定元件优选地构造用于尤其沿着冷却元件的周缘方向至少部分地包围冷却元件。

此外，固定元件可沿着热传递元件的纵侧、优选地窄的纵侧来构造。在此，固定元件优选地贯穿地沿着纵侧的整个长度构造。

另一方面，本发明包括一种电池模块，其包括至少两个电池单元。电池模块包括上面描述的用于冷却至少一个电池单元的装置。在此，装置的热传递元件优选地布置在两个电池单元之间。

装置尤其包括多于一个热传递元件，其中，所有热传递元件贴靠地布置在电池单元处。热传递元件中的至少一些尤其布置在两个电池单元之间。在此，尤其偶数个电池单元布置在两个热传递元件之间。在电池模块的电池单元的尤其直角平行六面体的布置的端侧处可分别布置有热传递元件，其仅贴靠地布置在电池单元处。热传递元件特别是联接到外部的冷却系统处。

热传递元件的冷却功能和补偿功能的同时满足确保了均匀的热分布和多余的热到位于外部的冷却管路处的导走，其中同时实现了各个单元的肿胀效应，而不损害电池模块的外部的几何形状。因此，根据本发明明显地改善了电池模块内部的热管理(英文thermalmanagement，热管理)。热在其形成的地方被耗尽(abgegriffen，有时也称为损耗)，且不是在模块底部处才被耗尽。由此给出如下可能性，即，建立针对电池单元的“舒适环境(wohlfühlklima，有时也称为舒适气候)”，从而可明显减少单元老化。可完全省去使用成本密集且质量密集的导热膏，尤其基于到外部的冷却系统的持续的且运行稳定的联接。

附图说明

图1示意性地显示了用于冷却电池模块的至少一个电池单元的根据本发明的装置的热传递元件；

图2示意性地显示了根据图1的热传递元件的纵截面；

图3示意性地显示了用于冷却电池模块的至少一个电池单元的装置，其包括根据图1和图2的在联接到外部冷却装置的情况中的热传递元件；

图4示意性地显示了根据图3的装置以及电池模块的多个电池单元；

图5示意性地显示了用于冷却电池模块的至少一个电池单元的另一装置的热传递元件；

图6示意性地显示了根据图5的热传递元件的纵截面；

图7示意性地显示了用于冷却电池模块的至少一个电池单元的装置，其包括根据图5和图6的在联接到外部冷却装置的情况中的热传递元件；以及

图8显示了根据图7的装置以及电池模块的多个电池单元。

附图标记列表

10热传递元件

11热管

12热导管

13通道

14厚度方向

15纵向方向

16纵向端部

17角区域(eckbereich)

18面型的侧

19窄的纵侧

20固定元件

21第一固定元件

22第二固定元件

23臂

24长度

41冷却元件

42冷却管

43冷却管连接器

200电池模块

201电池单元。

具体实施方式

图1显示了用于冷却电池模块(200)的至少一个电池单元(201)的装置(100)的热传递元件(10)。热传递元件(10)构造成平坦的。此外，热传递元件(10)构造成板形的并且具有纵向方向(15)和厚度方向(14)。热传递元件(10)在厚度方向(14)上构造成可压缩的。热传递元件(10)由此可在厚度方向(14)上被挤压到一起。

热传递元件(10)具有两个面型的侧(18)，它们可如此布置，使得它们分别贴靠在电池模块(200)的电池单元(201)的面型的侧处。由此，可平衡电池单元(201)由于热传递元件(10)在厚度方向(14)上的压缩引起的体积膨胀。

热传递元件(10)具有两个纵向端部(16)，其中，在纵向端部(16)处的角区域(17)中在外部冷却装置处分别布置有用于固定热传递元件(10)的固定元件(20)。热传递元件(10)由此具有第一固定元件(21)以及第二固定元件(22)。

固定元件(20)具有分别两个臂(23)。借助于两个臂(23)，固定元件(20)可分别包围外部冷却装置的冷却元件(41)。冷却元件(41)特别是冷却管(42)。

图2显示了根据图1的热传递元件(10)的纵截面，其中，未示出固定元件(20)。热传递元件(10)构造为热管(11)、尤其构造为热导管(12)。热传递元件(10)在内部具有多个通道(13)、准确来说四个通道来用于导引冷却介质，所述通道主要在热传递元件(10)的纵向方向(15)上延伸。通道(13)具有蜿蜒形的外形。通道(13)在热传递元件(10)的纵向端部(16)处包括180°弯曲，从而使通道(13)的不同的平行于纵向方向伸延的区段可彼此合并。在相对而置的纵向端部(16)处发生与外部冷却装置的冷却介质循环的连接。

在图3中显示了用于冷却在联接到外部冷却装置的情况中电池模块(200)的至少一个电池单元(201)的装置(100)。装置(100)包括热传递元件(10)，所述热传递元件(10)根据图1和2来构造。

热传递元件(10)彼此平行地布置。垂直于此延伸有两个冷却元件(41)、更确切地说冷却管(42)，外部冷却装置。在热传递元件(10)的纵向端部(16)处，该热传递元件以其冷却介质循环分别与外部冷却装置相连接。

固定元件(20)用于将热传递元件(10)固定在两个冷却元件(41)处。在此，固定元件(20)的臂(23)分别至少部分地包围冷却元件(41)、更确切地说冷却管(42)。固定元件(20)将热传递元件(10)分别悬挂地固定在外部冷却装置的两个冷却管(42)处。在冷却元件(41)之间布置有冷却管连接器(43)，其使所述冷却元件相互连接。

图4显示了根据图3的装置(100)连同电池模块(200)的多个电池单元(201)。在装置(100)的热传递元件(10)之间分别布置有多个电池单元(201)。更准确来说，电池模块(200)的六个电池单元(201)布置在两个热传递元件(10)之间。

在图5中示出了用于冷却电池模块(200)的至少一个电池单元(201)的另一装置(100)的热传递元件(10)。热传递元件(10)根据图1和2的热传递元件(10)来构造，其中，接下来仅仅阐述区别。

图4的热传递元件(10)的区别在于固定元件(20)的构造方案。热传递元件(10)具有唯一的固定元件(20)，其沿着热传递元件(10)的整个长度(24)延伸。更准确来说，固定元件(20)沿着热传递元件(10)的窄的纵侧(19)的整个长度延伸。固定元件(20)同样具有两个臂(23)来用于至少部分地包围外部冷却装置的冷却元件(41)。

图6显示了图5的热传递元件(10)的纵截面。在此，由于在图6中未示出固定元件，因此热传递元件根据图2来实施，从而就此而言参照该实施方案。

在图7中显示了用于冷却电池模块(200)的至少一个电池单元(201)的装置(100)，其包括多个根据图5和6的热传递元件(10)。热传递元件(10)彼此平行地布置。借助于其固定元件(20)，所述热传递元件沿着冷却元件的纵向方向(41a)分别包围外部冷却装置的冷却元件(41)。冷却元件(41)是冷却管(42)。冷却管(42)平行于装置(100)的热传递元件(10)的纵向方向(15)来取向。垂直于此伸延有冷却管连接器(43)，其使冷却管(42)相互连接。在热传递元件(10)的纵向端部(16)处，所述热传递元件、更确切地说其冷却介质循环与外部冷却装置相连接。

图8显示了用于冷却带有多个电池单元(201)的电池模块(200)的至少一个电池单元(201)的装置(100)。在此，类似于图4，分别六个电池单元(201)布置在装置(100)的热传递元件(10)之间并且借助于所述热传递元件来冷却。