电池单池的组件和具有这种组件的飞机的制作方法

本发明涉及一种具有多个在壳体中彼此电连接的电池单池的组件。本发明还涉及一种具有这种组件的飞机。

背景技术：

已知的是，不仅在固定不动的应用中、例如在风力设备中，而且在可移动的应用中、例如在电动运输工具（elektrokraftfahrzeug）中如例如在电驱动的飞机中，锂离子蓄电池、锂聚合物蓄电池或镍金属混合物蓄电池得以使用为可再充电的电的能量存储器。

锂离子蓄电池包括正电极（阴极）和负电极（阳极），其能够在充电时可逆地存入（嵌入）锂离子（锂+）并且在放电时又能够排出（脱嵌）锂离子（锂+）。锂离子蓄电池具有高的能量密度和低的自放电。

这种电池系统由于频繁的部分放电而必须满足关于可用的能量含量、充电/放电效率、可靠性、寿命和不期望的容量损失的非常高的要求。

电池系统包括大量电池单池。基于所述电池单池的单池内阻和所发生的电化学的过程，电池单池在充电和放电期间发热。电池单池能够成排（串联）联接，以便提高电压，和/或并联联接，以便提高电池容量。在此，电池单池能够整合成电池单元或电池模块。在使用于驱动运输工具的情况下，例如能够使多个100个电池单池成串联或并联联接。在高伏特电池系统中，总电压能够由此例如为450v至600v。

对于运行电池单池所允许的温度范围典型地处在-30°c与+70°c之间、优选地在+5°c与+35°c之间。在运行温度的下部的范围中，电池单池的有效功率会明显下降。在大约0°c之下的温度的情况下，电池单池的内阻强烈地升高，并且不仅电池单池的有效功率而且电池单池的效率随着进一步降低的温度而连续地下降。在此，还会出现电池单池的不可逆的损伤。

当超过运行温度时，电池单池的有效功率也会明显下降。在大约40°c之上的温度的情况下，电池单池的寿命减少。在此，同样会出现电池单池的不可逆的损伤。此外，在电池单池中和/或在电池模块或电池之内对于运行电池单池所允许的温度差（温度梯度）典型地处在5开尔文与10开尔文之间。在更大的温度差的情况下，电池单池的不同的区域或电池模块或电池的不同的电池单池会经历不同的负载或甚至（局部地）过载和/或受损伤。此外，基于温度差和/或温度变化而存在有在电池中形成冷凝水的风险。该损伤会导致电池单池的经加速的老化或电池单池的热失控（thermalrunaway），这对于人和环境呈现为风险。

在公开文献de102014203644a1中公开一种热交换器和一种用于借助于用于引导调温器件穿过电池的管线（leitung）对电池进行调温的方法。

为了保证电池模块或电池系统的安全性、功能和寿命，在任何情况下都要避免各个电池单池的热失控。

技术实现要素：

本发明的任务是，说明一种解决方案，借助于所述解决方案有效地避免电池在一个或多个电池单池失控之后的热失控。

根据本发明，所提出的任务利用独立专利权利要求的组件和飞机解决。有利的改进方案在从属权利要求中说明。

每个电池单池都可能热失控。因此重要的是，防止热失控从电池单池到电池单池的的传播（类似于连锁反应）。

根据本发明，电池模块的所有电池单池都位于壳体（也被称为电池壳体）中。电池单池直接由电绝缘的冷却液体围绕。冷却液体的自然对流对于热传递是足够的。冷却液体不必主动地被置于循环中。

在由于一个或多个电池单池所引起的温度升高的情况下，冷却液体进入活动（beweghung）中。冷却液体优选地通过散热片（wärmesenken）、如具有冷却肋的冷却体（其位于壳体的内部、优选地位于壳体壁处）来散热。附加地能够存在有还在外部在壳体壁处附加的冷却体，以用于改善地排放热。

在强烈的发热的情况下，会导致冷却液体的相变。所产生的气体通过在壳体处的阀放出。

本发明要求保护具有多个在壳体中彼此电连接的电池单池的组件，其中，直接围绕电池单池的电绝缘的冷却液体存在于壳体中。

通过冷却液体、例如绝缘油能够防止从一个到另一个单池上的电池发热的跳跃。

在一种优选的实施方式中，绝缘油可以是硅油。

在一种改进方案中，组件能够具有至少一个在壳体的内部中布置在壳体处的作为散热片起作用的第一冷却体，其能够吸收冷却液体的热并且排放到壳体或周围环境处。

第一冷却体优选地能够具有第一冷却肋和/或至少部分地由金属形成。

在另一设计方案中，组件能够具有至少一个在外部布置在壳体处的作为散热片起作用的第二冷却体，其能够吸收第一冷却体和/或壳体的热并且排放到周围环境处。

第二冷却体能够具有第二冷却肋和/或至少部分地由金属形成。

在一种改进方案中，组件具有至少一个构造在壳体处的阀，所述阀在冷却液体转变（übergang）到气态的状态中的情况下能够放出如此形成的气体。

在一种改进方案中，在壳体之外存在有冷却剂，所述冷却剂至少部分地围绕壳体。冷却剂优选地是空气或液体、如例如水。

借助于冷却单元能够对冷却剂进行冷却。

优选地，电池单池能够是锂离子电池单池、锂聚合物电池单池或固体电解质电池。

本发明还要求保护一种飞机，所述飞机具有电的驱动器和根据本发明的组件。

附图说明

本发明的另外的特点和优点按照示意性的附图由多个实施例的下面的阐述而变得清楚。

其中:

图1示出用于冷却电池单池的组件，

图2示出用于利用冷却单元来冷却电池单池的组件，以及

图3示出具有电的驱动器和用于冷却电池单池的组件的飞机。

具体实施方式

图1示出用于冷却电池单池1的组件，所述组件保护电池单池1以防热失控（durchgehen）。对此，电池单池1布置在壳体2、电池壳体中并且彼此通过电的导线4电联接。所有的电池单池1由在液体密封的壳体2中的冷却液体3围绕。冷却液体3是电绝缘的，由此电的联接不会引起短路。冷却液体3优选地是绝缘油、例如硅油。

为了能够将冷却液体3的温度升高更好地排放到壳体2上，在壳体2的内部构造有一个或多个第一冷却体5，其改善从冷却液体3到壳体2上的热传导。优选地，第一冷却体5和壳体2至少部分地由金属构成。第一冷却体5能够具有第一冷却肋7，由此，第一冷却体的表面得以增大。

壳体2由冷却剂10、例如由空气或液体围绕。在外部在壳体2处布置有具有第二冷却肋8的一个或多个第二冷却体6，从而壳体2或第一冷却体5的热能够加强地被排放到冷却剂10处。

在壳体2处还存在有至少一个阀9，通过所述阀在冷却液体3从液态相变到气态的情况下使得变成了气体的冷却液体3能够从壳体2中逸出。通过相变，热能够附加地从电池单池1中抽走（=“蒸发潜热”）。

图2示出具有根据图1的组件的组件，其中，仅仅示意性地示出具有电池单池1和冷却液体3的壳体2。气态的冷却剂10通过冷却单元12、例如通过热交换器主动地得到冷却并且被引入给壳体2，由此能够进行加强的散热。

图3示出根据图1或图2的组件，通过壳体2以一定的风格（stilisiert，有时称为风格化）来示出的方式。组件位于飞机12中。组件给电的驱动器13供应以电能。

虽然本发明详细地通过实施例更详细地进行了说明和描述，但是本发明没有由所公开的示例所限制，并且其它的变型方案能够由本领域技术人员从中推导出，而没有离开本发明的保护范围。

附图标记列表

1电池单池

2壳体

3冷却液体

4电的导线

5第一冷却体

6第二冷却体

7第一冷却肋

8第二冷却肋

9阀

10冷却剂

11冷却单元

12飞机

13电的驱动器。