电池模块和用于运行这样的电池模块的方法与流程

1.本发明涉及一种电池模块。一种用于运行这样的电池模块的方法也是本发明的主题。


背景技术：

2.从现有技术中已知电池模块具有多个单个的电池单体，所述电池单体分别具有正的电压分接点和负的电压分接点，其中为了将多个电池单体彼此间导电地串联地并且/或者并联地连接起来所述相应的电压分接头彼此导电地连接并且由此被联接成所述电池模块。电池模块本身被联接成电池或者电池系统。由于大量可能的不同的车辆结构空间而应该致力于可变的模块大小，以用于能够最佳地利用所存在的结构空间。
3.此外，电池模块的电池单体、像比如锂离子电池单体或者锂聚合物电池单体在运行的期间由于化学的转化过程并且由于其电阻而在输出功率或者吸收功率时发热。尤其在进行较快的能量输出或者能量吸收时，这些过程比较突出。电池组或者电池模块的效率越高，则所产生的发热以及随之对有效的调温系统的要求就越突出。为了提高电池模块的安全性并且也保证电池单体的有效功率，应该对电池模块的电池单体进行加热和冷却，以用于能够尽可能地在特定的温度范围内运行这些电池单体，从而比如能够防止提高的老化状态或者电池化学的分解。但是，主要应该对所述电池单体进行冷却。
4.比如，所述电池的调温、也就是加热或散热通过用水/乙二醇
‑
混合物进行的液体调温来构成。在此，这种混合物通过布置在电池模块的下方的冷却板来引导。所述冷却板在此能够被连接到冷却回路的相应的组件上。


技术实现要素：

5.一种具有独立权利要求的特征的电池模块提供以下优点，即：能够提供所述电池模块的可靠的调温。
6.为此，按照本发明提供一种电池模块。该电池模块具有多个电池单体，所述电池单体被构造为锂离子电池单体或者被构造为锂聚合物电池单体。
7.此外，所述电池模块包括第一调温本体和第二调温本体。在此，所述第一调温本体和第二调温本体部分地直接导热地彼此连接。此外，所述多个电池单体直接导热地与第二调温本体相连接。
8.在所述第一调温本体与所述第二调温本体之间布置了至少一个能开关地构成的珀耳贴元件，所述珀耳贴元件导热地与第一调温本体和第二调温本体相连接。
9.在此，所述电池模块包括控制机构，该控制机构被设立用于如此操控所述至少一个珀耳贴元件，使得所述至少一个珀耳贴元件在被接通的状态中将热从第二调温本体传递到第一调温本体上或者将热从第一调温本体传递到第二调温本体上。
10.通过在从属权利要求中所列举的措施，能够实现在独立权利要求中所说明的装置的有利的拓展方案和改进方案。
11.总之，由此可能的是，所述至少一个珀耳贴元件能够支持对于多个电池单体的调温、也就是加热或冷却。
[0012]“导热地彼此连接”应该是指，提供一种连接，该连接构成可靠的热传导。
[0013]
珀耳贴元件是这样的从现有技术中已知的元件，其能够在耗费电能的情况下沿着特定的方向或者也反向于既有的温度梯度来传递热。换句话说，这意味着，珀耳贴元件比如也能够反向于自然的传热方向将热由较冷的一侧传递到较热的一侧。
[0014]
按本发明的电池模块由此提供以下优点，即：对于多个电池单体的调温能够可靠地构成。比如能够通过将热从多个电池单体传递到第二调温本体上并且从第二调温本体传递到第一调温本体上这种方式来进行冷却。如果所述第一调温本体与所述第二调温本体之间的温度梯度不够，则所述珀耳贴元件能够提供支持。
[0015]
比如能够通过将热从第一调温本体传递到第二调温本体上并且从第二调温本体传递到多个电池单体上这种方式来进行加热。如果所述第一调温本体与所述第二调温本体之间的温度梯度不够，则所述珀耳贴元件能够提供支持。
[0016]
特别有利的是，能够进行调温，所述调温能够根据相应的环境条件来适配。如果不能提供足够的调温，则所述至少一个珀耳贴元件能够提供支持。
[0017]
在此要说明，通过所述第一调温本体与所述第二调温本体之间的直接的导热的连接来构造不取决于珀耳贴元件的导热路径。由此构造热路径，该热路径不是通过所述至少一个珀耳贴元件来延伸并且由此在没有接通珀耳贴元件的情况下没有对调温的效率产生影响。
[0018]
此外要注意，所述第一调温本体代表着相对于电池模块的环境的接口、比如尤其构成热吸收源或者热高地（w
ä
rmeplateau）。
[0019]
尤其可能的是，将所述第一调温本体布置在电池模块的壳体的外部并且/或者将所述第二调温本体布置在电池模块的壳体的内部。
[0020]
特别有利的是，关于所述结构空间多种多样的设计可行方案可供使用。
[0021]
尤其所述珀耳贴元件被接通以进行冷却，如果所述第一调温本体具有比所述第二调温本体高的温度或者如果在总体上不能提供足够的调温。
[0022]
按照本发明的一个优选的方面，所述第一调温本体具有以能够由调温流体穿流的方式来构成的第一调温室。优选所述调温流体在此是调温液体。这提供以下优点，即：能够比较可靠地并且快速地输送并且排出热。
[0023]
在此要说明，所述第一调温本体优选由金属材料来构成。由此，所述第一调温本体能够将热均匀地分布在整个第一调温本体上。
[0024]
按照本发明的另一个优选的方面，所述第二调温本体具有以能够由调温流体穿流的方式来构成的第二调温室。优选所述调温流体在此是调温液体。这提供以下优点，即：能够比较可靠地并且快速地输送并且排出热。
[0025]
此外优选的是，不能由调温流体贯穿流过的区域直接导热地与所述至少一个珀耳贴元件相连接。由此能够在所述至少一个珀耳贴元件与所述第二调温本体之间构造不取决于调温流体的穿流的、可靠的热传导。
[0026]
适宜的是，按照本发明的另一个优选的方面，所述电池模块具有对所述第二调温室的通流进行调节的阀元件。
[0027]
所述阀元件在此如此构成，使得该阀元件在被关闭的状态中将第二流动室的入口封闭并且由此阻止所述第二调温室的通流。
[0028]
此外，所述阀元件在此如此构成，使得该阀元件在被打开的状态中打开第二流动室的入口并且由此允许所述第二流动室的通流。此外，所述电池模块的控制机构在此被设立用于操控阀元件。尤其所述电池模块的控制机构被设立用于如此控制所述阀元件，使得该阀元件在所述第一调温本体具有比所述第二调温本体高的温度时阻止所述第二调温室的通流。优选所述控制机构也能够根据调温流体的温度来控制所述阀元件。
[0029]
由此，能够可靠地支持多个电池单体的调温。尤其能够为了进行冷却而将热由多个电池单体传递到第二调温本体上。这种热能够由第二调温本体传递到贯穿流过第二调温室的调温流体上或者由第二调温本体传递到第一调温本体上。所述至少一个珀耳贴元件能够支持这个热传递过程。优选所述珀耳贴元件在所述阀元件封闭第二调温室时提供支持。
[0030]
特别适宜的是，所述控制机构如此控制至少一个珀耳贴元件和所述阀机构，从而在所述阀元件布置在被关闭的状态中时所述至少一个珀耳贴元件为了进行冷却而布置在被接通的状态中。
[0031]
在此要说明，所述第二调温本体优选由金属材料构成。由此所述第二调温本体能够一方面将热比较可靠地在多个电池单体与第一调温本体或者至少一个珀耳贴元件之间传递并且另一方面也能够将热均匀地分布在整个第二调温本体上。
[0032]
优选所述第一调温室和所述第二调温室引导流体地连接。由此能够构造用于调温流体的封闭的回路。
[0033]
在此特别适宜的是，所述第一调温室构成第一流动室和第二流动室，所述第一流动室和第二流动室引导流动地彼此分开。所述第一流动室的入口在此引导流动地与所述第二调温室的出口相连接。换句话说，这意味着，所述调温流体在贯穿流过第二调温室之后能够贯穿流过第一调温室的第一流动室。
[0034]
这提供以下优点，即：流入到所述电池模块中的调温流体能够以不同的方式根据对调温的要求通过所述控制机构来引导。
[0035]
比如所述控制机构能够如此操控阀元件，使得该阀元件被打开，从而所述调温流体首先贯穿流过第二调温室并且随后从第二调温室流到第一调温室的第一流动室中。在贯穿流过第一流动室之后，所述调温流体离开电池模块。这一点是有利的，如果所述调温流体的温度足以用于可靠地将热输送给多个电池单体或者从其上面排出。比如所述调温流体具有足够低的温度，以用于可靠地对多个电池单体进行冷却。
[0036]
比如所述控制机构能够如此操控阀元件，使得其被关闭，从而所述调温流体贯穿流过第一调温室的第二流动室。在贯穿流过所述第二流动室之后，所述调温流体离开电池模块。这一点是有利的，如果所述调温流体的温度不足以用于可靠地将热输送给多个电池单体或者从其上面排出。比如所述调温流体没有足够低的温度，以用于可靠地对多个电池单体进行冷却，尤其不可能进行可靠的直接的冷却。在这种情况下没有贯穿流过所述第二调温室。所述阀元件被关闭。此外，所述珀耳贴元件被接通并且支持将热传递到被调温流体贯穿流过的第一调温本体上。
[0037]
由此，能够根据占优势的环境条件通过两种调温可行方案之间的转换来对所述电池模块进行比较有效的调温。
[0038]
尤其能够使两种所描述的调温可行方案有针对性地与相应的要求协调并且对其进行优化。在此，调温、也就是冷却或加热能够借助于调温流体来构成，其中能够通过所述至少一个珀耳贴元件来进行支持。
[0039]
按照本发明的一个优选的方面，所述电池模块包括壳体，该壳体至少部分地构成第一调温本体。在此，所述壳体能够在内部空间中接纳多个电池单体。比如，所述电池模块的壳体能够被构造为压铸构件。在背向所述接纳着多个电池单体的内部空间的一侧上，所述壳体能够比如构成调温结构。遮盖元件如此限定所述第一调温室，使得所述调温结构布置在第一调温室中。所述第一调温本体以及尤其所述第一调温室的调温结构被集成到电池模块的壳体中。尤其这提供以下优点，即：所述调温室的导引调温流体的构件布置在所述内部空间的外部，因而在不密封性时不可能有调温流体从第一调温室到达电池单体处，由此能够提高安全性。
[0040]
所述第二调温本体在此布置在电池模块的内部空间中。尤其所述第二调温本体在此能够材料锁合地或者形状锁合地与壳体相连接。
[0041]
由此，能够提供一种比较紧凑的电池模块，对于该电池模块来说所述第一调温本体和第二调温本体是所述壳体的一部分或者布置在所述壳体的内部。
[0042]
特别优选的是，所述第二调温本体包括两块在构成第二调温室的情况下材料锁合地彼此连接的金属板、尤其是铝板。
[0043]
比如所述第二调温本体能够借助于滚压键合方法（rollbondverfahren）来构成。为此，要通过辊压方法将两块平坦的金属板、像比如铝板彼此材料锁合地连接起来。所述第二调温室在此能够通过在焊接和随后的吹气之前借助于液压压力将分离剂涂覆在两块金属板之间这种方式来实现。在涂覆有分离剂的位置上构成所述第二调温室。
[0044]
比如所述第二调温本体能够借助于钎焊方法来构成。为此，相应地对两块金属板、像比如铝板进行深冲或者冲压和冲裁。随后将所述两块金属板彼此如此钎焊，从而构成所述第二调温室。
[0045]
这在总体上提供以下特殊的优点，即：所述第二调温本体能够如此构成，使得不能由调温流体贯穿流过的区域是以下区域，在所述区域处所述两块金属板材料锁合地彼此连接并且由此能够超越第二调温本体地在所述多个电池单体与至少一个珀耳贴元件之间构成比较好的热传导。
[0046]
优选所述第二调温本体具有至少一个凹部，在所述凹部中接纳有所述至少一个珀耳贴元件。由此能够在总体上提供一种紧凑的构造。
[0047]
能够适宜地在所述第一调温本体与所述第二调温本体之间布置至少一个可导热的第一补偿元件。
[0048]
能够适宜地在所述多个电池单体与所述第二调温本体之间布置至少一个可导热的第二补偿元件。
[0049]
能够适宜地在所述至少一个珀耳贴元件与所述第一调温本体和/或所述第二调温本体之间布置至少一个可导热的第三补偿元件。
[0050]
由此能够改进直接的热输运。
[0051]
一种用于运行刚刚所描述的电池模块的方法也是本发明的主题。在此，所述控制机构操控至少一个珀耳贴元件并且在所述第二调温本体与所述第一调温本体之间的温差
的值低于预先给定的数值时将所述至少一个珀耳贴元件布置在被接通的状态中。由此，所述至少一个珀耳贴元件能够有效地支持对于所述多个电池单体的加热和冷却。
附图说明
[0052]
本发明的实施例在附图中示出并且在以下描述中进行详细解释。其中：图1以透视图以分解图示出了电池模块的一种按本发明的实施方式；图2a以透视图示出了所述电池模块的壳体的底视图连同第一流动室的通流情况；图2b以透视图示出了所述电池模块的壳体的底视图连同第二流动室的通流情况；图3a以透视图以分解图示出了按本发明的电池模块的第二调温本体的图示；图3b以透视图示出了按照图3a的第二调温本体的底视图。
具体实施方式
[0053]
图1以透视图以分解图示出了电池模块1的一种按本发明的实施方式。
[0054]
所述电池模块1具有多个电池单体2，所述电池单体尤其被构造为锂离子电池单体20。比如所述多个电池单体2能够分别被构造为棱柱形并且此外能够彼此机械地被夹紧。
[0055]
所述电池模块1此外包括壳体100。所述多个电池单体2在此比如被接纳在壳体100中。
[0056]
所述电池模块1在此包括第一调温本体3和第二调温本体4。所述第一调温本体3和第二调温本体4在此部分地直接导热地彼此连接。
[0057]
此外，所述多个电池单体2直接导热地与第二调温本体4相连接。
[0058]
在所述第一调温本体3与所述第二调温本体4之间布置了多个珀耳贴元件5。所述珀耳贴元件5在此以能开关的方式来构成并且与第一调温本体3和第二调温本体4导热地连接。在被接通的状态中，珀耳贴元件5能够沿着特定的方向并且比如也反向于既有的温度梯度来传热。
[0059]
此外，所述电池模块1包括在图1中看不出的控制机构6。这个控制机构6在此被设立用于操控珀耳贴元件5。尤其所述控制机构6被设立用于在所述第二调温本体4与所述第一调温本体3之间的温差的值低于预先给定的数值时将所述珀耳贴元件5布置在被接通的状态中。而后所述珀耳贴元件5能够支持热传递。
[0060]
在此要说明，所述壳体100至少部分地构成第一调温本体3。遮盖元件30限定了第一调温本体3的第一调温室7。
[0061]
图2a以透视图示出了所述电池模块1的壳体100的底视图连同第一流动室71的通流情况。图2b以透视图示出了所述电池模块1的壳体100的底视图连同第二流动室72的通流情况。
[0062]
首先在图2a和2b中可以看出，所述第一调温本体3具有以能由调温流体、像比如调温液体贯穿流过的方式来构成的第一调温室7。此外可以看出，所述第一调温室7具有第一流动室71和第二流动室72。所述第一流动室71和第二流动室72在此在引导流动的情况下彼此分开。
[0063]
图2a中的箭头表明所述第一流动室71的通流。
[0064]
图2b中的箭头表明所述第二流动室72的通流。
[0065]
尤其可以在这两张附图上看出，这两种通流彼此独立并且所述第一调温室71和所述第二调温室72流体密封地彼此分开。
[0066]
所述第一流动室71在此具有第一入口73和第一出口74。此外，所述第二流动室72具有第二入口75和第二出口76。
[0067]
图3a以透视图以分解图示出了按本发明的电池模块1的第二调温本体4的图示。图3b以透视图示出了按照图3a的第二调温本体4的底视图。
[0068]
所述第二调温本体4在此具有以能由调温流体、像比如调温液体贯穿流过的方式来构成的第二调温室8。此外，所述第二调温本体4包括不能被调温流体贯穿流过的区域80，该区域能够直接导热地与珀耳贴元件5相连接。
[0069]
此外，通过箭头来表明所述第二调温本体4的第二调温室8中的流动引导。这种流动引导在此均匀地在第二调温本体4上分布。尤其可以看出，所述区域80没有被调温流体贯穿流过。所述第二调温室在此具有第三入口77和第三出口78。
[0070]
所述第二调温室8的第三出口78在此引导流动地与第一调温室7的第一流动室71的第一入口73相连接。由此，调温流体能够在贯穿流过第二调温室8之后流入到第一流动室71中并且贯穿流过该第一流动室。
[0071]
此外，所述电池模块1的壳体100如可以在图1中看出的那样包括第四入口101和第四出口102。
[0072]
所述电池模块1的壳体100的第四入口101在此引导流动地不仅与第一调温室7的第二流动室72的第二入口75相连接而且与第二调温室8的第三入口77相连接。
[0073]
此外，所述电池模块1包括在附图中看不出的阀元件9，该阀元件调节第二调温室8的通流。尤其所述阀元件9能够被布置在两种状态中。在第一种状态中，所述第二流动室72的入口75被封闭并且所述第二调温室8的入口77被打开。在第二种状态中，所述第二流动室72的入口75被打开并且所述第二调温室8的入口77被封闭。所述控制机构6被设立用于操控阀元件9并且将其布置在第一种状态或者第二种状态中。
[0074]
所述电池模块1的壳体100的第四出口102在此引导流动地不仅与第一调温室7的第二流动室72的第二出口76相连接而且与第一调温室7的第一流动室71的第一出口74相连接。
[0075]
如果所述阀元件9布置在第一种状态中，则通过所述电池模块1的壳体100的第四入口101流入的调温流体不能流入到第二流动室72中并且只能通过第三入口77流入到第二调温室8中。在贯穿流过第二调温室8之后，调温流体能够通过第三出口78从第二调温室8流入到第一调温室7的第一流动室71中。在贯穿流过第一调温室7的第一流动室71之后，调温流体能够通过电池模块1的壳体100的出口102来离开电池模块。
[0076]
如果所述阀元件9布置在第二种状态中，则通过所述电池模块1的壳体100的第四入口101流入的调温流体能够流入到第二流动室72中并且不能通过第三入口77流入到第二调温室8中。
[0077]
在贯穿流过所述第一调温室7的第二流动室72之后，调温流体能够通过所述电池模块1的壳体100的出口102来离开该电池模块。
[0078]
所述控制机构6现在能够如此操控阀元件9，使得所述阀元件9在比如调温流体的温度足以用于执行调温时布置在第一种状态中。如果这个温度不够，则所述控制机构6能够
如此操控阀元件9，使得所述阀元件9布置在第二种状态中并且额外地接通珀耳贴元件5。
[0079]
由此，不仅能够执行所述多个电池单体的可靠的加热而且能够执行其的冷却。
[0080]
在此要说明，这样的操控当然也能够在连续的运行的期间进行。尤其所述控制机构6根据第一调温本体和第二调温本体的温度来控制阀元件9。
[0081]
如果比如所述第一调温本体3具有比第二调温本体4高的温度，则冷却仅仅通过比如借助于调温液体进行的通流是不够的并且通过所述珀耳贴元件5进行额外的支持是必要的。
[0082]
所述第二调温本体4能够具有凹部88，在所述凹部中能够接纳所述珀耳贴元件5。