用于加热和冷却电池组的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于加热和冷却电池组的装置，所述电池组特别是包括多个电池元(battery cells)的车辆驱动电池组。
【背景技术】
[0002]考虑到由具有纯内燃发动机的车辆引起的环境污染，车辆的驱动器的发展越来越朝着电力驱动的方向，其至少部分地取代传统的内燃发动机。电力驱动通常具有驱动电池组件以借助其产生动力。在所述电力驱动中，驱动电池组件具有至少一个电池组，其由包括多个电池元的至少一个电池模块组构成。所用的电池组或电池模块是可具有从130V至360V电压的高电压电池。
[0003]由于电池在充电和放电期间发热，电池通常必须借助于冷却装置来冷却，使得电池保持在最佳的工作范围。然而，电池也需要加热，否则在比较冷的环境温度，例如0°C以下时，如果它们的负荷大，则电池可能会损坏。因此，为了避免损坏，驱动电池使得它们仅能提供部分功率。如图9中的曲线所示，该电池的电压和容量由于相对高的温度而显著减少。图10示出了锂离子电池和镍氢电池在各种温度下的最大可允许充电和放电容量。其中，例如在正常的交通状况、温度低于0°C的时，最大可允许的充放电容量随温度下降而变小，由于只有小于额定功率的40%是可用的，因此充电过程或车辆的加速过程是不可能的。
[0004]因此，现有技术公开了将加热设备固定到电池组，加热装置加热电池组以使其能够提供全部功率。然而，由于电池元的冷却是极为重要的，冷却装置设置在电池组上具有最佳热接触区域的位置，以使电池元以有效且高效地方式冷却。与此相反，加热装置设置在电池组上热接触相对差的位置，因此效率级别较低。举个例子，加热装置固定在电池组的外侦牝结果只有外部的电池元被加热。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种装置，其允许电池组既能以高效的方式冷却、由能以高效的方式加热。
[0006]本发明的目的是通过一种用于加热和冷却电池组的装置来实现的，所述电池组特别是包括多个电池元的车辆驱动电池组，所述装置具有加热装置和冷却装置；加热装置包括至少一个加热元件，冷却装置包括至少一个冷却元件，冷却流体流过冷却元件以带走热能，其中至少一个加热元件直接支承抵靠冷却元件、或直接支承抵靠至少一个冷却元件也支承抵靠的电池组的侧面。
[0007]本发明的基本思想是定位加热装置，使得电池组的高效加热是可能的。根据本发明，提供了与加热装置和冷却装置具有相同程度热接触的电池元。这是通过将加热装置直接布置在也设置有冷却元件抵靠的电池组的一侧面上实现的，或者是通过加热装置借助于冷却装置而与电池组的相应接触侧的相互作用来实现的。由于冷却元件由具有高的热传导率的材料形成，所以这确保了由加热装置产生的热量借助于冷却元件传送到电池组。此外，由于加热功能和冷却功能都集成在相同的装置中，所以集成设计确保冷却和加热是标准化的。由于要提供有加热和冷却功能的电池组时仅需将一个装置连接到电池组，所以这样减少了装配成本。而且，由于一体化设计，所以增强了鲁棒性。
[0008]本发明的一个方面提供了以预紧的方式压在电池组上的冷却元件和/或加热元件。由于预紧，待冷却或加热的电池组的侧面得到了更好的接触，从而得到了更好的热接触。这样，增加了加热和冷却过程中的效率。
[0009]根据本发明的又一方面，冷却元件和/或加热元件借助于预紧单以预紧的方式，特别是借助于共用弹簧元件预紧，压在电池组上。预紧单元可以调整将冷却元件和/或加热元件压到电池组上的压力。
[0010]此外，冷却元件和/或加热元件可设置在与预紧装置相互作用的支撑部上。在这种情况下，支撑部可以由将预紧单元与冷却元件和/或加热元件热解耦的材料形成，以确保预紧单元经受较低水平的热负载。此外，支撑部可以确保由预紧单元产生的预紧均匀地传递到冷却元件和/或加热元件。
[0011]本发明的又一方面提供了加热元件、冷却元件和形成预紧单元的支撑部。由于加热元件和冷却元件不必先定位在支撑部上，因此以这种方式可以进一步减小装配的费用。预紧单元可设计为，特别是使加热元件设置在冷却元件和支撑部之间，其中，支撑部和冷却元件彼此连接，以便以稳固的方式固定插入其间的加热元件。这种情况下，支撑部和连接元件可以，例如以夹接方式连接。
[0012]根据本发明的又一方面，设置有两个加热元件，它们一个位于另一个的上面，所述加热元件形成一个单元，其中在两个加热元件之间设置有弹性材料。因此，以这样的方式形成的夹层单元具有两个相对的加热区域，其可用于加热，例如两个电池模块，它们以它们的待加热或待冷却的面彼此相对地的方式而设置。以这样的方式形成的单元也可以称为加热叠层。插入的弹性材料可以是弹性泡沫材料。
[0013]作为替代方案，弹性材料也可以仅仅是松散地插入，而不形成单元。
[0014]此外，加热元件可设置在两个冷却元件之间，特别是可联接到两个冷却元件。两个冷却元件，例如，任何情况下都设置到加热元件的侧面。作为替代，两个冷却元件和加热元件也可以形成堆叠，以使加热元件经由设置在相对侧的两个冷却元件与两个电池模块相互作用。
[0015]特别是，冷却元件具有多个槽(canals)。由于多个槽确保了冷却元件具有所需的爆裂压力，因此这确保了冷却元件可以用致冷剂R744工作。冷却元件内大量的槽和相关的中间壁形成了大的内表面区域，其结果是可以实现较高的冷却效率。此外，由于冷却元件和中间壁可以由具有高导热性的材料，例如金属来形成，因此中间壁用于传送相应的加热元件的热量。
[0016]根据本发明的又一方面，提供的冷却元件是其中横切有槽的一体化板状部分。这种形式确保了板状冷却元件的两个主要区域是用于将热量传递到电池组和/或传递来自加热元件的热量，使得相对较小的次级区域不具有大比重的传热。由于这样减小了次级区域的热损失，因此提高了效率。
[0017]冷却元件可以是挤压型材，因此冷却元件能以低成本的方式来制造。
[0018]特别是，加热元件和冷却元件具有相同的长度和/或宽度。由于这确保了加热元件具有与冷却元件相同的热接触区域，或利用了冷却元件的整个区域，因此再次提高了效率。
[0019]根据本发明的一个方面，加热元件可以是电加热元件。这提供了加热电池元的简单和低成本的方式。电加热元件可以，特别是，以两个连接柱位于一侧的方式形成，从而降低了布线费用。这也使得加热和冷却装置的组装更加容易。电加热元件还可以是由电绝缘材料包围的电阻加热器。
[0020]为了进一步减少布线费用，加热装置可以包括电缆线束，单个的加热元件与其相连。由于这样可用标准化设计，因此降低了成本。因此，加热装置是模块化结构。
[0021]本发明还涉及一种包括电池组和上述类型的加热和冷却装置的车辆驱动电池组件，其中电池组具有包括多个电池元的至少一个电池模块。
[0022]根据本发明的一个方面，冷却元件和/或加热元件设置在两个电池模块的两个相对侧之间。从而，根据本发明的加热和冷却装置可以同时加热和/或冷却两个电池模块。由于首先提供了共用的加热和冷却装置，其次同时冷却和/或加热两个电池模块时仅需提供一个这样的装置，其结果是显著降低了成本。为了进一步提高效率，可提供直接压在电池模块各自底面之间的冷却元件和/或加热元件。
[0023]本发明的又一方面提供了安置在两个冷却元件之间的加热元件，它们设置在两个相对的电池模块上，形成了夹层结构。这确保加热元件直接，或经由冷却元件间接与电池模块的待加热侧相互作用。
[0024]根据本发明的又一个方面，加热元件横向布置在横向间隔开的两个冷却元件旁边、并且在所述两个冷却元件之间，位于电池模块与冷却元件也相关联的同一侧。由于加热元件和冷却元件交替与电池模块的侧面接触，所以这形成了特别扁平的(flat)构造的加热和冷却装置。进一步确保的是，加热元件和冷却元件二者都设置在电池模块与它们最可能热接触的侧面上。
【附图说明】
[0025]参考以下的描述和附图揭示了本发明进一步的优点和特征，附图中:
[0026]图1示出了根据本发明第一实施例的车辆驱动电池组件的示意性剖视图；
[0027]图2示出了根据本发明第二实施例的车辆驱动电池组件的透视图；