包括具有用于电池系统的电池单元的冷却系统的电池系统的车辆的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种包括用于储存电能的电池系统的车辆。该电池系统包括至少一个电池，所述电池具有至少一个电池单元，并且该电池系统还包括用于冷却电池系统的电池单元的冷却系统。
【背景技术】
[0002]具体地，本实用新型涉及一种高功率电池系统，这样的电池系统例如用于电动车辆上、电厂或工业设施中。然而，下文所描述的冷却系统将可以替代地没有用于冷却电池系统，而是用于冷却任何其它待冷却的系统。除了电池系统之外能够与该冷却系统结合的一种示例性系统是用于转换电流(例如将交变电流转换成直流电流，或反之)的转换器。尤其，可控半导体开关(例如IGBT)可以与电池系统的电池单元采用相同的方式冷却。
[0003]冷却系统的优选应用涉及电动车辆内嵌的电池系统的冷却，该电动车辆通过利用磁场将能量传输至车辆的感应式电力传输系统接收电能。车辆可以是轨道车辆、客车、或其它公路汽车。
[0004]已经知晓的是，例如可以利用空气、油蒸汽、或诸如冷却流体的液体来冷却电池系统的电池单元。冷却系统包括管道，冷却流体流过该管道并通过该管道从电池单元接收热量。由此，冷却流体的温度增加。在离开附接至电池单元的管道段后，冷却流体可以利用换热器冷却并且可以再循环穿过电池系统的一个或多个电池。在具有闭合回路管道系统的情况下，通常如此设置。利用空气时，加热的空气可释放到环境中并且低温的新空气可被吸入到管道中。在任何情况下，电池系统包括冷却流体进口和冷却流体出口，并且冷却流体在电池系统的电池单元运行、例如充电或放电时流过位于电池系统内或穿过电池系统的管道段时，冷却流体的温度增加。
[0005]由于在冷却流体从进口流至出口的过程中冷却流体的温度逐渐增加，因此越靠近的流体的出口的电池单元的冷却效率越低并且在越高的运行温度下运行。
[0006]例如文献US2013/0266838A1所说明的，各电池单元的运行温度不应当超过一工作区间，否则各电池单元的寿命会缩短。该文献描述了一种用于冷却电池的电池单元的冷却模块。
[0007]尤其，锂离子电池单元的寿命显著地受到运行温度的影响。电池以较高的运行温度运行地越久，其寿命越短。
【发明内容】
[0008]本实用新型的目的正是在于提供一种具有包括冷却系统的电池系统的车辆，该冷却系统用于冷却所述电池系统的电池单元，以此延长电池单元的寿命。
[0009]根据本实用新型的基本思想，冷却流体的流动方向被时常逆转。因此，在第一运行状态中更靠近冷却流体进口的电池单元在冷却流体的流动方向相对于第一运行状态被逆转的第二运行状态中更靠近冷却流体进口。
[0010]由此，对于在流体仅仅沿着一个方向流动的情况下更靠近流体出口的电池单元，其在不同运行状态中的平均运行温度减小。由于电池单元的寿命通常随着运行温度的增加而渐进地缩短，因此这些电池单元的寿命通过冷却流体的流动方向的逆转而得以延长。尤其，离冷却流体出口最近的电池单元的平均运行温度被减小，并且由此这些电池单元在大多数电池单元的寿命终止之前的故障得以避免。尽管在流动仅仅沿着一个方向执行的情况下更靠近的流体进口的电池单元的寿命通过流体流动的时常逆转而被缩短，但是该寿命仍然比在流体仅仅沿着一个方向流动时更靠近流体出口的电池单元的寿命更长。由于电池的寿命取决于它的任一电池单元的最短寿命，因此逆转流体流动能够延长电池寿命。
[0011]具体地，下述内容被提出:一种包括用于储存电能的电池系统的电动车辆，该电池系统包括至少一个具有至少一个电池单元的电池并且包括用于冷却电池系统的至少两个电池单元的冷却系统，所述电池系统至少包括第一电池单元和第二电池单元，该冷却系统包括:
[0012]-用于引导冷却流体的管道，其中，管道的第一段附接至第一电池单元并且管道的第二段附接至第二电池单元，并且第一段和第二段位于彼此的下游和上游，由此使得冷却流体在冷却流体的连续流动过程中根据流动方向先流过第一段并且后流过第二段，或反之，
[0013]-用于栗送冷却流体通过所述管道的栗装置，以及
[0014]-用于控制栗装置的运行的控制器，
[0015]该控制器适于控制栗装置，以使得冷却流体在第一运行状态期间沿着第一方向连续地流过管道的第一段与第二段，并且使得冷却流体在第二运行状态期间沿着与第一方向相反的第二方向连续地流过管道的第一段与第二段。
[0016]一种方法可被执行从而运行用于储存电能的电池系统，该电池系统包括至少一个具有至少一个电池单元的电池并且包括用于冷却电池系统的至少两个电池单元的冷却系统，所述电池系统至少包括第一电池单元和第二电池单元，其中:
[0017]-栗送冷却流体通过管道，其中，管道的第一段附接至第一电池单元并且管道的第二段附接至第二电池单元，
[0018]-使得冷却流体连续流动，以使得冷却流体根据流动方向先流过第一段并且后流过第二段，或反之，
[0019]-使得连续流动的冷却流体在第一运行状态期间沿着第一方向流过管道的第一段和第二段，并且在第二运行状态期间被逆转至沿着与第一方向相反的第二方向流过管道的第一段和第二段。
[0020]栗装置可以包括仅仅单个栗或多个栗。特别地，在单个栗的情况下，阀可被用来逆转流动方向。在液体作为冷却流体的情况下，另外的可能性是可以采用推进栗(布置在穿过电池系统的管道段的上游)以及吸收栗(位于电池系统的管道段的下游)。
[0021]附接至不同电池单元的管道段可包括用于冷却流体的液压地并联和/或串联的管道路径。然而，可以具有至少两个布置成相互液压地串联的管道段(如上所述的第一段和第二段)。
[0022]通常而言，电池系统至少包括第一电池单元和第二电池单元，和/或电池系统的两个以上电池单元分别连接至至少一个管道段，其中，这些管道段相互液压地串联布置，即冷却流体依次流过不同的段。这并不意味着这些段彼此直接连接。而是，在附接至不同电池单元的这些段之间还可能具有另外的管道段。
[0023]特别地，冷却流体的通过管道的第一段和第二段的流动方向可被反复改变。对于电池系统，这对应于设置有这样的控制器，该控制器适于反复地从第一运行状态切换至第二运行状态再切换回第一运行状态，由此使得冷却流体反复地改变它通过管道的第一段和第二段的流动方向。
[0024]流动方向的反复逆转可靠地降低了电池单元的平均温度并且减小了一些电池单元主要以较高温度运行而另外的电池单元主要以较低温度运行的风险。
[0025]特别地，每当冷却系统的运行启动时，冷却流体通过管道的第一段和第二段的流动方向就被相对于冷却系统的之前运行逆转。对于电池系统，这对应于设置有这样的控制器，该控制器适于每当冷却系统的运行启动时，就会逆转冷却流体通过管道的第一段和第二段的流动方向。术语“逆转”是指运行启动前一刻、或启动之前的非运行时间段前一刻的冷却系统的之前运行。因此，启动之后的运行与冷却系统的(最近的)之前运行形成对比。在启动冷却系统的运行时逆转冷却流体的流动方向的优点在于不需要中断冷却过程。此夕卜，这能够被容易地实现。例如，冷却系统的控制器可包括数据储存器或其它装置，用于储存与冷却系统的之前运行过程中的流动方向相关的或启动后要执行的流动方向相关的信息。这确保了流动方向确实伴随着启动而被逆转。
[0026]附加或替代地，在冷却系统和/或电池系统的运行过程中，尤其在电池单元没有在充电或放电时和/或在电池单元温度(尤其是所有电池单元的最高温度)小于预定阈值温度时，流动方向可被逆转(尤其被控制器逆转)。根据这一实施例，流动方向可被更加频繁地逆转