带有调温装置的电池转让专利
申请号 : CN201910646186.0
文献号 : CN110739501B
文献日 : 2022-03-18
发明人 : 圭多·霍夫
申请人 : 利萨·德雷克塞迈尔有限责任公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种电池,所述电池包括:
‑至少一个电池模块,所述电池模块具有多个相互导电连接的圆柱形电池单元;
‑带有具有流体空间的容器的用于所述电池单元的调温的调温装置,所述电池单元部分地伸入到所述容器内,且所述容器具有用于液体循环的液体的流入部和流出部;
其特征在于,
‑所述液体是不导电的液体;
‑所述容器具有带有多个开口的单元保持器,所述至少一个电池模块的电池单元的相应的端侧通过所述开口伸入到所述容器的流体空间内,且所述单元保持器液体密封地包围所述电池单元的相应的外壳面,其中,所述单元保持器还具有至少一个另外的开口,接触元件通过所述开口伸入到所述容器的流体空间内,且所述开口液体密封地包围所述接触元件的外壳面;
‑布置在所述容器的流体空间内的连接装置将伸入到所述容器的流体空间内的所述电池单元的端侧的相应的电极与伸入到所述容器内的接触元件导电连接。
2.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,所述液体是变压器油。
3.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,所述单元保持器包括第一塑料部件和第二塑料部件,所述第二塑料部件比所述第一塑料部件更软且包围了用于密封所述电池单元和所述接触元件的外壳面的开口。
4.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,所述连接装置包括至少一个板,所述板与伸入到所述容器的流体空间内的所述电池单元的电极连接。
5.根据权利要求4所述的电池,其特征在于,所述板具有相应的突起,所述突起与所述电池单元的电极直接连接。
6.根据权利要求4所述的电池,其特征在于,所述板由与所述电池单元的电极相同的材料制成。
7.根据权利要求4所述的电池,其特征在于,所述连接装置包括线,通过所述线将所述板与伸入到所述容器的流体空间内的所述电池单元的电极连接。
8.根据权利要求7所述的电池,其特征在于,所述板由与所述电池单元的电极不相同的材料制成。
9.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,将至少一个所述电池模块的电池单元布置在多个行内并且所述接触元件包括至少一行接触元件,其中所述接触元件的每个行通过所述单元保持器的对应的开口伸入到所述容器的流体空间内,且通过所述连接装置与所述多个行中的一个对应的行的电池单元的电极导电连接。
10.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,伸入到所述容器的所述流体空间内的所述电池单元的端侧是所述电池单元的对应的单元底部。
11.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,所述容器具有液体密封地与所述单元保持器连接的盖。
12.根据权利要求1所述的电池,其特征在于,所述电池具有两个电池模块,在所述电池模块之间布置了由所述单元保持器中的两个组成的所述容器,所述电池单元的对应的端侧从两个对置的侧伸入到所述容器内。
说明书 :
带有调温装置的电池
技术领域
背景技术
池单元的工作能力,且另一方面避免电池单元、例如锂离子单元的过热直至热击穿。
元的相应的单元外壳液体密封地包围。电池单元的相应的单元顶部和单元底部不布置在中
空体内。电池单元的冷却因此通过布置在中空体内的电池单元的外壳面进行。
发明内容
调温装置,所述电池单元部分地伸入到容器内且所述容器具有用于液体循环的液体的流入
部和流出部。根据本发明的电池的特征在于,液体是不导电的液体。容器包括带有多个开口
的单元保持器,所述至少一个电池模块的电池单元的相应的端侧通过所述开口伸入到容器
的流体空间内,且所述单元保持器液体密封地包围电池单元的相应的外壳面,其中单元保
持器还具有至少一个另外的开口,接触元件通过所述开口伸入到容器的流体空间内且所述
开口液体密封地包围接触元件的外壳面。此外,电池包括布置在容器的流体空间内的连接
装置,所述连接装置将伸入到容器的流体空间内的所述电池单元的端侧的相应的电极与伸
入到容器内的接触元件导电连接。
冷却连结,这在圆形单元的情况中是不容易的。本发明基于如下获知,即圆形单元或圆柱形
电池单元在其导热能力方面具有各向异性的行为。在圆形单元的情况中,这意味着沿轴向
方向的导热能力明显高于沿径向方向的导热能力。沿轴向方向的导热能力例如比沿径向方
向的导热能力高30倍。
单元内部内产生的热在散热时必须沿径向方向穿过各薄膜层,这由于层到层的过渡且由于
绝缘的分离器是困难的。而沿轴向方向的热传输明显更容易地在金属薄膜内经过。因此,在
单元内部内产生的热很好地被导出到此圆柱形电池单元的端侧,而沿径向方向的热导出明
显更差地进行。
供给和导出。通过在根据本发明的电池中将不导电的液体或电绝缘的液体用作液体,能够
毫无困难地使伸入到容器的流体空间内的电池单元的端侧的电极通过也布置在容器的流
体空间内的也用作集电器的连接装置相互接触。通过布置在容器的流体空间内的连接装
置,此外将电池单元与伸入到容器内的接触元件导电连接。
挡层,这使得热输出困难。在此类解决方案中,此外为补偿不平度且为克服气隙使用填缝
物,但所述填缝物是昂贵的且另一方面又仅具有有限的导热能力。而在根据本发明的电池
的情况中,电池单元的端侧直接浸入到处于调温装置的容器内的液体内。因此,可以以直接
方式将多余的热从电池单元释放到调温装置的容器内的液体中,且通过液体循环输出所述
多余的热。此外,电池单元在外壳侧仅需分别在一个位置处通过单元保持器被液体密封地
密封。这通过如下方式进行,即使得为电池单元提供的单元保持器的开口一方面保持且另
一方面液体密封地包围电池单元。
以及绝缘薄膜或其他的绝缘材料。在根据本发明的电池中也不需要特殊的冷却器。调温装
置的容器内的特别地用作冷却介质的液体因此可在电池单元的端侧上绕流过电池单元以
及也布置在容器的流体空间内的用作集电器的连接装置,且因此最优地导出由电池单元发
出的热。
为相对低。在根据本发明的电池中也可根据电池单元的冷却需求使得电池单元的端侧更深
地通过单元保持器的开口浸入到容器内,且因此浸入到用作冷却液体的液体中。由此,与用
于冷却的液体直接接触的电池单元上的更大的表面积可供使用。总体上,通过根据本发明
的电池因此提供了用于电池单元的调温的特别有效的可能性。原理上液体也可用于将电池
单元加热。如果电池单元例如具有很低的温度,则液体也可用于通过浸入到液体内的电池
单元将热引入到电池单元内。因此,在放电和充电时,电池单元具有确定的温度范围,在所
述温度范围内功率输出和功率接收可特别好地进行。因此,调温装置在需要时也可用于将
电池单元尽可能快速地置于希望的运行温度中。
用在变压器、冷凝器和开关中,以用于绝缘、熄弧、润滑和冷却,例如使用在功率电子器件
中。通过变压器油可保证以液体填充的容器内的特别好的电绝缘且实现电池单元的良好的
热导出。也可将另外的不导电的或绝缘的液体用于电池单元的调温。
元件的开口。单元保持器可例如通过双组分注塑方法制造。用于接收电池单元和接触元件
的开口在外部注塑有用作柔软部件或密封部的第二塑料部件。第二塑料部件因此用作弹性
密封部,所述弹性密封部径向作用到电池单元和接触元件上。由此,可实现电池单元的外壳
面上的和至少一个接触元件上的特别可靠的密封效果。
电器的板将电池单元的电极相互导电连接。
焊接或电阻缝焊来形成。在此情况中,在焊接过程前将突起实施为具有使其在焊接时不被
完全熔化掉的高度,以此板将平面地靠放在电池单元的端侧或电极上。通过比正常压制的
突起更高的突起,一方面维持了间距且另一方面将板在突起点处减薄,以此具有合适的厚
度的板(由于电流传输能力的原因)仍可与通常薄的电池单元的端侧进行焊接。板上的突起
在连接过程之后也沿电池单元的电极的方向凸出。调温装置的容器内的液体可因此良好地
绕流过电池单元的端侧,且同时保持了电池单元的端侧的极和板之间的可靠的电连接和机
械连接。板可例如是超洁镀镍钢(Hilumin)板带。特别优选地,特别地在凸焊的情况中,板特
别地包括与电池单元的电极相同的材料。这带来的优点是板以特别简单的方式可与电池单
元的电极焊接。此外,由此也可预防接触腐蚀。
池单元的电极与板的接触。在此情况中,也可使得板由与电池单元的电极不同的材料制成。
板可例如是铝板。通过借助于线、例如借助于焊线实现板和电池单元之间的连接,也可连接
通常不可简单地被焊接的材料。线焊接特别是超声波焊接方法。
内,且通过连接装置与对应的行的电池单元的电极导电连接。以此方式单元串联连接。各行
本身可然后又例如相互串联连接或导电连接。
体空间内。在此电池单元的单元顶部上即在阳极侧上经常设置排气阀。通过使电池单元以
其单元底部即以其阴极侧浸入到容器的流体空间内,阳极侧上即单元顶部上的此类排气阀
不起作用。但原理上也可使得伸入到容器的流体空间内的电池单元的端侧是电池单元的对
应的单元顶部,即阳极侧。合适的卸压结构负责在故障情况中进行单元排气。
个接触元件通过单元保持器的所述开口伸入到容器的流体空间内且盖将单元保持器在背
侧封闭,则整个容器被液体密封地封闭,使得接收在容器内的液体不可逸出。
入到所述容器内。因此,所述电池模块可因此成对地共享调温装置的容器,所述容器在此情
况中由单元保持器的两个组成。因此,例如一个电池模块的电池单元可从上方且另一个电
池模块的电池单元可从下方在对应的单元保持器内通过所述开口浸入到容器的内部内。两
个单元保持器可例如通过弹簧‑槽原理形状配合且液体密封地相互连接。通过使得两个电
池模块共享由两个单元保持器组成的共同的流体空间,调温装置可特别有效地用于以较少
部件数量冷却两个电池模块的电池单元。
的特点和特点组合不仅以各给出的组合可使用而且以另外的组合或单独地可使用,而不偏
离本发明的范围。
附图说明
元的可以以液体填充的容器;
触元件电连接;
的对应的单元底部从两个对置的侧伸入到所述容器内;
具体实施方式
形单元。电池10此外包括调温装置16,所述调温装置16用于在此不可见的电池单元的调温,
特别是用于电池单元的冷却。
限定了容器18的所述流体空间。此外,容器18包括在此未图示的用于流体循环的连接部,使
得用于电池单元调温的液体可被供给到容器18或可从此容器18被导出。
导电的液体。不导电的液体可例如是变压器油。单元保持器20包括多个开口24,电池单元可
被通过所述开口24推入到容器18的流体空间内。此外,单元保持器20还包括另外的更小的
开口26,通过所述开口26,在此未图示的多个圆柱形接触元件也可被推入到容器18的流体
空间内。容器20通过双组分注塑制造。单元保持器20包括第一塑料部件28和第二塑料部件
30,所述第二塑料部件30比所述第一塑料部件28更软。第二塑料部件30用作弹性的密封件,
且围绕对应的开口24、26。
单元32以其对应的单元底部34事先被推过单元保持器20的在此未详细标记的更大的开口
24,使得单元底部34伸入到容器18的流体空间内。用作弹性密封件的第二塑料部件30在此
包围了对应的在此未详细标记的电池单元32的外壳面,使得在此位置处实现防液体渗透的
密封。
20。圆柱形的接触元件36在此被推过更小的开口26,其中用作弹性密封件的第二塑料部件
30在接触元件36的外壳面上液体密封地包围了所述接触元件36。在图4中所示的状态中,因
此全部开口24、26由被推动的电池单元32或被推动的接触元件36占据,使得液体不可再通
过单元保持器20的开口24、26逸出。在此未图示的盖22将单元保持器20从下方液体密封地
封闭,使得液体除通过在此未图示的所述液体循环的流入部和流出部之外,不可再从由单
元保持器20和盖22所形成的容器18离开。
32的电极连接。由此,板38具有多个突起40,通过所述突起40产生与电池单元32的电极的焊
接连接。板38可例如是超洁镀镍钢(Hilumin)板带。优选地,板38由与电池单元32的电极相
同的材料制成,这明显便于板38与电池单元32的电极的焊接。通过带有突起40的板38的凸
焊,存在于容器18内的液体可很好地绕流电池单元32的单元底部34,且此外获得了电池单
元32的电极和板38之间的可靠的电连接和机械连接。替代地也可将铝板用于板38,所述铝
板例如可通过在此未图示的焊线与电池单元32的电极接触。
是可以的。
持器20外作为盖22(见图1)的替代包括另外的单元保持器42。另外的单元保持器42此外包
括连接部44,通过所述连接部44可将不导电的液体、例如变压器油供给到容器18的流体空
间46,且从此流体空间46可导出所述不导电的液体。在此实施形式中,流体空间46因此由两
个单元保持器20、42限定,而在第一实施形式中,流体空间46(在先前的附图中未提供有附
图标号)由单元保持器20和盖22限定。
电器的板38又用于将电池单元32的单元底部34的在此未详细标记的电极相互导电连接且
与圆柱形的接触元件36导电连接。
法制造,使得单元保持器42又具有第一塑料部件28和第二塑料部件30,所述第二塑料部件
30比所述第一塑料部件28更软。更软的第二塑料部件30又用作弹性密封件且包围了小开口
24和大开口26,使得电池单元32和圆柱形接触元件36液体密封地在相应的外壳面上被包
围。只要电池单元32和接触元件36已被通过开口24、26插入两个单元保持器20、42,则通过
两个单元保持器20、42包围的流体空间46就被液体密封地封闭,当然除用于供给和导出用
于电池单元32的调温的不导电的液体的连接部44之外。
接,使两个单元保持器20、42形状配合地相互内外嵌套接合。形状配合地相互内外嵌套接合
的单元保持器20、42可例如以粘合剂封闭。
弹簧‑槽原理形状配合地相互连接。通过在第二实施形式中使得两个电池模块12共享带有
两个单元保持器20、42的调温装置16,可在相对低的结构空间需求和部件需求的情况下实
现两个电池模块12的电池单元32的特别好的调温。