具有空氣冷卻的蓄電池組的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種具有一定數量相互導電連接的蓄電池單池的蓄電池模塊，其中，單個蓄電池模塊通過調溫流體進行溫度調節。
【背景技術】
[0002]WO 2013/023847 Al涉及一種采用空氣冷卻的蓄電池模塊以及汽車。公開了一種具有由至少兩個蓄電池單池組成的蓄電池單池疊的蓄電池模塊，其中每個蓄電池單池與至少一個風道接觸。至少一個風道與蓄電池單池疊接合。由此盡管導熱系數差，但借助蓄電池單池的氣流仍可以達到足夠的冷卻。
[0003]US 2012/00150003 Al涉及一種蓄電池模塊。該蓄電池模塊包括一定數量可反復充電的蓄電池單池以及容納可反復充電蓄電池單池的外殼。第一散熱片與外殼持距放置并具有多角形或封閉的幾何形狀。此外，第二散熱片與外殼持距放置，這些第二散熱片這樣處理，使其與第一散熱片相互連接。
[0004]US 6.689.510 BI涉及一種采用對流冷卻的整塊蓄電池設置。多單池的整塊蓄電池包括設置在一個蓄電池外殼內一定數量的電化學電池。蓄電池外殼包括一個或多個電池分段，它們將外殼的內部劃分成一定數量的里面容納電化學電池的電池容納室。最好一個或多個冷卻通道處于至少一個在外殼的內部構成的電池分段內。
[0005]KR 2006 011 8797涉及一種蓄電池模塊。依據該解決方案的蓄電池模塊具有很高的排熱能力和非常好的絕緣；該蓄電池模塊此外與傳統的蓄電池模塊相比重量有所減輕。該蓄電池模塊包括一定數量的以規則間距設置的蓄電池單池。處于單個蓄電池單池之間的是壁。該蓄電池模塊具有由鎂合金制成的輸熱介質的管路。壁由含有鋁、鋅和鋯以及微量稀土的鎂合金制成。鎂合金內部的鋯比例處于2.0%重量百分比到10%重量百分比之間。
[0006]鋰離子或鋰聚合物蓄電池主要是在能量輸出時變熱。這種類型的蓄電池系統的最佳工作溫度處于約25°C的數量級。從約40°C的工作溫度起，這種蓄電池系統的使用壽命明顯減少。溫度交變、充電和放電循環導致容量下降并使這種類型蓄電池的自放電增加。滿足對這種類型蓄電池系統的10年和更高的使用壽命要求因此只能采用足夠的熱調整實現。
[0007]如果蓄電池單池內產生的熱高于向周圍排出的熱，那么會出現具有不希望后果的“熱失控” “thermal runawy”。這一點意味著，鋰離子或鋰聚合物蓄電池需要一種主動高效的熱管理，低溫時加熱并在高溫時冷卻蓄電池單池。
[0008]此外需要提及的是，在鋰離子或鋰聚合物蓄電池單池內高壓的情況下打開安全閥。排出的高于600°C的不希望的熱氣不應進入電動或混合動力汽車的汽車內部。
【發明內容】
[0009]依據本發明提出一種蓄電池模塊，其包括一定數量相互導電連接的蓄電池單池。單個蓄電池單池通過通流基本上沿蓄電池單池延伸的通道的氣流進行溫度調節。蓄電池單池通過通道熱連接，其中，通道具有由具有可變壁厚(壁寬)分布的通道壁限制的流動截面。
[0010]在優選由鋁材或鋁合金制成的風道的強度方面的一種極其具有優點的擴展方案中，調溫空氣通流的通道的可變壁寬遵循雙曲線分布，特別是雙曲余弦(余弦雙曲線)(Cosinus-Hyperbolicus)分布(cos h)。制成通道的銷型材在加工技術上可以最佳和成本最為低廉地通過連續擠壓法制造。通道由調溫流體，也就是冷卻空氣通流的可變流動截面-與安裝在單個蓄電池單池之間的通道的高度相關-在通道高度方面可變地構成。為此由冷卻空氣通流的通道在其上部或下部區域內窄于例如通道占據其最大寬度所處于的中心處。
[0011]由鋁材或鋁合金制成的通道是電絕緣的，為此可以使用電絕緣的噴漆或電絕緣的薄膜。
[0012]通道此外相對于蓄電池單池，特別是蓄電池模塊內的蓄電池的側壁利用密封材料或通過粘合縫或類似物密封，從而可能從蓄電池單池排出的有害氣體不進入與汽車乘客停留的乘客艙連接的通道內。調溫空氣來自該通道，利用該調溫空氣對蓄電池單池依據所提出的空氣調溫系統進行溫度調節。在本發明基于的構思的擴展方案中，通道的通道壁平均壁厚-與流動截面的垂直方向相關-基本上處于3mm的數量級上。由調溫流體，例如冷卻空氣通流的通道沿蓄電池單池護套的側面延伸。蓄電池單池具有安全閥，這些安全閥是用于排氣的蓄電池套管的額定斷裂部位，直接通入通過蓄電池模塊的外殼延伸的排氣道內。
[0013]在基于本發明的思路一種具有優點的實施可能性中，由調溫流體通流的通道進入蓄電池單池保持架的側壁內。蓄電池保持架除了側壁外，還包括后壁和前壁，其中，側壁這樣通過蓄電池單池保持架分布，使其獲得一定數量容納蓄電池單池的蓄電池單池格。蓄電池單池保持架的側壁在此方面這樣構成，使這些側壁在其末端上各自具有凸起部，從垂直于側壁設置的前壁或后壁突出。凸起部一方面以顯著的程度簡化蓄電池單池保持架的制造和另一方面可以使調溫通道與排氣通道安全隔離。粘合縫或焊縫的產生以及后壁、前壁與各自側壁的擠壓在構成凸起部的情況下過程上明顯更加安全地進行，從而可以達到后壁、前壁和側壁的可靠接合以及排氣道和調溫流體通道由此可以實現的可靠密封。
[0014]蓄電池單池格在其各自對著蓄電池單池的面上具有可以作為薄膜或噴漆構成的絕緣表面。
[0015]依據本發明提出的蓄電池模塊包括至少一個與混合動力或電動汽車的乘客艙連接的風道。借助鼓風機從乘客艙將空氣輸送到在蓄電池模塊的單個蓄電池單池之間或通過蓄電池單池保持架的側壁延伸的通道內。為將調溫空氣通過通道吹過或吸過，鼓風機可以處于乘客艙內。風道內的流動阻力取決于其寬度。在3_數量級的平均間隙寬度時，出現最小壓力損耗的最佳氣流。鼓風機在流動方向上觀察也可以設置在蓄電池組的后面。蓄電池組的前面安裝濾清器；此外，存在從外部吸入調溫空氣，例如冷卻空氣的可能性。
[0016]本發明的優點
[0017]依據本發明提出的解決方案的特征在于該優點，即調溫流體，本案例中的冷卻空氣，為調節至少一個蓄電池模塊或多個蓄電池模塊的溫度，可以從混合動力汽車、電動汽車或燃料電池汽車的空調汽車內部提取，并這樣可以明顯節約成本。通過依據本發明提出的解決方案，確保蓄電池單池在排氣的情況下不與汽車的內部空間連接。按照依據本發明提出的解決方案，可以達到明顯提高溫度調節效率的目的，因為調溫流體從蓄電池單池的側面和不僅僅從其下面導過。這一點意味著，單個蓄電池單池的側面受到環流，這些側面一般情況下明顯大于蓄電池單池的底面，特別是大四倍以上。出于這一原因，在依據本發明提出的方案中，側面由冷卻空氣環流的蓄電池單池可以顯著降溫。在冷卻空氣方案中，需要考慮單位熱容量C水大于單位熱容量C空氣四倍以上(在室溫C水等于4.182KJ/(kg.K)，C空氣=
1.005KJ/ (kg.K) ο
[0018]通過依據本發明提出的解決方案，單個蓄電池單池通過通道相互熱連接。由此可以進行蓄電池單池的可靠的溫度檢測。此外，通過依據本發明提出的解決方案，可以避開在每個蓄電池單池上安裝溫度傳感器。通過優選由導熱性好的材料如鋁制成的風道，可以達到單個蓄電池單池之間的熱連接。
[0019]通道具有相當于雙曲余弦函數(cos h)的型材。由此可以獲得優選作為連續擠壓法制成的通道的基本上處于3mm數量級上的非常小的壁厚。根據所選擇的雙曲余弦函數，機械上可以達到對側向壓力非常高的強度，從而通道具有的型材在共同夾緊的狀態下具有非常高的強度并通過捆綁帶可以彼此相對夾緊。在約3_的平均氣隙寬度中，在輸送冷卻空氣流的鼓風機設計方面產生最佳的流動比。單個蓄電池單池也可以容納在某種程度上作為由風道組成的網格使用的蓄電池單池保持架內并由該保持架保持。通道對蓄電池單池護套采用熱穩定的分配密封件進行密