專利名稱：有冷卻系統(tǒng)的模件式電池系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括至少兩個電池模件的模件式電池系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由EP0065248A1已知這種有調(diào)溫裝置的電池單元的設(shè)計，其中在高溫電池內(nèi)設(shè)電 化學(xué)蓄電池。由DE19503085C2已知電池的另一種設(shè)計，它包括多個蓄電地和一個調(diào)溫裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是開發(fā)一種效率特別高和成本非常低的電池系統(tǒng)，其特 征在于其模塊化，以及可以用小的工作量和低廉的費用提供針對不同應(yīng)用和具有不同尺寸 的電池系統(tǒng)。上述技術(shù)問題通過按權(quán)利要求1所述的模件式電池系統(tǒng)、按權(quán)利要求15所述的電 池系統(tǒng)以及通過按權(quán)利要求18所述的用于給電池系統(tǒng)供給冷卻劑的方法得以解決。按照本發(fā)明一種優(yōu)選的實施形式，采用一種模件式電池系統(tǒng)，包括至少兩個電池 模件，其中每個電池模件有一個至少部分流過冷卻劑的冷卻體和一個電池。在這里，電池 在冷卻體旁安裝為，使電池與冷卻體之間建立導(dǎo)熱接觸。按這種實施形式除此之外還設(shè)置 一個包括冷卻劑導(dǎo)體的冷卻劑供給裝置，用于將冷卻劑分配給冷卻體或用于從冷卻體排出 冷卻劑，其中，冷卻劑導(dǎo)體有一些冷卻劑導(dǎo)體模件，它們互相連接和至少部分構(gòu)成冷卻劑導(dǎo) 體，以及其中，為了調(diào)整在冷卻劑供給裝置內(nèi)冷卻劑的流動長度，在冷卻劑導(dǎo)體內(nèi)設(shè)一個轉(zhuǎn) 向裝置，用于使冷卻劑在冷卻劑導(dǎo)體內(nèi)轉(zhuǎn)換流動方向，以及冷卻劑導(dǎo)體至少在一個縱向段 內(nèi)有兩個流動通道，冷卻劑在其中可以基本上沿反向流動。按一種優(yōu)選的實施形式，所述流動通道相同，亦即平行定向。按另一些可能的實 施形式，這些流動通道設(shè)置為彼此最大的方向交錯為45°、30°、20°、15°、10°、5°或 2。，其中通過相應(yīng)地設(shè)計和布置冷卻劑導(dǎo)體模件，仍可以恰當(dāng)?shù)卣{(diào)整冷卻劑的流動長度或 使之相同。按一種特別的實施形式，兩個流動通道在冷卻劑導(dǎo)體內(nèi)相鄰定位，因此可以說是 兩個毗鄰的冷卻通道。按一種特別的實施形式，按照本發(fā)明的電池系統(tǒng)作為冷卻劑導(dǎo)體有一個冷卻劑分 配器和一個冷卻劑收集器。按照本發(fā)明一種特別的實施形式，不僅冷卻劑分配器而且冷卻 劑收集器至少部分有兩個冷卻通道。按照本發(fā)明的一種實施形式，通過本發(fā)明應(yīng)能成本和結(jié)構(gòu)空間最優(yōu)化地實現(xiàn)一種 用液體冷卻的高壓蓄能器。為此目的，總系統(tǒng)由任意多個模件構(gòu)成，它們設(shè)計為等同件可以 經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)。為了優(yōu)化總蓄能器的功率輸出，冷卻電池模件所需的各冷卻劑流，對于所有的 模件應(yīng)盡可能保持相同。為了對所有模件達(dá)到這一點，用于每個模件流入和流出的導(dǎo)管長 度或隨之而來的壓力損失在總量上必須相等。從裝配和集成的觀點出發(fā)，直接并列地連接冷卻劑前行和冷卻劑回流是最佳的。當(dāng)然，在接連排列模件時存在的問題是，在蓄能器的冷 卻劑主接頭并列時，位于主接頭附近模件的導(dǎo)管長度與在后面的模件相比較短。由此當(dāng)然 在前面的那個模件內(nèi)造成較大的容積流量，從而使之更好地冷卻。為防止發(fā)生這種情況，可 以在與接頭相對置側(cè)導(dǎo)出回流，并在此后通過自己的通道重新在蓄能器另一側(cè)導(dǎo)向共同的 主接頭。然而這一方面需要附加的結(jié)構(gòu)空間，以及另一方面需要其他構(gòu)件，由此顯著提高這 種電池系統(tǒng)的成本。因此按照本發(fā)明一種實施形式，建議一種冷卻劑導(dǎo)體，它有多個，尤其 兩個集成的流動通道。冷卻劑首先至少部分在與輸入相對置的那一側(cè)，在導(dǎo)體的第一個尤 其內(nèi)部的或位于內(nèi)部的流動通道內(nèi)導(dǎo)入冷卻導(dǎo)體，以及在轉(zhuǎn)向后沿反方向分配給電池模件 的冷卻體。由此對于所有模件造成至少大體上相同的導(dǎo)管長度。與此同時，通過可插接的 冷卻劑導(dǎo)管模件，尤其通過按一種優(yōu)選實施形式所采用的恰當(dāng)?shù)墓芏?，存在可能性連續(xù)插 接或組合幾乎任意多個模件，由此并不需要提高結(jié)構(gòu)性費用或附加的構(gòu)件。按照本發(fā)明的一種實施形式，可以使用完全不同的冷卻介質(zhì)作為冷卻劑?？梢钥?慮氣態(tài)和/或液態(tài)冷卻劑。按一種特別的實施形式，冷卻劑涉及一種冷卻液，以及按一種特 別的實施形式，它含有至少一部分水和必要時含有化學(xué)添加物。按照本發(fā)明的一種實施形式，流動通道沿縱向至少具有具有變化的流動截面。因 此可以按已知的方式恰當(dāng)調(diào)整流動阻力。由此可以保證更均勻地流過冷卻體。按照本發(fā)明的一種特別的實施形式，冷卻劑導(dǎo)體的兩個流動通道彼此尤其直接相 鄰。按一種特別的實施形式，這兩個流動通道具有至少一個共同的密封面，或它們的密封面 至少部分分開。按照本發(fā)明的一種實施形式，冷卻劑導(dǎo)體的所述縱向段至少部分由冷卻劑導(dǎo)體的 其中一個冷卻劑導(dǎo)體模件構(gòu)成。按照本發(fā)明的一種實施形式，冷卻劑導(dǎo)體的所述縱向段至少由冷卻劑導(dǎo)體的兩個 冷卻劑導(dǎo)體模件構(gòu)成。按照本發(fā)明的一種特別的實施形式，為一個、兩個或三個電池模件配設(shè)一個冷卻 劑導(dǎo)體模件。按照本發(fā)明的一種實施形式，冷卻劑導(dǎo)體模件至少部分設(shè)計為空心段。按照本發(fā)明的一種實施形式，冷卻劑導(dǎo)體至少部分設(shè)計為細(xì)長的空心體，以及轉(zhuǎn) 向裝置設(shè)置為，它使冷卻劑流基本上回轉(zhuǎn)180°。按照本發(fā)明的一種實施形式，冷卻劑導(dǎo)體在所述縱向段內(nèi)橫向于縱向地具有至少 兩個基本上分離的空腔，它們構(gòu)成兩個流動通道。按定義，基本上分離的空腔是指這樣空 腔，即它們通過型材相應(yīng)的輪廓完全隔離，或如果在空腔之間存在一些孔的情況下，則在工 作時只有所輸送冷卻劑的很小部分，尤其小于通過流動通道輸送的冷卻劑量的10%，優(yōu)選 地小于5 %或2 %，可以流過這些孔。按照本發(fā)明的一種實施形式，冷卻劑導(dǎo)體在所述縱向段內(nèi)有至少一個通向兩個空 腔之一的側(cè)向孔。按照本發(fā)明的一種實施形式，至少冷卻體之一有一個流過冷卻劑的冷卻通道，以 及冷卻劑導(dǎo)體的側(cè)向孔與冷卻通道作用連接。按另一種可能的實施形式，冷卻體有多個冷 卻通道，它們分別按串聯(lián)或并聯(lián)通過冷卻劑分配器與冷卻劑供給裝置連接，尤其與冷卻劑 分配器內(nèi)的孔之一連接。
按照本發(fā)明的一種實施形式，冷卻劑導(dǎo)體在所述縱向段的橫截面內(nèi)，有第一型材 和至少部分處于第一型材內(nèi)部的第二型材，其中，兩個流動通道中的第一個流動通道由在 第二型材內(nèi)部的第一個流動截面構(gòu)成，以及兩個流動通道中的第二個流動通道由在第一與 第二型材之間的第二個流動截面構(gòu)成。按照本發(fā)明的一種實施形式，第二型材至少部分構(gòu)成冷卻劑導(dǎo)體的外輪廓。按照本發(fā)明的一種實施形式，第一和第二型材有基本上管狀的橫截面。按照本發(fā)明的一種實施形式，轉(zhuǎn)向裝置設(shè)計為冷卻劑導(dǎo)體的端段，其中，端段與冷 卻劑導(dǎo)體所述縱向段連接并將其密封地封閉。按照本發(fā)明的一種實施形式，冷卻劑導(dǎo)體在所述縱向段內(nèi)有一種外部基本上圓柱 形的具有第一直徑的型材。在這種情況下，第一流動通道由設(shè)在第一直徑內(nèi)部基本上圓柱 形的內(nèi)徑構(gòu)成。按一種特別的實施形式，所述內(nèi)徑由另一個型材構(gòu)成。按一種實施形式，第 二流動通道至少部分圍繞第一流動通道。按照本發(fā)明的一種實施形式，轉(zhuǎn)向裝置設(shè)計為冷卻劑導(dǎo)體的端段，其中，端段與冷 卻劑導(dǎo)體的外型材連接并將冷卻劑導(dǎo)體封閉。按照本發(fā)明的一種實施形式，冷卻劑導(dǎo)體整體式設(shè)計在所述縱向段內(nèi)。按照本發(fā)明的一種實施形式，冷卻劑導(dǎo)體設(shè)計為冷卻劑分配器，用于將來自冷卻 劑供給裝置，尤其冷卻劑儲箱或冷卻劑泵的冷卻劑分配給冷卻體。按本發(fā)明的一種實施形式，冷卻劑導(dǎo)體設(shè)計為冷卻劑收集器，用于將來自冷卻體 的冷卻劑向冷卻劑供給裝置、尤其冷卻劑儲箱或冷卻劑泵排出。按照本發(fā)明的一種實施形式，所述至少兩個電池模件包括連續(xù)排列的第一和第二 電池模件，其中，冷卻劑導(dǎo)體設(shè)計為第一冷卻劑導(dǎo)體，除此之外設(shè)第二冷卻劑導(dǎo)體，以及第 一冷卻劑導(dǎo)體布置在第一及第二電池模件的第一側(cè)，而第二冷卻劑導(dǎo)體布置在第一及第二 電池模件的第二側(cè)，尤其與第一側(cè)的對相置側(cè)。按照本發(fā)明的一種實施形式，在第一冷卻劑導(dǎo)體的背對第一和第二電池模件的那 一側(cè)布設(shè)至少另一個電池模件。按另一種實施形式，本發(fā)明的特征在于按權(quán)利要求15所述的電池模件。按照本發(fā)明的一種實施形式，冷卻劑分配器模件至少部分設(shè)計為空心段。按照本 發(fā)明的一種實施形式，冷卻劑分配器在所述縱向段內(nèi)橫向于冷卻劑分配器的縱向地具有至 少兩個基本上彼此隔離的空腔，以及冷卻劑分配器有至少一個通向所述至少兩個空腔之一 的側(cè)向孔，以及所述冷卻劑導(dǎo)體的側(cè)向孔與其中一個冷卻體的冷卻通道之一連接。按照本發(fā)明的一種實施形式，冷卻劑分配器至少部分設(shè)計為細(xì)長的空心體。按一 種實施形式，將轉(zhuǎn)向裝置布置為，它使冷卻劑流基本上回轉(zhuǎn)180°。按照本發(fā)明的一種實施形式，冷卻劑分配器在所述縱向段的橫剖面內(nèi)，具有第一 型材和至少部分處于第一型材內(nèi)部的第二型材，其中，所述至少兩個流動通道中的第一個 流動通道在第二型材的內(nèi)部構(gòu)成，以及所述至少兩個流動通道中的第二個流動通道在第一 與第二型材之間的空腔內(nèi)構(gòu)成，其中，第一和第二型材有一種基本上管狀的橫截面，以及第 二流動通道至少部分圍繞第一流動通通。按另一種實施形式，本發(fā)明的特征在于一種按權(quán)利要求18所述的方法。


下面借助作為舉例和不受其限制的示意圖描繪和說明本發(fā)明。其中圖1表示按照本發(fā)明的電池模件軸測圖；圖2與圖1 一樣，但沒有加蓋；圖3表示按圖2中A的側(cè)視圖；圖4表示按圖2中B的側(cè)視圖；圖5表示按圖3和圖4中V-V的縱剖面；圖6表示按照本發(fā)明的電池單元另一種可能的實施形式；圖7表示圖6的冷卻體的縱剖面；圖8表示由多個圖6所示的電池單元組成的電池系統(tǒng)；圖9表示電池單元可能的不同實施形式；圖10表示冷卻體的另一種設(shè)計；圖11表示按照本發(fā)明的電池系統(tǒng)的俯視圖；圖12表示部分按照本發(fā)明的電池系統(tǒng)的軸測圖，其中冷卻劑分配器用縱剖面表 示；圖13表示冷卻劑分配器第一個橫截面圖；圖14表示冷卻劑分配器第二個橫截面圖；圖15表示按圖13的視圖；圖16表示通過冷卻劑分配模件和端段剖開示出的縱剖面簡化圖；圖17表示通過冷卻劑分配模件和輸入的縱剖面簡化圖；圖18表示部分圖11所示的按照本發(fā)明電池系統(tǒng)的局部詳圖；以及圖19表示通過冷卻劑分配器模件剖開示出的縱剖面簡化圖。
具體實施例方式圖1中用附圖標(biāo)記1至6表示排成平行兩列的電池，電池1至3形成第一列以及 電池4至6構(gòu)成第二列。這些電池可以是任意結(jié)構(gòu)類型和化學(xué)工作方式的大功率電池。它 們例如是圓柱形，以及或達(dá)到電池的全長，或如圖示的實施例那樣由多個，尤其三個前后連 續(xù)排列的單個電池組成。但除了圓柱形電池外也可以考慮有正方形或棱形橫截面的電池。 對于電連接裝置和接頭不需要詳細(xì)說明，因為這些對于本發(fā)明并非關(guān)鍵。在兩列電池之間， 沿整個長度延伸一個以還要說明的方式流過冷卻劑的冷卻體8或支板。它是一種優(yōu)選地用 輕金屬或用另一種適用的材料制成的擠壓型材。通過擠壓制造冷卻體，可以實現(xiàn)用低的生 產(chǎn)成本制成一種具有復(fù)雜橫截面的兩側(cè)開口的空心體。如此制成并按電池單元的長度裁剪 成段的型材，在其兩個如此構(gòu)成的端面9、10用一個蓋或罩蓋11或12 (見圖5)封閉。罩蓋 11、12也可以設(shè)汁為，使它們尤其沿電池1至6縱向支持和/或固定電池1至6。這兩個罩蓋11、12被第一拉力元件13(例如長螺栓)固緊在一起。為此，蓋11、12 在邊緣制有孔18，以及在支板8的中央?yún)^(qū)內(nèi)制有孔19。所有電池1至6由第二或外部拉力 元件14，在這里是夾緊箍，壓靠在冷卻體8上并固定在一起。在第二或外部拉力元件14與 電池1至6背對支板8的輪廓之間分別安裝一個近似三角形的空心縱向型材15。由于兩側(cè) 大體上形成凹的圓柱面，所以它們分別支靠在兩個電池上。在前部罩蓋11內(nèi)制有另一些孔
716、17，用于連接冷卻循環(huán)，下孔(16)用于進(jìn)口以及上孔(17)用于出口。圖2表示取走前部罩蓋11后的同一個電池，所以向觀察者呈現(xiàn)了擠壓型材的端面 9并因而呈現(xiàn)了其橫截面。圖3被放大了以及看不到電池。圖3單獨表示擠壓型材的前端面9以及圖4單獨表示其后端面10。擠壓型材總體 用20表示的外壁構(gòu)成圓弧形凹槽21至26以用于安裝電池1至6，它們成對地背對背地并 且并列地排列。此外，外壁20構(gòu)成一個下部橫壁(28)和一個上部橫壁(29)。在凹槽到橫 壁28、29的過渡區(qū)中加工孔18用于其他的第一拉力元件。在此外壁20的內(nèi)部，通過不同的壁構(gòu)成一些沿縱向延伸的冷卻通道(44-53)。在 下部橫壁28與形成凹槽23、26的部分之間是第一管狀型材部分31，它涉及三個外壁部分， 在一定程度上形成一個內(nèi)切圓。在外壁20的上部橫壁29與形成凹槽21、24的部分之間， 設(shè)一個正是這種的第一管狀型材部分。在這里形成凹槽21、22、25和24的壁部分之間，在最寬處棱邊27所在的高度，設(shè) 計一個第二管狀型材部分33。星狀的中間壁37、38從它出發(fā)延伸到構(gòu)成凹槽的外壁部分。 以相同的方式，在凹槽22、23、25、26之間構(gòu)成一個具有中間壁35、36的第二管狀型材部分 32。隔壁39、40、41大體在擠壓型材的最窄位置。中間壁35-38和隔壁39_41形成彼此隔離的流動通道，按一種作為范例的實施形 式，在這些流動通道內(nèi)相鄰流動通道之間的流動方向是變換的。圖3按通常的方式表示流 動方向一個帶點的圓表示一個方向?qū)?zhǔn)觀察者眼睛的箭頭，一個帶叉的圓表示一個從觀 察者離去的箭頭。在表示后端面10的圖4中，與圖3中屬于同一個通道的流動方向符號反 向。以此方式構(gòu)成下列通道兩個朝后端面10方向通流的對稱的第一通道44 ；一個朝 前端面9方向通流的第二通道45 ；—個朝后端面10方向通流的第三通道46 ；兩個朝前端面 9方向通流的對稱的第四通道47 ；—個朝后端面10方向通流的第五通道48 ；—個朝前端面 9方向通流的第六通道49 ；兩個朝后端面10方向通流的對稱的第七通道50 ；—個朝前端面 9方向通流的對稱的第八通道51 ；—個朝后端面10方向通流的第九通道52 ；以及兩個朝前 端面9方向通流的對稱的第十通道53。為了在端面改變流動方向，可以在罩蓋11、12內(nèi)側(cè)銑削相應(yīng)的迂回通道。但按照 本發(fā)明它們由擠壓型材8的中間壁和隔壁從端面9、10出發(fā)的切口制成。因為所有這些切 口從兩個端面9、10之一出發(fā)，所以它們可以用低的加工費用加工出來，例如通過銑削。圖3中從前端面9出發(fā)的切口采用以下的附圖標(biāo)記在管狀型材部分31中的切口 60，用于進(jìn)口 16與第一通道44連接；在隔壁39中的切口 63，用于第二通道45與第三通道 46連接；在中間壁35中的切口 65，用于兩個第四通道47與第五通道48連接；在中間壁37 中的切口 67，用于第六通道49與兩個第七通道50連接；在隔壁41中的切口 69，用于第八 通道51與第九通道52連接；切口 72，用于兩個第十通道53與出口 17連接。取代切口 60、 62、70、71，管狀的壁部分31、34可以沿縱向后移。圖4表示后端面10內(nèi)的切口 切口 61和62，用于兩個第一通道44與第二通道45 連接；中間壁35中的切口 64，用于第三通道與兩個第四通道47連接；隔壁40中的切口 66， 用于第五通道48與第六通道49連接；中間壁38中的切口 68，用于第七通道50與第八通 道51連接；在管狀型材部分34中的切口 70和71，用于第九通道52與兩個第十通道53連接。通過第一管狀型材部分31、34中的切口造成一種特殊性，這可以借助圖5說明。由圖5可以看出，與冷卻劑進(jìn)口 16連接的第一管狀型材部分31在前蓋1附近和 在后罩蓋12附近分別含有一個塞子75、76。這些塞子75、76將在一側(cè)的進(jìn)口腔78以及在 另一側(cè)的通道腔79與一個處于兩個塞子75、76之間不能通流的封閉腔77隔開。因此，通 過進(jìn)口 16進(jìn)入的冷卻液流入進(jìn)口腔78內(nèi)，從這里通過切口 60 (見圖3)流入兩個第一通道 44，在圖5中它們在圖紙平面前和后，在圖3中處于第一管狀型材部分的兩側(cè)。在第一通道 44的另一端，冷卻劑通過切口 61進(jìn)入通道腔79中，并從這里經(jīng)切口 62進(jìn)入第二通道45。 然后，冷卻劑在前端面9通過切口 63流入第三通道46，以此類推。類似地，在第一管狀型材部分34中的流動只是沿相反的方向朝出口 17進(jìn)行。這只是一種實施例。與之不同，在本發(fā)明的框架內(nèi)電池也可以多于兩列和/或彼 此錯開排列，以及支板相應(yīng)地是不同的形狀。此時在恰當(dāng)設(shè)置內(nèi)壁的情況下也可以做到，使 相鄰?fù)ǖ纼?nèi)的流動方向彼此相反。由此達(dá)到在最簡單和最便宜地制造的同時支板表面均勻 的溫度分布。圖6表示按照本發(fā)明的模件式電池單元80另一種可能的實施形式。在這里，多個 電池81、82、83、84排列布設(shè)在冷卻體85旁。這些電池粘結(jié)或壓靠在冷卻體85上，或以其 他方式置于與冷卻體接觸，所以可以從電池向冷卻體85排出工作時產(chǎn)生的熱量。如圖6所 示，多個電池81、82、83沿冷卻體85的縱側(cè)連續(xù)排列在冷卻體旁。這尤其在下述情況下是 有利的冷卻體例如用擠壓型材成形以及其長度可以與能提供使用的結(jié)構(gòu)空間相適應(yīng)。所 述擠壓型材因而可以按必要的長度裁剪。由于大多僅能提供按標(biāo)準(zhǔn)尺寸的電池，所以將多 個較短的電池連續(xù)排列，以便最大可能地利用冷卻體的全長或可供使用的結(jié)構(gòu)空間。圖7表示沿中心面通過冷卻體85剖開示出的垂直縱剖面。圖中可見設(shè)計在冷卻體 85內(nèi)的通道86、87。此外在圖7中用通道86、87內(nèi)相應(yīng)的箭頭88、89示意性地表示出了冷 卻劑的流動方向。在這里可以看出，在第一個上部區(qū)內(nèi)經(jīng)過罩蓋91上的進(jìn)口 90a輸入的冷 卻劑，在其經(jīng)冷卻體85的通道86、87在冷卻體85的另一相對置側(cè)被導(dǎo)入第二罩蓋94隔開 的分配腔93中之前，在罩蓋91中一個隔開的分配腔92內(nèi)進(jìn)行分配。接著。冷卻劑仍在所 述相對置側(cè)從分配腔93導(dǎo)入罩蓋91的收集腔或分配腔94內(nèi)。冷卻劑從該收集腔94經(jīng)由 一個設(shè)在罩蓋91內(nèi)或上的出口 90b從電池單元排出。因此，冷卻體有一種垂直的二等分， 由此在第一個上部區(qū)內(nèi)冷卻劑從第一側(cè)流向第二側(cè)，而在第二個下部區(qū)內(nèi)冷卻劑從第二側(cè) 流回第一側(cè)。圖8表示多個模件式電池單元95、96、97組合成一個電池系統(tǒng)。為此目的，進(jìn)口和 出口 98通過恰當(dāng)?shù)姆峙錀l98、99互相連接，它們優(yōu)選地具有集成的密封裝置，例如0型密 封圈。如圖8所示，上部分配條98規(guī)定用于連接進(jìn)口以及下部分配條99規(guī)定用于連接出 口。按另一種實施形式，進(jìn)口和出口的位置當(dāng)然可以互換。優(yōu)選地，每個電池單元已經(jīng)有部 分分配條98、99，因此，如圖6中示意表示的那樣，在其罩蓋85上配備有第一和第二分配條 元件100、101，因此這些分配條可以基本上通過電池單元分配條元件的插接構(gòu)成。模件式電池單元按照本發(fā)明設(shè)計的一個突出的優(yōu)點是，它易于與可供使用的結(jié)構(gòu) 空間相適應(yīng)。因為冷卻體通常由擠壓型材制成，所以它可以裁剪成或調(diào)整為幾乎任意的長 度。因此根據(jù)結(jié)構(gòu)空間可以制成任意長的電池單元102、103，如圖9中簡化表示的那樣。根
9據(jù)冷卻體的長度使用恰當(dāng)?shù)碾姵鼗蚨鄠€電池連續(xù)排列，為的是盡可能充分利用冷卻體的全 長。為此在圖9上部表示電池單元的第一種設(shè)計，其中在冷卻體旁連續(xù)排列三列電池，而在 下部表示第二種設(shè)計中，在冷卻體旁連續(xù)排列四列垂直布置的電池?？梢钥闯觯@兩種實施 形式盡管其長度以及它們冷卻體的長度不同，然而冷卻體的型材是一致的，尤其用單一品 種的擠壓型材制成。在這兩種實施形式中所使用的電池也沒有區(qū)別。按照本發(fā)明另一種優(yōu)選的實施形式，電池單元連續(xù)排列，以及必要時一側(cè)與它們 的進(jìn)口以及另一側(cè)與它們的出口連接。以此方式可以實現(xiàn)有相應(yīng)的大功率的大型電池系 統(tǒng)。圖10示意表示冷卻體104另一種可能的設(shè)計。類似于圖7，在這里同樣表示冷卻 體一種可能的實施形式的垂直縱剖面。這種設(shè)計與表示的其他實施例的區(qū)別在于，進(jìn)口 105 設(shè)在第一罩蓋106內(nèi)或其上，以及出口 107設(shè)在相對置的第二罩蓋108內(nèi)或其上。由圖10 還可以看出，用箭頭109示意表示其流動方向的冷卻劑，在基本上平行的通道110內(nèi)沿相同 的方向流動通過冷卻體104。所述的分配或收集腔111、112處于罩蓋106、108內(nèi)，以便在一 側(cè)將冷卻劑從進(jìn)口 105分配給各通道110，或在相對置側(cè)從通道110向出口 107方向集中。圖11表示包括六個電池模件114、115、116、117、118、119的模件式電池系統(tǒng)113。 如借助電池模件114舉例表示的那樣，電池模件114有一個冷卻體120，它被冷卻劑121沿 冷卻通道(未表示)流過。有關(guān)冷卻通道可參見對圖3-10作為舉例的說明。在冷卻體120 旁安裝一定數(shù)量的電池122(為了視圖清晰起見在圖11中只表示了一部分)，其中在圖示的 情況下在冷卻體120兩側(cè)的每一側(cè)分別排列六個電池。由圖11可以看出，電池模件114、 115、116、117、118、119分兩列連續(xù)排列。電池122如圖11所示沿觀察者的視線方向定向。 由圖11還可看出，在電池模件的兩列之間設(shè)冷卻劑分配器123。冷卻劑125通過輸入模件 124供給冷卻劑分配器123。冷卻劑供給裝置，尤其冷卻劑泵和/或冷卻劑儲箱(未表示) 的連接，可例如通過輸入模件124實現(xiàn)。圖12表示按照本發(fā)明的冷卻劑分配器123 —種可能的實施形式的縱剖面。按圖12 的視圖并結(jié)合圖13和圖14，在冷卻劑分配器123的橫截面內(nèi)可以看出，冷卻劑分配器123 有兩個流動通道126、127。在圖11至圖19中用方向箭頭121表示冷卻劑一種優(yōu)選的流動 方向。第一流動通道126由第一管狀導(dǎo)管128構(gòu)成，它至少部分被第二管狀導(dǎo)管129圍繞， 在其內(nèi)部構(gòu)成第二流動通道127。如圖13-15所示，冷卻劑分配器123有一個基本上圓柱形 的外直徑130或一個第一管狀型材用于構(gòu)成第二流動通道127，以及有一個基本上圓柱形 的內(nèi)直徑131或一個第二管狀型材用于構(gòu)成第一流動通道126。在這里，第二流動通道127 至少部分圍繞第一流動通道126。由圖13可以清楚看出，冷卻劑導(dǎo)體，在本例中為冷卻劑分配器，在橫截面內(nèi)有兩 個隔離的空腔，它們構(gòu)或相應(yīng)的流動通道。此外在圖14中表示出，外部空腔或第二流動通 道在一個或多個冷卻體的連接區(qū)內(nèi)有至少一個，在圖示舉例的情況下有兩個孔135，冷卻劑 分配器可以通過它們給一個或多個冷卻體供應(yīng)冷卻劑。為了供給冷卻劑，必要時還在冷卻 劑分配器的孔與冷卻體冷卻通道之間設(shè)置恰當(dāng)?shù)倪B接段。在輸入的區(qū)域124內(nèi)，冷卻劑121 首先引入第一流動通道126中，并在其中一直導(dǎo)向冷卻劑分配器123的前端132。冷卻劑 121的路徑在圖1中通過冷卻劑分配器123內(nèi)用虛線畫的箭頭121簡化和舉例表示。冷卻 劑分配器123有一個帶轉(zhuǎn)向裝置134的端段133，因此冷卻劑的流動方向基本上可以改變180°。圖12和圖16中借助兩種不同的實施形式舉例表示所述的轉(zhuǎn)向。按一種特別的實施形式，轉(zhuǎn)向裝置134有一個至少部分修圓，尤其至少部分球形 的表面，冷卻劑的流動方向可通過它恰當(dāng)改變。通過相應(yīng)地修圓和與此相關(guān)的導(dǎo)向，在冷卻 劑轉(zhuǎn)向時可防止形成高的滯止壓力。通過轉(zhuǎn)向裝置134不僅可以轉(zhuǎn)換冷卻劑的流動方向， 而且也可以將冷卻劑導(dǎo)入第二流動通道127中。冷卻劑121在第二流動通道127內(nèi)按順序 朝輸入的方向回流。當(dāng)然，第二流動通道朝輸入的方向是封閉的，所以冷卻劑可以經(jīng)由在第 二流動通道內(nèi)或在構(gòu)成第二流動通道127的第二管狀導(dǎo)管內(nèi)恰當(dāng)?shù)膫?cè)向孔135流入冷卻 體120內(nèi)，尤其流入冷卻體120的冷卻通道中，為的是保證在那里進(jìn)行冷卻。在流過冷卻體 120之后，冷卻劑通過同樣設(shè)計為管狀的冷卻劑收集器136重新從電池模件導(dǎo)出，并例如引 入冷卻劑供給裝置，尤其冷卻劑儲箱和/或冷卻劑泵。為此，如圖19所示，冷卻劑收集器136同樣有一個或多個側(cè)向孔144，冷卻劑可以 通過它們從冷卻體123，尤其從冷卻體123的冷卻通道，流入冷卻劑收集器136內(nèi)。如圖18 示意表示的那樣，電池系統(tǒng)圖示的這種可能的實施形式其特征尤其在于其模塊化。通過將 電池模件114、115、116、117、118、119接連排列，可以建造任意復(fù)合的電池系統(tǒng)。電池系統(tǒng) 的模塊化還表現(xiàn)在冷卻系統(tǒng)的模塊化方面。由圖18可以看出，冷卻劑導(dǎo)體，亦即冷卻劑收 集器和/或冷卻劑分配器，分別有一些冷卻劑導(dǎo)體模件，它們通過組合構(gòu)成可投入工作的 冷卻劑導(dǎo)體。為此，在冷卻劑分配器123中設(shè)置一個個冷卻劑分配器模件137、138，它們按 選擇已經(jīng)構(gòu)成部分電池模件和/或與電池模件和/或冷卻體連接，如圖18中用電池模件 115和冷卻劑分配器模件138舉例表示的那樣。按另一種實施形式，冷卻劑分配器模件作 為附加的或可單獨裝配的部分，與電池模件，尤其與電池模件的冷卻體連接。在圖18中用 電池模件114和冷卻劑分配器模件137舉例表示第二種情況。冷卻劑分配器模件137、138 分別在兩端有連接面139，必要時可以在這里設(shè)置另一個冷卻劑分配器模件(通過其連接 面)、一個端段133、一個輸入模件124或另一個連接件。按一種優(yōu)選的實施形式，冷卻劑收 集器136與冷卻劑分配器123相同是模塊化的。因此冷卻劑收集器模件140同樣有適用的 連接面141，在這里可以設(shè)置其他冷卻劑收集器模件、端段142或排出模件143，用于將冷卻 劑從冷卻劑收集器136排放給尤其冷卻劑供給裝置，優(yōu)選地冷卻劑儲箱和/或冷卻劑泵。在 圖19中用縱剖面表示一個作為舉例的冷卻劑收集器模件140，它按一種特別的實施形式有 至少一個側(cè)向孔144，冷卻劑可通過它從電池模件114，尤其從冷卻體120，流入冷卻劑收集 器136中，以及從可以從這里排出。按圖11至19作為舉例表示的實施形式，冷卻劑分配器123配備有兩個流動通道， 它們可以使冷卻劑沿相反或近似相反的方向至少流入冷卻劑導(dǎo)體的一個部分區(qū)或縱向段 內(nèi)。當(dāng)然也可以按另一種可能的實施形式，為冷卻劑分配器、冷卻劑收集器或兩個冷卻劑導(dǎo) 體至少部分相應(yīng)地配備有兩個或多于兩個流動通道。按照本發(fā)明的一種實施形式試圖將輸 入124與排出模件143之間冷卻劑的流動長度，通過不同的電池模件，尤其通過不同的冷卻 體使之相同。通過這種方案可以達(dá)到，冷卻劑121通過電池模件每一個冷卻體的流動路徑 有至少近似相同的長度。這一點尤其在電池系統(tǒng)的同一側(cè)輸入和排出時是重要的，因為要 不然定位在輸入和排出附近的電池模件對于冷卻劑而言意味著是一個很短的流動路徑并 因而優(yōu)先冷卻。而定位在離輸入和排出比較遠(yuǎn)的電池模件則較差和可能沒有充分冷卻。按照本發(fā)明的一種特別的實施形式，采用一種包括至少兩列電池模件的
11Rohr-in-Rohr (管中管)系統(tǒng)，其中可以連續(xù)插接任意多個模件。冷卻劑首先在與輸入相對 置的一側(cè)被導(dǎo)入一個在內(nèi)部的管內(nèi)，在回轉(zhuǎn)為反方向后分配給電池模件。由此對于所有的 電池模件或冷卻體造成相同的導(dǎo)管長度。與此同時，通過插入式的冷卻導(dǎo)體管段，可以連續(xù) 插接任意多個模件，無需附加的構(gòu)件。
權(quán)利要求
一種模件式電池系統(tǒng)，包括至少兩個電池模件，其中每個電池模件具有至少部分流過冷卻劑的冷卻體和電池，其中，電池在冷卻體旁安裝為，使電池與冷卻體之間建立導(dǎo)熱接觸，以及設(shè)置一個包括冷卻劑導(dǎo)體的冷卻劑供給裝置，用于將冷卻劑分配給冷卻體或用于從冷卻體排出冷卻劑，其中，冷卻劑導(dǎo)體具有一些冷卻劑導(dǎo)體模件，它們可以互相連接和至少部分構(gòu)成冷卻劑導(dǎo)體，以及其中，為了調(diào)整在冷卻劑供給裝置內(nèi)冷卻劑的流動長度，在冷卻劑導(dǎo)體內(nèi)布設(shè)轉(zhuǎn)向裝置，用于使冷卻劑在冷卻劑導(dǎo)體內(nèi)轉(zhuǎn)換流動方向，以及冷卻劑導(dǎo)體至少在一個縱向段內(nèi)具有兩個流動通道，冷卻劑在其中可以基本上沿反向流動。
2.按照權(quán)利要求1所述的模件式電池系統(tǒng)，其特征為，冷卻劑導(dǎo)體的所述縱向段至少 由冷卻劑導(dǎo)體的兩個冷卻劑導(dǎo)體模件構(gòu)成。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的模件式電池系統(tǒng)，其特征為，冷卻劑導(dǎo)體模件至少部分設(shè) 計為空心段，冷卻劑導(dǎo)體至少部分設(shè)計為細(xì)長的空心體，以及轉(zhuǎn)向裝置設(shè)置為，它使冷卻劑 流基本上回轉(zhuǎn)180°。
4.按照權(quán)利要求1至3之一所述的模件式電池系統(tǒng)，其特征為，冷卻劑導(dǎo)體在所述縱向 段內(nèi)橫向于縱向地具有兩個基本上分開的空腔，它們至少部分構(gòu)成兩個流動通道。
5.按照權(quán)利要求4所述的模件式電池系統(tǒng)，其特征為，冷卻劑導(dǎo)體在所述縱向段內(nèi)具 有通向所述至少兩個空腔之一的側(cè)向孔。
6.按照權(quán)利要求5所述的模件式電池系統(tǒng)，其特征為，所述冷卻體之一具有流過冷卻 劑的冷卻通道，以及冷卻劑導(dǎo)體的側(cè)向孔與該冷卻通道作用連接。
7.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的模件式電池系統(tǒng)，其特征為，冷卻劑導(dǎo)體在所述縱 向段的橫截面內(nèi)，有第一型材和至少部分處于第一型材內(nèi)部的第二型材，其中，兩個流動通 道中的第一個流動通道由在第二型材內(nèi)部的第一個流動截面構(gòu)成，以及兩個流動通道中的 第二個流動通道由在第一與第二型材之間的第二個流動截面構(gòu)成。
8.按照權(quán)利要求7所述的模件式電池系統(tǒng)，其特征為，第二型材至少部分構(gòu)成冷卻劑 導(dǎo)體的外輪廓。
9.按照權(quán)利要求7或8所述的模件式電池系統(tǒng)，其特征為，所述第一和第二型材具有基 本上管狀的橫截面。
10.按照權(quán)利要求1至9之一所述的模件式電池系統(tǒng)，其特征為，轉(zhuǎn)向裝置設(shè)計為冷卻 劑導(dǎo)體的端段，其中，端段與冷卻劑導(dǎo)體所述縱向段連接并將其密封地封閉。
11.按照權(quán)利要求1至10之一所述的模件式電池系統(tǒng)，其特征為，冷卻劑導(dǎo)體設(shè)計為冷 卻劑分配器，用于將來自冷卻劑供給裝置，尤其冷卻劑儲箱或冷卻劑泵的冷卻劑分配給冷 卻體。
12.按照權(quán)利要求1至10之一所述的模件式電池系統(tǒng)，其特征為，冷卻劑導(dǎo)體設(shè)計為冷 卻劑收集器，用于將來自冷卻體的冷卻劑向冷卻劑供給裝置、尤其冷卻劑儲箱或冷卻劑泵 排出。
13.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的模件式電池系統(tǒng)，其特征為，所述至少兩個電池模 件包括連續(xù)排列的第一和第二電池模件，其中，冷卻劑導(dǎo)體設(shè)計為第一冷卻劑導(dǎo)體，除此之 外設(shè)有第二冷卻劑導(dǎo)體，以及第一冷卻劑導(dǎo)體布置在第一及第二電池模件的第一側(cè)，而第 二冷卻劑導(dǎo)體布置在第一及第二電池模件的第二側(cè)。
14.按照權(quán)利要求13所述的模件式電池系統(tǒng)，其特征為，在第一冷卻劑導(dǎo)體的背對第一和第二電池模件的那一側(cè)布設(shè)至少另一個電池模件。
15.一種電池系統(tǒng)，包括至少兩個連續(xù)排列的電池模件，其中每個電池模件具有至少部 分在冷卻通道內(nèi)流過冷卻劑的冷卻體和安裝為與冷卻體導(dǎo)熱接觸的電池，以及設(shè)置一個包 括冷卻劑導(dǎo)體的冷卻劑供給裝置，用于將來自冷卻劑供給裝置，尤其冷卻劑儲箱或冷卻劑 泵的冷卻劑分配給冷卻體，以及設(shè)置一個冷卻劑收集器，用于將來自冷卻體的冷卻劑向冷 卻劑供給裝置、尤其冷卻劑儲箱或冷卻劑泵排出，其中，冷卻劑分配器由為冷卻體配設(shè)的冷 卻劑分配器模件構(gòu)成，以及冷卻劑收集器由為冷卻體配設(shè)的冷卻劑收集器模件構(gòu)成，以及 在冷卻劑分配器內(nèi)布設(shè)轉(zhuǎn)向裝置，用于使冷卻劑在冷卻劑分配器內(nèi)轉(zhuǎn)換流動方向，除此之 外冷卻劑分配器還至少在一個縱向段內(nèi)有兩個流動通道，冷卻劑在其中可以基本上沿反向 輸送，其中，冷卻劑分配器布置在冷卻體的第一側(cè)以及冷卻劑收集器布置在冷卻體的第二 側(cè)。
16.按照權(quán)利要求15所述的電池系統(tǒng)，其特征為，冷卻劑分配器在所述縱向段內(nèi)橫向 于冷卻劑分配器的縱向地具有至少兩個基本上彼此隔離的空腔，以及冷卻劑分配器有至少 一個通向所述兩個空腔之一的側(cè)向孔，以及所述冷卻劑導(dǎo)體的側(cè)向孔與其中一個冷卻體的 冷卻通道之一連接，除此之外將轉(zhuǎn)向裝置布置為，它使冷卻劑流基本上回轉(zhuǎn)180°。
17.按照權(quán)利要求15或16之一所述的電池系統(tǒng)，其特征為，冷卻劑分配器在所述縱向 段的橫剖面內(nèi)，有第一型材和至少部分處于第一型材內(nèi)部的第二型材，其中，所述至少兩個 流動通道中的第一個流動通道在第二型材的內(nèi)部構(gòu)成，以及所述至少兩個流動通道中的第 二個流動通道在第一與第二型材之間的空腔內(nèi)構(gòu)成，其中，第一和第二型材有一種基本上 管狀的橫截面，以及第二流動通道至少部分圍繞第一流動通通。
18.一種用于給包括多個連續(xù)排列的電池模件的電池系統(tǒng)供給冷卻劑的方法，其中， 電池模件分別有一個設(shè)計有冷卻通道的冷卻體和一個安裝為與冷卻體導(dǎo)熱接觸的電池，其 中冷卻劑流過冷卻通道，以及設(shè)置一個包括冷卻劑分配器的冷卻劑供給裝置，其中冷卻劑 分配器設(shè)計用于將來自冷卻劑供給裝置、尤其冷卻劑儲箱或冷卻劑泵的冷卻劑分配給冷卻 體，以及除此之外還設(shè)置一個冷卻劑收集器，用于將來自冷卻體的冷卻劑向冷卻劑供給裝 置、尤其冷卻劑儲箱或冷卻劑泵排出，其中，冷卻劑分配器至少部分由冷卻劑分配器模件構(gòu) 成，以及冷卻劑收集器至少部分由冷卻劑收集器模件構(gòu)成，以及冷卻劑分配器為調(diào)整通過 冷卻劑供給裝置的流動長度至少在一個縱向段內(nèi)具有第一和第二流動通道以及具有轉(zhuǎn)向 裝置和在第二流動通道內(nèi)有一些側(cè)向孔，以及，在冷卻劑通過側(cè)向孔供給冷卻體之前，冷卻 劑第一步流動通過第一流動通道，第二步通過轉(zhuǎn)向裝置基本上回轉(zhuǎn)180°，以及第三步流動 通過第二流動通道。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種模件式電池系統(tǒng)，包括至少兩個電池模件(114、115)，其中每個電池模件具有至少部分流過冷卻劑(121)的冷卻體(120)和電池(122)，其中。電池(122)在冷卻體(120)旁安裝為，使電池與冷卻體之間建立導(dǎo)熱接觸，以及設(shè)置一個包括冷卻劑導(dǎo)體(123)的冷卻劑供給裝置，用于將冷卻劑分配給冷卻體(120)或用于從冷卻體排出冷卻劑，其中，冷卻劑導(dǎo)體有一些冷卻劑導(dǎo)體模件，它們可以互相連接和至少部分構(gòu)成冷卻劑導(dǎo)體，以及其中，為了調(diào)整在冷卻劑供給裝置內(nèi)冷卻劑的流動長度，在冷卻劑導(dǎo)體內(nèi)布設(shè)轉(zhuǎn)向裝置(134)，用于使冷卻劑在冷卻劑導(dǎo)體內(nèi)轉(zhuǎn)換流動方向，以及冷卻劑導(dǎo)體至少在一個縱向段內(nèi)有兩個流動通道(126、127)，冷卻劑在其中可以基本上沿反向流動。
文檔編號F28F27/02GK101971389SQ200980109000
公開日2011年2月9日 申請日期2009年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月14日
發(fā)明者岡特·梅爾, 馬丁·米凱利奇 申請人:馬格納斯泰爾汽車技術(shù)兩合公司