配備有帕爾貼單體的蓄電池模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及蓄電池模塊(30)，該蓄電池模塊包括：-一個儲存殼體(40)，-容納在所述儲存殼體內(nèi)部的至少一個蓄電池單體(50)，-至少一個帕爾貼單體(70)，該帕爾貼單體的一個第一面(71)經(jīng)由一個熱傳導(dǎo)構(gòu)件與所述蓄電池單體直接地或間接地接觸，并且該帕爾貼單體的一個第二面(72)經(jīng)由一個熱傳導(dǎo)構(gòu)件與該儲存殼體的外部直接地或間接地接觸，以及-用于控制所述帕爾貼單體的一個單元(90)。根據(jù)本發(fā)明，所述帕爾貼單體與所述控制單元是由所述蓄電池單體供電的。
【專利說明】配備有帕爾貼單體的蓄電池模塊
[0001]發(fā)明的

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明總體上涉及蓄電池。
[0003]更具體地說，本發(fā)明涉及一種蓄電池模塊，該蓄電池模塊包括:
[0004]-一個儲存殼體，
[0005]-容納在所述儲存殼體中的至少一個蓄電池單體，
[0006]-至少一個帕爾貼(Peltier)單體，其第一面經(jīng)由一個熱傳導(dǎo)元件與所述蓄電池單體直接地或間接地接觸，并且其第二面經(jīng)由一個熱傳導(dǎo)元件與該儲存殼體的外側(cè)直接地或間接地接觸，以及
[0007]-用于控制所述帕爾貼單體的一個控制單元。
[0008]本發(fā)明還涉及一種包括至少兩個以上提及的、容納在一個保護(hù)性殼體中的蓄電池模塊的蓄電池組。
[0009]本發(fā)明能以特別有利的方式應(yīng)用于電動推進(jìn)的機(jī)動車輛的蓄電池組的生產(chǎn)。
現(xiàn)有技術(shù)
[0010]電動推進(jìn)的機(jī)動車輛通常配備有一臺由蓄電池組供電的電動機(jī)。常規(guī)地，此類型的蓄電池組容納多個蓄電池模塊，每個蓄電池模塊包括多個小的蓄電池單體。
[0011]蓄電池單體的數(shù)量被計算成使得該電動機(jī)可以產(chǎn)生足夠的轉(zhuǎn)矩和動力以便在預(yù)定的時間周期上推進(jìn)該車輛。
[0012]當(dāng)蓄電池組對電動機(jī)供電時，由這些蓄電池單體產(chǎn)生的能量中的大部分能量以熱量形式被釋放。于是，必須冷卻這些蓄電池單體，其方式為使得這些蓄電池單體的溫度決不超過一個閾值(這個閾值約為60攝氏度)，超過這個閾值則這些蓄電池單體將處于提前老化或者甚至不可逆損壞的危險。
[0013]為此目的，從文件WO 2010/083983中已知一種被安排成在有限的和限定的空間中容納和冷卻多個蓄電池單體的蓄電池模塊。
[0014]在這個文件中，這些蓄電池單體是通過一種特別緊湊的方式來堆疊在另一個的頂部上并且被容納在一個密封的儲存殼體中。
[0015]在這個儲存殼體中還容納一個帕爾貼單體(一種電動熱泵)，從而，當(dāng)這個帕爾貼單體被供電時，該帕爾貼單體通過傳導(dǎo)能夠使這些蓄電池單體發(fā)出的熱量向外排放。
[0016]在這個儲存殼體中還容納了帕爾貼單體的控制單元。
[0017]對每個蓄電池模塊的帕爾貼單體供電于是就在該蓄電池組上需要一個特殊連接器，從而可以由機(jī)動車輛的附屬電池(通常是鉛酸蓄電池)來對這些帕爾貼單體供電。
[0018]然而，這種連接器制作昂貴并且需要對機(jī)動車輛的線束布置進(jìn)行相應(yīng)地設(shè)計。還使更換機(jī)動車輛的蓄電池組的操作變得復(fù)雜。
[0019]本發(fā)明的目的
[0020]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明提出了如在引言中定義的一種蓄電池模塊，其中，所述帕爾貼單體和所述控制單元是由所述蓄電池單體供電的。
[0021]因此，由于本發(fā)明，這些蓄電池模塊就能量而言是獨(dú)立的，并且無需在蓄電池組上提供專用的連接系統(tǒng)來對這些帕爾貼單體供電。
[0022]因此對機(jī)動車輛上的蓄電池組進(jìn)行更換的操作是方便的，這是因為有待被斷開以及之后被重新連接的電源接頭的數(shù)量較少。
[0023]此外，如以下描述的，根據(jù)本發(fā)明的蓄電池模塊能與其他蓄電池模塊相關(guān)聯(lián)并且能夠提供散逸性負(fù)載平衡的功能而沒有能量損失，散逸的能量被用于冷卻或加熱其他蓄電池模塊。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的蓄電池模塊的其他有利的和非限制性的特征如下:
[0025]-所述控制單元被容納在該儲存殼體的內(nèi)部；
[0026]-所述帕爾貼單體被整合在該儲存殼體中使得所述帕爾貼單體的第二面顯露于該儲存殼體的外側(cè)上；
[0027]-該儲存殼體具有界定該帕爾貼單體的一個絕緣壁；
[0028]-至少兩個蓄電池單體被容納在所述儲存殼體中，提供一個熱傳導(dǎo)元件并且該熱傳導(dǎo)元件是被置于所述兩個蓄電池單體與該帕爾貼單體的第一面之間。
[0029]本發(fā)明還提出了如在引言中定義的一種蓄電池組，該蓄電池組包括一個保護(hù)性殼體以及如以上提及的至少兩個蓄電池模塊，該至少兩個蓄電池模塊被容納在所述保護(hù)性殼體中，其方式為使得該至少兩個蓄電池模塊的帕爾貼單體經(jīng)由一個熱傳導(dǎo)元件與該保護(hù)性殼體直接地或間接地接觸。
[0030]這種蓄電池組的其他有利的和非限制性的特征如下:
[0031]-所述保護(hù)性殼體包括一個托盤，牢牢密封該托盤的一個蓋件，以及連接到所述蓄電池模塊上的一個電源接頭；
[0032]-該托盤是由熱傳導(dǎo)材料一件式制成；
[0033]-該托盤具有促使熱交換的多個鰭片；
[0034]-至少一個流體循環(huán)通道經(jīng)過該托盤；
[0035]-該托盤結(jié)合至少兩個插入件，該至少兩個插入件具有的熱傳導(dǎo)率嚴(yán)格地大于該托盤的其余部分的熱傳導(dǎo)率，這些被對應(yīng)定位的插入件與每個蓄電池模塊的帕爾貼單體的第二面接觸；并且
[0036]-這些蓄電池模塊的控制單元包括用于檢測這兩個蓄電池模塊之間的電量差的裝置，以及被適配成通過使用這個電量最多的蓄電池模塊的蓄電池單體來將電流提供到這個電量最少的蓄電池模塊的帕爾貼單體上。
[0037]示例性實(shí)施方案的詳細(xì)說明
[0038]參照通過非限定實(shí)例提供的附圖的以下說明將使本發(fā)明的特征和應(yīng)用變得清楚。
[0039]在這些附圖中:
[0040]-圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個蓄電池模塊的示意性截面視圖；
[0041]-圖2是圖1的區(qū)域II的細(xì)節(jié)視圖；并且
[0042]-圖3至圖6是采用圖1中所示類型蓄電池模塊的一個蓄電池組的四個實(shí)施例的示意性截面視圖。
[0043]首先，應(yīng)該指出，本發(fā)明的在不同附圖中示出的不同實(shí)施例的相同的或相似的元件最大可能地由相同的參考號來標(biāo)識并且在每種情形下將不予以說明。
[0044]在本說明中，還考慮一個熱傳導(dǎo)元件具有大于IW-HT1-1r1的熱傳導(dǎo)率并且一個熱絕緣元件具有小于0.0SW-m^-r1的熱傳導(dǎo)率。
[0045]圖1示出一個蓄電池模塊30。
[0046]例如圖3所示，此類型的蓄電池模塊30旨在與相同類型的其他蓄電池模塊30 —起被存放在一個保護(hù)性殼體10中，以便形成一個被適配成用于對電動推進(jìn)的機(jī)動車輛的電動機(jī)供電的蓄電池組I。
[0047]如圖1所示，每個蓄電池模塊30包括被容納在一個儲存殼體40中的多個小蓄電池單體50，連同一個帕爾貼單體70以及這個帕爾貼單體70的一個控制單元90。
[0048]如圖2所示，該帕爾貼單體70是一個按熱泵原理操作的熱電元件，該熱電元件具有兩個面，一個面71被稱作冷面而另一個面72被稱為熱面。因此，這個帕爾貼單體70被適配成當(dāng)其被供電時對與其冷面71接觸的這些元件(假設(shè)其熱面72并不與一個過熱元件接觸)進(jìn)行冷卻。
[0049]為了冷卻這些蓄電池單體50，帕爾貼單體70的冷面71于是被放置成(經(jīng)由單個熱傳導(dǎo)元件來直接地或間接地)與這些蓄電池單體50接觸，而其熱面72 (經(jīng)由一個熱傳導(dǎo)元件來直接地或間接地)與該儲存殼體40的外側(cè)接觸。
[0050]根據(jù)本發(fā)明的一個特別有利的特征，帕爾貼單體70和該控制單元90是由所討論的蓄電池模塊30的這些蓄電池單體50來供電的。
[0051]如將在本說明的其余部分中詳細(xì)披露的，帕爾貼單體70和該控制單元90還可以由容納在蓄電池組I的保護(hù)性殼體10中的其他蓄電池模塊30的蓄電池單體50來供電。
[0052]在圖1所示的蓄電池殼體30的實(shí)施例中，該儲存殼體40具有平面六面體形狀。
[0053]因此，該儲存殼體具有一個矩形前壁42，該矩形前壁在后部與一個側(cè)壁41界定。這個側(cè)壁41以及這個前壁42是由塑料材料通過模制來一件式制成的。
[0054]該儲存殼體40還具有由多個元件60、70、80形成的一個基底壁43。
[0055]如圖1所示，這些蓄電池單體50就它們的部分而言是采取薄的平坦矩形板的形式。
[0056]這些蓄電池單體是彼此堆疊的，以便形成一個適應(yīng)該儲存殼體40的內(nèi)部容積的一個堆棧。
[0057]每個蓄電池單體具有:被放置成抵靠在鄰近的兩個蓄電池單體50的主面上的兩個平行的平坦主面、被放置成抵靠在該儲存殼體40的側(cè)壁41上的兩個側(cè)邊、被放置成面向該儲存殼體40的前壁42的一個前邊緣51、以及一個相對的后邊緣52。
[0058]每個蓄電池單體50配備有被放置成從其前邊緣51中伸出的兩個連接端子。
[0059]所有這些蓄電池單體50然后彼此串聯(lián)地相連接并且與伸出到儲存殼體40之外的兩個端子(相端子和中性端子91、92)相連接。
[0060]如圖1所示，帕爾貼單元70的尺寸相對于蓄電池單體50堆棧的尺寸是相對較小的。具體地說，其冷面71的尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于蓄電池單體50堆棧的后部面的尺寸的。
[0061]為了使帕爾貼單體70能夠冷卻所有這些蓄電池單體50，在這些蓄電池單體50的后邊緣52與帕爾貼單體70的冷面71之間插入了一個熱傳導(dǎo)元件60。
[0062]這個熱傳導(dǎo)元件60在此是由一個簡單的矩形平板形成，該平板具有的尺寸與該儲存殼體40的前壁42的尺寸相等，從而使得該熱傳導(dǎo)元件被應(yīng)用在這些蓄電池單體50的后邊緣52的整個表面上。
[0063]該熱傳導(dǎo)元件的尺寸還使得它可以密封該儲存殼體40的后部。
[0064]這個儲存殼體40還包括一個剛性絕緣壁80,該絕緣壁界定該帕爾貼單體70并且使其前部面81抵靠在熱傳導(dǎo)元件60的后部面上(見圖2)。這個絕緣壁80具有的厚度使得其后部面82與帕爾貼單體70的熱面72齊平。
[0065]這個絕緣壁80、熱傳導(dǎo)元件60以及帕爾貼單體70組合成該儲存殼體40的基底壁43。
[0066]如圖1所示，該控制單元90在這些蓄電池單體50的前邊緣51與該儲存殼體40的前壁42之間包括容納在該儲存殼體40中的一個電路板。
[0067]該控制單元由與兩個端子(相端子及中性端子91、92)對應(yīng)地相連接的兩個導(dǎo)線供電。
[0068]該控制單元包括被適配成使電流從蓄電池模塊30供應(yīng)至該帕爾貼單元70的一個控制電路。出于此目的，該控制單元由兩條供電線連接到帕爾貼單體70的兩個端子上。
[0069]這個控制單元90包括用于感測帕爾貼單體70的冷面71的以及熱面72的溫度的熱傳感器。
[0070]該控制單元還包括用于獲取蓄電池模塊30的這些蓄電池單體50中的電量百分比的裝置。
[0071]在本案中，這些獲取裝置包括:用于測量這些蓄電池模塊的相端子和中性端子91、92處的流出的電流強(qiáng)度I1的裝置，用于估算發(fā)送到帕爾貼單體70的電流強(qiáng)度i2的裝置，以及允許隨這兩個電流強(qiáng)度M，i2變化來計算蓄電池模塊30的電量百分比的裝置。
[0072]最后，這個控制單元90包括用于與蓄電池組I的其他蓄電池模塊30的控制單元90進(jìn)行通信的通信裝置。
[0073]因為所有這些裝置，該控制單元90被適配成通過使用充電量最多的蓄電池模塊30的這些蓄電池單體50來使電流被供應(yīng)到充電量最少的蓄電池模塊30的帕爾貼單體70。
[0074]更確切地，這些控制單元90被適配成:
[0075]-確定這些蓄電池模塊30的電量百分比，
[0076]-將這個電量百分比與其他蓄電池模塊30的電量百分比進(jìn)行比較，并且
[0077]-通過使用該蓄電池模塊30的電量百分比最大的蓄電池單體50來使電流被供應(yīng)到其蓄電池模塊30的帕爾貼單體70。
[0078]因此，到這些帕爾貼單體70的電流供應(yīng)被用于保持不同蓄電池模塊30之間的持續(xù)平衡，由此提高了這些模塊的壽命。因此使這些蓄電池模塊30的電量平衡的作用是散逸性的而不帶有能量損失。
[0079]圖3至圖6示出了蓄電池組I的保護(hù)性殼體10 ；100 ；110 ；120四個實(shí)施例。
[0080]在這四個實(shí)施例中，保護(hù)性殼體10 ；100 ；110 ;120包括:在前部開放的一個托盤11 ；101 ；111 ;121，牢牢密封該托盤 11 ；101 ；111 ；121 的一個蓋件 12 ；102 ；112 ；122 以及伸出到托盤11 ；101 ；111 ；121之外的一個電源接頭13 ；103 ；113 ;123。
[0081]托盤11 ; 101 ; 111 ; 121具有一個基底壁14 ；104 ；114 ; 124，該基底壁在前部由側(cè)壁15 ；105 ；115 ；125界定并且與側(cè)壁一起限定一個殼體以用來接納這些蓄電池模塊30。
[0082]蓋件12 ；102 ；112 ；122具有在后部由被安排成抵靠在托盤11 ；101 ；111 ；121的側(cè)壁15 ；105 ；115 ；125的前部部分上的上升邊緣17 ；107 ；117 ；127界定的一個前壁16 ；106 ；116 ;126。
[0083]鎖定裝置(未示出)可以被用來將蓋件12 ；102 ；112 ；122鎖定在托盤11 ；101 ；111 ; 121上以便使保護(hù)性殼體10 ；100 ；110 ；120牢牢密封。
[0084]電源接頭13 ；103 ；113 ;123伸出到托盤之外以便能達(dá)到使用者的意愿將蓄電池組I連接到機(jī)動車輛的電功率電路上。
[0085]這個電源接頭13 ；103 ；113 ;123經(jīng)由這些蓄電池模塊30的相端子和中性端子91、92而與容納在保護(hù)性殼體10 ；100 ；110 ；120中的蓄電池模塊30串聯(lián)地相連接。
[0086]這些蓄電池模塊30在此被容納在保護(hù)性殼體10 ；100 ；110 ；120中的方式是這些蓄電池模塊的帕爾貼單體70的熱面72經(jīng)由單一熱傳導(dǎo)元件與保護(hù)性殼體10 ；100 ；110 ；120直接地或間接地接觸。
[0087]這些蓄電池模塊30在此是以一種鄰接的方式彼此鄰近放置的，并且其方式為使得這些蓄電池模塊的儲存殼體40的基底壁43抵靠在保護(hù)性殼體10 ；100 ；110 ；120的托盤11 ；101 ；111 ；121 的基底壁 14 ；104 ；114 ；124 上。
[0088]在圖3所示的實(shí)施例中，托盤11是由熱傳導(dǎo)材料一件式制成的，其方式為使其基底壁14可以將帕爾貼單元70的熱面72發(fā)出的熱量向外排放。
[0089]在圖4所示的實(shí)施例中，托盤101與圖3的托盤11的不同之處在于用于冷卻劑流體循環(huán)的至少一個通道108經(jīng)過該托盤。
[0090]在這個實(shí)施例中，通道108通過用于冷卻劑流體的位于托盤101的側(cè)壁105中的一個入口 109A和出口 109B而從托盤101中開放。這個入口 109A和出口 109B然后被連接到用于冷卻劑流體的一個閉合冷卻回路上，該閉合冷卻回路例如包括一個簡單的盤管。
[0091]在圖5所示的實(shí)施例中，托盤111與圖3的托盤11的不同之處在于該托盤是由熱絕緣材料制成并且其基底壁114結(jié)合多個熱傳導(dǎo)插入件118。
[0092]在這個實(shí)施例中，這些插入件118的高度等于托盤111的基底壁114的厚度，從而使得這些插入件經(jīng)過該基底壁從一側(cè)延伸到另一側(cè)。
[0093]插入件118的數(shù)量在此被提供成等于蓄電池模塊30的數(shù)量。
[0094]這些插入件118具有的長度和寬度基本上等于蓄電池模塊30的帕爾貼單體70的熱面72的長度和寬度。這些插入件還被定位成使得它們的內(nèi)面完全抵靠在蓄電池模塊30的帕爾貼單體70的熱面72上。。
[0095]最后，在圖6所示的實(shí)施例中，托盤121與圖3的托盤11的不同之處在于其基底壁124外側(cè)攜帶多個鰭片128以用來促使與外部熱交換。
[0096]蓄電池組I還包括用于緊固到該機(jī)動車輛的底盤上的裝置(未示出)。
[0097]由于保護(hù)性殼體10 ；100 ；110 ；120的密封特性，蓄電池組I可以被緊固到機(jī)動車輛的空調(diào)客廂中而不存在泄漏的風(fēng)險，甚至在事故情況下也是如此。當(dāng)以此方式被緊固時，保護(hù)性殼體10 ；100 ；110 ；120的基底壁14 ；104 ；114 ；124由于客廂空氣調(diào)節(jié)而使溫度保持在大約20°C，這樣能夠使蓄電池模塊30的帕爾貼單體70去冷卻這些蓄電池單體50，而無論客廂之外的溫度如何。
[0098]在一個變體中，還可以緊固該蓄電池組1，其方式為使得其保護(hù)性殼體10 ；100 ；110 ；120的基底壁14 ；104 ；114 ；124與車身底側(cè)平齊，以便在機(jī)動車輛行進(jìn)時促使與外部進(jìn)行熱交換。
【權(quán)利要求】
1.一種蓄電池模塊(30),包括: -一個儲存殼體(40)， -容納在所述儲存殼體(40)中的至少一個蓄電池單體(50)， -至少一個帕爾貼單體(70)，其第一面(71)經(jīng)由一個熱傳導(dǎo)元件與所述蓄電池單體(50)直接地或間接地接觸，并且其第二面(72)經(jīng)由一個熱傳導(dǎo)元件與該儲存殼體(40)的外側(cè)直接地或間接地接觸，以及 -用于控制所述帕爾貼單體(70)的一個控制單元(90)， 其特征在于，所述帕爾貼單體(70)和所述控制單元(90)是由所述蓄電池單體(50)供電。
2.如前項權(quán)利要求所述的蓄電池模塊(30)，其中所述控制單元(90)是被容納在該儲存殼體(40)中。
3.如以上權(quán)利要求中任一項所述的蓄電池模塊(30)，其中所述帕爾貼單體(70)被整合在該儲存殼體(40)中使得所述帕爾貼單體的第二面(72)顯露于該儲存殼體(40)的外側(cè)。
4.如前項權(quán)利要求所述的蓄電池模塊(30)，其中該儲存殼體(40)具有界定該帕爾貼單體(70)的一個絕緣壁(80)。
5.如以上權(quán)利要求中任一項所述的蓄電池模塊(30)，其中至少兩個蓄電池單體(50)是被容納在所述儲存殼體(40)中，提供了一個熱傳導(dǎo)元件￠0)并且該熱傳導(dǎo)元件是被置于所述兩個蓄電池單體(50)與該帕爾貼單體(70)的第一面(71)之間。
6.一種蓄電池組(I)，其特征在于，它包括: -一個保護(hù)性殼體(10 ；100 ；110 ；120)，以及 -至少兩個如以上權(quán)利要求中任一項所述的蓄電池模塊(30)，該至少兩個蓄電池模塊是被容納在所述保護(hù)性殼體(10 ；100 ；110 ；120)中，其方式是這些蓄電池模塊的帕爾貼單體經(jīng)由一個熱傳導(dǎo)元件與該保護(hù)性殼體(10 ；100 ；110 ；120)直接地或間接地接觸。
7.如前項權(quán)利要求所述的蓄電池組(I)，其中所述保護(hù)性殼體(10；100 ；110 ；120)包括一個托盤(11 ；101 ；111 ;121)，牢牢密封該托盤(11 ；101 ；111 ；121)的一個蓋件(12 ；102 ；112 ；122)，以及連接到所述蓄電池模塊(30)上的一個電源接頭(13 ；103 ；113 ；123)。
8.如權(quán)利要求7所述的蓄電池組(1)，其中該蓄電池(11；121)是由熱傳導(dǎo)材料一件式制成。
9.如權(quán)利要求8所述的蓄電池組(I)，其中該托盤(121)包括促進(jìn)熱交換的多個鰭片(128)。
10.如權(quán)利要求7所述的蓄電池組(I)，其中至少一個流體循環(huán)通道(108)經(jīng)過該托盤(101)。
11.如權(quán)利要求7所述的蓄電池組(I)，其中該托盤(111)結(jié)合至少兩個插入件(118)，該至少兩個插入件具有的熱傳導(dǎo)率嚴(yán)格地大于該托盤(11)的其余部分的熱傳導(dǎo)率，這些被對應(yīng)定位的插入件與每個蓄電池模塊(30)的帕爾貼單體(70)的第二面(72)接觸。
12.如權(quán)利要求6至11中任一項所述的蓄電池組(I),其中這些蓄電池模塊(30)的控制單元(90)包括用于檢測這兩個蓄電池模塊(30)之間的電量差的裝置，以及被適配成使用這個電量最多的蓄電池模塊(30)的蓄電池單體(50)來將電流提供到這個電量最少的蓄 電池模塊(30)的帕爾貼單體(70)上。
【文檔編號】H01M10/6572GK104170156SQ201380016436
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2013年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月3日
【發(fā)明者】M·奧里古奇, G·帕斯卡利, C·馬沙爾 申請人:雷諾股份公司