具有用于冷却电池的被冷却介质流经的冷却体的冷却系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种冷却系统（1），其具有用于冷却电池（3）、特别是用于冷却构造成用于混合动力车、插电式混合动力车或电动车驱动的能量源的电池的至少一个被冷却介质流经的冷却体（2）和其它被冷却介质流经的部件（4、5、12），其它被冷却介质流经的部件包括至少一个用于将冷却介质输送到所述至少一个冷却体（2）处的导管（5）和至少一个用于将冷却介质从所述至少一个冷却体（2）处导出的导管（12），其它被冷却介质流经的部件（4、5、12）中的至少一部分部件至少局部地被至少一个护罩元件（6）包围，使得在所述至少一个护罩元件（6）和其它被冷却介质流经的部件（4、5、12）中的该至少一部分部件之间形成封闭的体积腔（7）。
【专利说明】具有用于冷却电池的被冷却介质流经的冷却体的冷却系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种冷却系统，所述冷却系统具有用于冷却电池、特别是用于冷却构造成用于混合动力车、插电式混合动力车或电动车驱动装置的能量源的电池的至少一个被冷却介质流经的冷却体和其它被冷却介质流经的部件，所述其它被冷却介质流经的部件包括至少一个用于将冷却介质输送到所述至少一个冷却体的导管和至少一个用于将冷却介质从所述至少一个冷却体处导出的导管。
【背景技术】
[0002]电池、特别是锂离子电池作为蓄能器，特别是作为在混合动力车、插电式混合动力车(Plug-1n混合动力车)或电动车中的可充电式能量源是非常重要的。锂离子电池、以及其它类型的电池通常由一个或多个电池模块构成，其中，多个电池电芯连接成一个电池模块。为了这种电池的安全运行以及为了这种电池特别是在性能和使用寿命方面最优的利用，必须确保电池只在一定的温度范围中运行。因此，特别是在高功率消耗或高功率输出时必须避免电池电芯加热超过一定的温度，以便特别地不会缩短电池电芯的使用寿命并且避免电池电芯的所谓的热击穿(也称为“热散逸”)。此外，例如当这种电池应用在车辆中时低于一定的室外温度时可能需要加热电池电芯。
[0003]出于这一原因，为了调节电池温度，应用开头所述类型的冷却系统。在此，待冷却的电池、确切地说电池的电池电芯通常布置在至少一个被冷却介质流经的冷却体旁或至少一个被冷却介质流经的冷却体上，从而在冷却体和电池、确切地说电池电芯之间可进行热能传递。通常，冷却体由导热良好的金属、例如铝构成。在此，名称“冷却系统”以及“冷却介质”的使用不限制为电池、确切地说电池的电池电芯的冷却功能，而是广义地包括为电池调温的功能，即，特别地也包括热量输送，以便使电池在较低的环境温度下转换到优选的运行温度。
[0004]在借助于开头所述的冷却系统为电池或电池电芯调温时存在的问题是，在冷却系统的部件、例如特别是冷却系统的导管的联接部处或者导管自身处可能出现不密封性。引起此的原因例如可为材料老化或者外部负载，例如振动或冲击。该不密封性导致冷却介质流出，这可能由于腐蚀和/或形成短路而损坏电池以及其它周围的电子部件。为了改进冷却介质输送软管的密封性，从文献DE69131054T2和文献DEl 12006000552T5中已知，为冷却介质输送软管配备内软管。此外，从文献DE102008062158A1中已知，利用护罩包围电池以保护不受湿气影响。
[0005]此外，在为电池调温时存在形成冷凝水的问题。特别是当在导管处的表面温度低于所谓的露点时，在冷却系统的导管处产生冷凝水。在此，该冷凝水可同样由于腐蚀和/或形成短路而损坏电池以及其它周围的电子部件。
【发明内容】
[0006]在该背景下，本发明的目的是，改进开头所述类型的冷却系统，使得更好地保护电池以及周围的电子部件不受从冷却系统中流出的冷却介质和/或在冷却系统的部件处形成的冷凝水影响。
[0007]为了实现该目的，提出一种冷却系统，所述冷却系统具有用于冷却电池、特别是用于冷却构造成用于混合动力车、插电式混合动力车或电动车驱动装置的能量源的电池的至少一个被冷却介质流经的冷却体和其它被冷却介质流经的部件，所述其它被冷却介质流经的部件包括至少一个用于将冷却介质输送到所述至少一个冷却体的导管和至少一个用于将冷却介质从所述至少一个冷却体处导出的导管，其中，所述其它被冷却介质流经的部件中的至少一部分部件至少局部地被至少一个护罩元件包围，使得在所述至少一个护罩元件和所述其它被冷却介质流经的部件中的该至少一部分部件之间形成封闭的体积腔。除了所述至少一个用于将冷却介质输送到至少一个冷却体处的导管和所述至少一个用于将冷介质从至少一个冷却体处导出的导管之外，特别地，导管的连接件、收集容器、接头或分配装置可以是冷却系统的其它被冷却介质流经的部件。所述至少一个用于将冷却介质输送到至少一个冷却体处的导管和/或所述至少一个用于将冷介质从至少一个冷却体处导出的导管特别地可分别构造成柔性的软管导管或者构造成金属的管或者构造成柔性的软管导管和金属的管的组合。有利地，所述至少一个护罩元件构造成液体不可透过，也就是说，液体、特别是液态的冷却介质以及冷凝水都不可从所述至少一个护罩元件中流出。在所述至少一个护罩元件直接与冷却系统的部件相连接的部位处设有合适的密封件，例如在现有技术中已知的密封环，其防止液体在这些部位处流出。有利地，所述至少一个护罩元件构造成柔性的并且至少很大程度上由至少一种薄壁的材料、优选塑料薄膜组成。有利地，这种塑料薄膜包括多个塑料层，其中，这些塑料层优选地具有不同的材料性能，从而所述至少一个护罩元件有利地构造成柔性的、防撕破的和/或液体不可透过的。优选地，冷却系统的所述其它被冷却介质流经的部件被唯一的护罩元件包围，其中，该护罩元件优选地相应于冷却系统的分支进行分支，特别是分支成使得护罩元件至少粗略近似等距地与被包围的部件间隔开，有利地，距离不小于0.5cm且不大于15cm。
[0008]本发明基于以下认识:通过根据本发明将冷却系统的被冷却介质流经的部件包住，特别是将布置在待冷却的电池或待冷却的电池电芯和/或其它周围电子部件附近的部件包住，冷却系统有效地且成本低廉地保护待调温的电池以及周围的电子部件不受由于冷却介质流出而引起的损害和/或不受在冷却系统的部件处形成的冷凝水损害。通过下面所述其它特征以单个的方式或者以组合的方式进一步有利地改进该保护功能。
[0009]冷却系统的一种有利的设计方案规定，所述至少一个用于将冷却介质输送到至少一个冷却体处的导管和/或所述至少一个用于将冷介质从至少一个冷却体处导出的导管至少局部地被所述至少一个护罩元件包围。由于冷却系统的这些部件通常直接布置在电池附近，所以特别地能更好地保护电池不受在不密封性的情况下流出的冷却介质并且不受在导管处形成的冷凝水的影响。特别是规定，导管的一个区段从在冷却体上的连接部开始被护罩元件包围。
[0010]根据本发明的另一有利的设计方案，所述至少一个护罩元件构造成热绝缘的。为此，该护罩元件例如由热绝缘的塑料薄膜构成。优选地，该护罩元件在此具有反射热的外层和/或内层。该反射热的层例如可被气相喷镀到所述至少一个护罩元件上。有利地，构造成热绝缘的护罩元件在被护罩元件包围的部件方面减小了被输送到至少一个冷却体处的冷却介质的加热和从至少一个冷却体导出的冷却介质的散热。此外，构造成热绝缘的护罩元件有利地减小了在被护罩元件包围的部件处的冷凝水形成。
[0011]根据本发明的另一有利的设计方案，所述至少一个护罩元件具有至少一个用于将位于体积腔之内的液体排出的排出口。根据一种有利的设计方案，所述排出口分别具有软管式的突出部，可通过该突出部有目的地将液体从体积腔中导出，特别是如此导出，使得避免被导出的液体与电池和其它电子部件接触。有利地，所述至少一个排出口构造成可打开和关闭的阀。在此，关闭的阀防止液体、特别是冷凝水和/或冷却介质从通过护罩元件形成的体积腔中流出，从而使液体聚集在体积腔中。通过阀的打开可使聚集的液体从体积腔中导出。
[0012]根据本发明的另一有利的设计方案，所述至少一个护罩元件具有至少一个用于探测在体积腔之内的湿度的器件。优选地，该用于探测湿度的器件为湿度传感器。在此，湿度传感器可有利地构造成，当湿气作用在传感器上时，电触点闭合。在此，通过电触点闭合有利地发出存在湿气的信号。优选地，该至少一个用于探测湿气的器件构造成用于发出信号:需要将液体从体积腔中排出和/或冷却系统具有不密封性。
[0013]本发明的另一设计方案规定，所述至少一个护罩元件具有内支架，该内支架使护罩元件与其它被冷却介质流经的部件中的被护罩元件包围的部分部件间隔开。在此，该内支架优选地如此构造且如此与护罩元件相连接:使得内支架通过使护罩元件与其它被冷却介质流经的部件中的被护罩元件包围的一部分部件间隔开而在某种程度上张开体积腔。该内支架优选地具有径向地布置在被冷却介质流经的部件处的横杆，其中，横杆的一个端部布置在被冷却介质流经的部件处，并且该横杆的另一端部布置在护罩元件处。有利地，内支架防止，护罩元件不期望地附着在冷却系统的部件处并且护罩元件由此在其作用、特别是其绝缘作用方面受到损害。
[0014]本发明的一种优选的设计方案规定，所述至少一个护罩元件构造成气密的，使得可以用气体填充该至少一个护罩元件，其中，该被气体填充的至少一个护罩元件与其它被冷却介质流经的部件中的该至少一部分部件间隔开。通过被引入所述至少一个护罩元件中的气体，在此在护罩元件和冷却系统的被护罩元件包围的被冷却介质流经的部件之间的体积腔在某种程度上被张开。优选地，用于填充护罩元件的气体是空气。有利地，气体改进了所述至少一个护罩元件的绝缘作用，从而导出冷却介质的部件的放热和输送冷却介质的部件的吸热进一步被减小。此外，通过该绝缘作用有利地进一步减少了冷凝水的形成。另外，有利地在用气体填充至少一个护罩元件时可确定，在护罩中是否存在不密封性。根据一种有利的设计方案，护罩元件的排出口构造成，通过该排出口可给护罩元件填充气体。在一种设计变型方案中，该护罩元件具有填充口，该填充口构造成，可通过该填充口给护罩元件填充气体并且在给护罩元件填充气体之后紧接着可以气密地封闭该填充口。
[0015]本发明的另一有利的设计方案规定，该至少一个护罩元件至少部分地构造成透明的，使得其它被冷却介质流经的部件中的被至少一个护罩元件包围的至少一部分部件可至少部分地被看到。有利地，通过这种类型的设计方案可进行目视检测、特别地获知，导管是否正确地布置在冷却系统的连接部位的区域中，和/或冷却系统在被冷却介质流经的部件处是否具有不密封性。根据一种优选的设计方案，该至少一个护罩元件至少在被冷却介质流经的导管的连接部位和/或联接部位的区域中具有用于实现目视检测的透明观察窗。[0016]根据本发明的另一设计方案，该至少一个护罩元件具有关闭机构，其实现了护罩元件以包围所述其它被冷却介质流经的部件中的至少一部分部件的方式布置。在此，该关闭机构优选地按照拉锁的形式设计，特别优选地构造成防水的拉锁、例如无齿的拉锁。有利地，该封闭机构简化了护罩元件围绕被冷却介质流经的部件的装配。此外有利地简化了为了维修或者检查被护罩包围的部件的功能而进行的拆卸。
[0017]本发明的另一有利的设计方案规定，该至少一个冷却体与待被冷却体冷却的电池和被冷却介质流经的部件中的至少一部分部件一起布置在壳体中，其中，被冷却介质流经的部件中的位于壳体中的那部分部件被至少一个护罩元件包围。该壳体特别地可以是电池壳体或用于车辆中待调温的电池的安装空间。有利地，通过壳体以及至少一个护罩元件特别好地保护电池以及电池周围的电子部件不受流出的冷却介质和/或冷凝水影响。特别地规定，待调温的电池和为此设置的冷却体一起布置在电池壳体中，其中，用于将冷却介质输送到冷却体处的导管被引导到壳体中，并且用于将冷介质从冷却体处导出的导管被从壳体中引导出来，其中，用于输送冷却介质的导管在壳体之内完全被护罩元件包围并且用于导出冷却介质的导管在壳体之内完全被同一护罩元件或另一护罩元件包围。由此，更好地保护电池以及电池周围的电子部件不受在不密封性的情况下流出的冷却介质以及在导管处形成的冷凝水的影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]结合在附图中示出的实施例详细解释本发明的其它有利的细节、特征和设计细节。其中:
[0019]图1以示意图示出了根据本发明的冷却系统的一种实施例；
[0020]图2以示意图示出了在图1中示出的实施例的局部，
[0021]图3以示意图示出了根据本发明的冷却系统的另一实施例；以及
[0022]图4以示意图示出了根据本发明的冷却系统的又一实施例。
【具体实施方式】
[0023]在图1、图3和图4示出的实施例中，出于更好的可见性的原因，分别仅仅示出了冷却系统的一部分，其具有被护套元件包围的部件。未示出的部件、如特别是用于在冷却介质循环中调节冷却介质温度的装置可以现有技术中已知的方式设计。
[0024]在图1中示出的冷却系统I具有两个用于冷却电池的被冷却介质流经的冷却体2(在图1中未详细示出)。
[0025]在此，冷却体2构造成金属的冷却板，其分别具有两个接头11，通过该接头可以输送和导出冷却介质。例如，可设置水-乙二醇-混合物或冷却剂R1234yf作为冷却介质。此夕卜，冷却系统I还具有其它被冷却介质流经的部件，特别是用于将冷却介质输送到冷却体2处的导管5、用于从冷却体2处导出冷却介质的导管12，并且作为其它被冷却介质流经的部件具有中央的冷却介质分配器4。在此,通过输送导管5将冷却介质输送到该中央的冷却介质分配器4。之后,通过另外的输送导管5将冷却介质从冷却介质分配器4输送到相应的冷却体11。在此，从中央的冷却介质分配器4出来的输送导管5与冷却体2相连接，当前通过在图1中布置在冷却体2上的接头11。在冷却介质流经相应的冷却体2之后，通过另外的在图1中布置在冷却体2侧面的接头11将冷却介质通过与冷却体2相连接的导管12引导到中央的冷却介质分配器4并且从该处通过另一从中央的冷却介质分配器4离开的导管12再次输送到冷却介质循环(出于更好的可见性原因，在图1中未详细示出完整的冷却介质循环)。在图1中示出的冷却系统I的其它被冷却介质流经的部件，即，导管5、导管12和中央的冷却介质分配器4被护罩元件6包围，使得在护罩元件6与其它被冷却介质流经的部件5、12和4之间形成封闭的体积腔7。在此，护罩元件6构造成液体不可透过的并且在其端部处分别通过密封件10、例如密封环气密地且液体不可透过地布置在导管5和12以及接头11处。由此，护罩元件6防止冷却介质在冷却系统I不密封的情况下在冷却系统I的被护罩元件6包围的其它被冷却介质流经的部件的区域中从护罩元件6中流出。由此，带有护罩元件6的冷却系统I保护待冷却的电池以及必要时周围的其它电子部件不受由冷却介质引起的损坏。在此，护罩元件6当前由弹性的塑料制成，其中，护罩元件6的内面和外面分别气相喷镀有反射热的层(在图1中未详细示出)。护罩元件6与导管5和12以及接头11连接的区域除外。在这些区域中护罩元件6构造成透明的，使得在这些连接区域中可以通过简单的目视检测而检查出冷却系统I的不密封性，特别是不必为此取下护罩元件6。
[0026]在图1中示出的冷却系统I中，护罩元件6被空气填充，由此护罩元件6以更好地热绝缘的方式起作用，从而减小了导出冷却介质的部件12的放热和输送冷却介质的部件5的吸热。在此，通过在图1中未详细示出的填充口给护罩元件6填充空气。此外，该护罩元件6具有两个以软管的方式构造的排出口 8以用于排出聚集在体积腔7之内的液体。在此，排出口 8分别具有一个封闭元件(在图1中未详细示出)，为了排出在体积腔7中聚集的液体必须打开该封闭元件。根据未示出的设计方案，排出口 8布置成，使得可以定向地排出液体，其中，借助于软管式的突出部对排出口进行引导，使得通过排出开口从体积腔7中流出的液体既不会损害电池也不会损害其它电子部件。
[0027]图2示出了在图1中示出的实施例的放大的局部，其中，示出了布置在冷却体2处的接头11，可通过该接头11将冷却介质输送到冷却体2处。在此，该接头11构造成管形，其中，为了固定在冷却体2处，输送导管5 (或者导出导管12)可被翻到接头11上，其中，输送导管有利地构造成弹性的并且可以传力的方式与接头11相连接。护罩元件6(在图2中同样仅仅示出了局部)同样借助于密封环10气密地且液体不可透过地布置在接头11处，优选地使得输送导管5的端部被护罩元件6包围。
[0028]图3示出了根据本发明的冷却系统I的另一实施例。该冷却系统I具有两个用于冷却电池3的被冷却介质流经的冷却体2。在此，电池3构造成用于电动车的驱动装置的能量源并且具有多个相互连接的电池电芯13。此外，冷却系统I包括用于将冷却介质输送到冷却体11处的导管5和用于从冷却体2处导出冷却介质的导管(出于更好的可见性原因，在图3中未详细示出用于从被冷却介质流经的冷却体2处导出冷却介质的导管)以及中央的收集器4，被输送的冷却介质从该中央收集器4继续被引导到相应的冷却体2并且首先将待从冷却体2中导出的冷却介质输送到该中央收集器4，以便之后由中央收集器4以中央的方式导出该冷却介质。用于输送或导出冷却介质的导管5以及中央收集器4被液体不可透过的护罩元件6包围，具体而言如此被包围，使得在护罩元件6和被护罩元件6包围的部件4、5之间形成封闭的体积腔7。在此，护罩元件6构造成，使得护罩元件6形成用于捕获和收集液体、特别是在导管处形成的冷凝水和/或由于不密封性漏出的冷却介质的体积腔区域9。在此，护罩元件6在体积腔区域9中具有湿度传感器(在图3中未详细示出)，该湿度传感器构造成探测在体积腔区域9中的湿度并且将探测信号发送到控制装置(在图3中未详细示出)处。之后，可由该控制装置给出具有如下指示的信号，即，在体积腔7中存在液体。之后,可通过阀8将该液体从体积腔7中排出。此外，可通过阀8给护罩元件6填充气体、特别是空气，其中，护罩元件6通过该气体与所包围的被冷却介质流经的部件4、5间隔开。
[0029]在图4中示出了根据本发明的冷却系统I的另一实施例。在此，冷却体2与待由冷却体冷却的具有多个相互连接的电池电芯13的电池3和作为其它被冷却介质流经的部件中的一部分的、用于将冷却介质输送到冷却体2处的导管5以及用于将冷却介质从冷却体2处导出的导管12 —起布置在电池壳体14中。所述其它被冷却介质流经的部件的位于电池壳体14中的部分，即导管5和导管12，分别被护罩元件6包围。在此，该护罩元件6分别被内支架撑开(在图4中未详细示出)，其中，该内支架例如借助于径向地布置在导管5或导管12处的横杆分别使护罩元件6与导管5或导管12间隔开。护罩元件6分别在其端部处通过密封元件10设置在导管5或12处。但是特别地也布置在相应的接头(在图4中未详细示出)处，例如结合图2解释的那样。护罩元件6分别具有无齿的防水的拉锁(在图4中未详细示出)作为封闭机构。在此，该拉锁使相应的护罩元件6在其纵向延伸方向上打开或关闭成为可能，其中，护罩元件6可在打开的状态中围绕导管5或12布置，并且在护罩元件6和被护罩元件6包围的导管5或12之间的体积腔7通过拉锁的关闭和相应的护罩元件6的端部借助于密封元件10固定而形成。护罩元件6分别具有阀8，该阀可被打开以将位于体积腔7中的液体从体积腔7中排出。在此，阀8分别在指向体积腔7中的一侧上具有用于探测液体的湿度传感器，其构造成，当液体聚集在体积腔7中时将探测信号传递到控制装置(在图4中未详细示出)处，其中，该控制装置有利地产生警报或提示信号，从而服务人员可检查被护罩元件6包围的被冷却介质流经的部件5、12，并且必要时可通过阀8将液体从体积腔7中排出。
[0030]在附图中示出且结合附图解释的实施例用于解释，并且对于所述实施例不是限制性的。
【权利要求】
1.一种冷却系统(1)，所述冷却系统具有用于冷却电池(3)、特别是用于冷却构造成用于混合动力车、插电式混合动力车或电动车驱动装置的能量源的电池的至少一个被冷却介质流经的冷却体(2)和其它被冷却介质流经的部件(4、5、12)，所述其它被冷却介质流经的部件包括至少一个用于将冷却介质输送到所述至少一个冷却体(2)处的导管(5)和至少一个用于将冷却介质从所述至少一个冷却体(2)处导出的导管(12)，其特征在于，所述其它被冷却介质流经的部件(4、5、12)中的至少一部分部件至少局部地被至少一个护罩元件(6)包围，使得在所述至少一个护罩元件(6)和所述其它被冷却介质流经的部件(4、5、12)中的该至少一部分部件之间形成封闭的体积腔(J)。
2.根据权利要求1所述的冷却系统(1)，其特征在于，所述至少一个用于将冷却介质输送到所述至少一个冷却体(2)处的导管(5)和/或所述至少一个用于将冷却介质从所述至少一个冷却体(2)处导出的导管(12)至少局部地被所述至少一个护罩元件(6)包围。
3.根据前述权利要求中任一项所述的冷却系统(1)，其特征在于，所述至少一个护罩元件(6)构造成热绝缘的。
4.根据前述权利要求中任一项所述的冷却系统(1)，其特征在于，所述至少一个护罩元件(6)具有至少一个用于将位于所述体积腔(7)之内的液体排出的排出口(8)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的冷却系统(1)，其特征在于，所述至少一个护罩元件(6)具有用于探测在所述体积腔(7)之内的湿度的器件。
6.根据前述权利要求中任一项所述的冷却系统(1)，其特征在于，所述至少一个护罩元件(6)具有内支架，所述内支架使所述护罩元件(6)与所述其它被冷却介质流经的部件(4、5、12)中的被所述护罩元件(6)包围的部分部件间隔开。
7.根据前述权利要求中任一项所述的冷却系统(1)，其特征在于，所述至少一个护罩元件(6)构造成气密的，使得能够给所述至少一个护罩元件(6)填充气体，其中，被气体填充的所述至少一个护罩元件(6)与所述其它被冷却介质流经的部件(4、5、12)中的该至少一部分部件间隔开。
8.根据前述权利要求中任一项所述的冷却系统(I)，其特征在于，所述至少一个护罩元件(6)至少部分地构造成透明的，使得所述其它被冷却介质流经的部件(4、5、12)中的被至少一个护罩元件(6)包围的该至少一部分部件能够至少部分地被看到。
9.根据前述权利要求中任一项所述的冷却系统(1)，其特征在于，所述至少一个护罩元件(6)具有关闭机构，该关闭机构实现了所述护罩元件(6)以包围所述其它被冷却介质流经的部件(4、5、12)中的至少一部分部件的方式布置。
10.根据前述权利要求中任一项所述的冷却系统(I)，其特征在于，所述至少一个冷却体(2)与待被所述冷却体(2)冷却的电池(3)和所述其它被冷却介质流经的部件(4、5、12)中的至少一部分部件一起布置在壳体(14)中，其中，所述其它被冷却介质流经的部件(4、`5、12)的位于所述壳体(14)中的部分部件被所述至少一个护罩元件(6)包围。
【文档编号】H01M10/6568GK103943914SQ201410019430
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年1月16日 优先权日:2013年1月18日
【发明者】X·阎 申请人:罗伯特·博世有限公司, 三星Sdi株式会社