用于机动车辆的电池单元组件的制作方法

1.本发明涉及一种用于机动车辆，特别是电动或混合动力车辆的电池单元组件。此外，本发明还涉及一种具有这种电池单元组件的机动车辆，特别是电动或混合动力车辆。


背景技术：

2.电池单元用于驱动安装在机动车辆中的电动机。为了节省安装空间，单独的电池单元通常沿着所谓的堆叠方向而彼此短距离地布置。由于电池单元在运行期间会产生废热，因此通常借助于冷却剂来将所述废热从电池单元中排出，该冷却剂与电池单元热接触。


技术实现要素：

3.本发明的目的是示出冷却具有多个电池单元的电池单元组件的新方法。
4.该目的通过独立权利要求的主题来解决。优选的实施例是从属权利要求的主题。
5.因此，本发明的基本思想是提供在待冷却的多个这种电池单元的组件的电池单元之间的柔性材料的所谓的冷却结构，该冷却结构限定了冷却剂能够流过的体积并且在该过程中形成为体积可变的。当两个相邻电池单元或其电池单元外壳由于老化效应或损坏以及由于不同的充电条件而膨胀时，使得在该两个相邻电池单元之间的各中间空间的体积减小，柔性材料的体积可变的冷却结构能够适应中间空间的减小的体积。这意味着由冷却结构限定的体积同样减少。如在此介绍的电池单元组件中所提出的，当冷却结构现在由所述冷却剂流过，并且冷却结构与设置在中间空间外部的冷却剂路径为流体连接时，冷却结构的体积的减小会导致冷却剂从冷却结构中被推出，即导出到冷却剂路径中。以这种方式确保了在冷却结构中并且因此在两个电池单元之间的中间空间中始终存在最大可能量的冷却剂。这又确保了冷却剂与电池单元最佳热接触。因此，确保了从电池单元的最佳散热。
6.除此之外，利用根据本发明的电池单元组件可以确定电池单元或其电池单元外壳的膨胀。这种膨胀能够用不同的方式来检测。例如可以想到将冷却剂路径与冷却剂储存器进行流体连接。通过合适的传感器系统，能够检测到包括冷却剂储存器的冷却剂回路中冷却剂的冷却剂压力或具有冷却剂的冷却剂储存器的冷却剂液位。
7.然而，冷却剂压力以及冷却剂液位都随着电池单元或其电池单元外壳的膨胀而变化：当冷却结构、冷却剂路径和冷却剂储存器是封闭式冷却剂回路的一部分时，在电池单元之间的中间空间的体积减小以及因此设置在中间空间中的冷却结构的体积减小导致了冷却剂的冷却剂压力在整个冷却剂回路中升高。这能够借助于用于测量冷却剂压力的合适的压力传感器来测量。相反地，当冷却结构、冷却剂路径和冷却剂储存器是开放式冷却剂回路的一部分时，在电池单元之间的中间空间的体积减小以及因此设置在该中间空间中的冷却结构的体积减小导致了冷却剂被“推”到冷却剂储存器中，从而增加了冷却剂储存器的液位。这能够借助于用于确定带有冷却剂的冷却剂储存器的液位的合适的液位传感器来测量。
8.因此，经由测量冷却剂压力或带有冷却剂的液位，可以得出关于电池单元或其电
池单元外壳已经膨胀至多大的结论。同时，由于电池单元与填充有冷却剂的冷却结构进行热接触，而与电池单元的膨胀程度无关，因此无论电池单元的实际膨胀或体积增大多少，都实现了电池单元的高效冷却。因此，在运行期间由电池单元产生的废热能够传递到冷却剂，并且进一步输送离开冷却剂处，从而有效地冷却了电池单元。通过这种方式，至少抵消了电池单元的进一步的不期望的膨胀。
9.根据本发明的电池单元组件包括沿着堆叠方向彼此堆叠的多个电池单元的堆叠。在中间空间中，在每种情况下，设置有能够由冷却剂流过的柔性且导热的材料的冷却结构，该中间空间均在堆叠方向上相邻的两个电池单元之间形成。实际上，这种材料的导热率为至少0.1w/(mk)。冷却结构以流体密封的方式来限定结构内部，使得冷却结构能够填充有冷却剂或者由所述冷却剂流过。为了将热量从电池单元传递到存在于冷却结构中的冷却剂，相关的冷却结构均(优选平坦地)抵靠电池单元。在此，电池单元、中间空间和冷却结构彼此匹配为使得当电池单元的体积增大时，中间空间的体积以及因此冷却结构的体积都相应地减小相同的量。通过减少体积，存在于冷却结构中的冷却剂至少部分地从各冷却结构或其结构内部导出或“推出”。
10.根据优选实施例，冷却结构均设计为体积可变的。因此，冷却结构能够平坦地抵靠电池单元或其电池单元外壳，而与电池单元或电池单元外壳的膨胀程度无关。以这种方式，确保了冷却结构以及因此存在于冷却结构中的冷却剂与电池单元的最佳热接触，而与电池单元或其电池单元外壳的膨胀程度无关。
11.实际上，冷却结构能够包括柔性且导热的材料的覆盖物，该覆盖物以流体密封的方式至少部分地限定所述结构内部。因此，冷却结构能够特别灵活地适应各电池单元的改变的体积。
12.特别优选地，冷却结构除了覆盖物之外还能够包括围绕结构内部的优选为非弹性材料的框架，柔性材料的覆盖物或形成该覆盖物的膜以材料连接的方式(特别是焊接)连接到该框架。在该变型中，框架和覆盖物一起限定冷却结构的结构内部。
13.根据有利的进一步发展，单独的冷却结构经由至少一个冷却剂路径彼此流体连通，使得冷却结构的体积减少导致存在于该冷却结构中的冷却剂至少部分地被推入到所述冷却剂路径中。借助于合适的传感器系统，可以确定从冷却结构中导出或推出的冷却剂的量，从而由此又能够确定电池单元(特别是由老化或损坏或在充电状态下的变化引起的)的膨胀程度。
14.特别优选地，冷却剂路径与用于临时储存从冷却结构中导出的冷却剂的冷却剂储存器流体连通。这允许从冷却结构中导出或推出的冷却剂的有效临时存储，使得在电池单元或其电池单元外壳的膨胀再次减小时，可将其重新引入冷却结构中。
15.实际上，能够将冷却剂储存器设计为可填充有冷却剂的容器，该容器优选具有预定的恒定体积。从技术上来讲，该实施例变型特别容易实现。
16.根据另一有利的进一步发展，冷却剂路径包括沿着堆叠方向延伸的至少一个(优选两个)管状体，冷却结构引入该管状体中。在横截面中，这种管状体通常能够具有任何几何形状，特别是圆形或角形。管状体能够用作入口或出口，以用于当冷却剂流过冷却结构时将冷却剂馈送入冷却结构或者将冷却剂从冷却结构中排出。
17.实际上，管状体以与冷却结构相比为机械刚性的结构形式来制造。所述管状体的
使用使得可以简单输送从冷却结构导出或推出的冷却剂，特别是可以简单输送其进入上述冷却剂储存器。当如上所述的冷却剂储存器设计为可填充有冷却剂的容器时则特别是如此。
18.特别优选地，中间空间以及冷却结构均设计或彼此匹配为使得当电池单元的体积膨胀时，冷却结构被该电池单元压缩。
19.特别优选地，冷却结构，特别是覆盖物能够借助于存在于冷却结构中的加压的冷却剂而预加载在电池单元上。
20.特别有利地，冷却结构，特别是覆盖物由弹性材料组成。以这种方式，能够以技术上简单的方式来实现所需的体积可变性。
21.特别有利地，冷却结构，特别是覆盖物的材料是或包括热塑性材料或弹性体。特别可以想到的是使用橡胶或pvc。然而，也可以采用多层塑料
‑
金属复合膜或金属箔。
22.根据有利的进一步发展，冷却结构、至少一个冷却剂路径以及冷却剂储存器能够设置在冷却剂回路中，冷却剂能够在该冷却剂回路中循环。因此，能够以简单、有效的方式来排出由冷却剂吸收的废热。
23.根据有利的进一步发展，冷却剂回路设计为闭合的，从而冷却剂的冷却剂压力在电池单元的体积增加时增加，而在电池单元的体积减小时减小。因此，能够确定电池单元或电池单元外壳的体积膨胀是否发生以及发生至何种程度。
24.特别优选地，在该进一步发展中，用于确定冷却剂的冷却剂压力的压力传感器设置在冷却剂回路中，优选设置在冷却剂储存器中，从而能够通过确定和评估冷却剂压力来推断可能发生的电池单元任何的体积增大。
25.根据有利的进一步发展，冷却剂回路设计为开放的或者带有诸如例如波纹管之类的体积补偿元件，从而带有冷却剂的冷却剂储存器的液位在电池单元体积的增加时增加，在电池单元体积的减小时减小。
26.特别优选地，在该进一步发展中，用于确定带有冷却剂的冷却剂储存器的液位的液位传感器设置在冷却剂储存器中。因此，能够通过确定带有冷却剂的冷却剂储存器的液位来推断可能发生的电池单元的体积增大。特别地，能够容易地确定电池单元或电池单元外壳的体积膨胀是否发生以及发生至何种程度。
27.本发明还涉及一种具有以上介绍的根据本发明的电池单元组件的机动车辆。因此，以上说明的根据本发明的电池单元组件的优点也适用于根据本发明的机动车辆。在此，根据本发明的机动车辆包括空调系统，该空调系统又包括冷却剂回路，电池单元组件的冷却结构与该冷却剂回路流体连通。
28.本发明的另外的重要特征和优点从从属权利要求、附图以及根据附图的相关附图说明中获得。
29.应该理解，在不脱离本发明的范围的情况下，以上提到的并且仍将在下文说明的特征不仅能够以所述的相应组合使用，而且能够以其他组合使用或者单独使用。
附图说明
30.本发明的优选示例性实施例在附图中示出，并且在以下描述中更详细地说明，其中相同的附图标记表示相同或相似或功能相同的部件。
31.在每种情况下，示意性地示出：
32.图1是根据本发明的电池单元组件的局部示图，
33.图2是沿着图1中ii
‑
ii截面线的剖面图，
34.图3是图2的电池单元组件，其带有与图2的示例相比具有更大体积的电池单元，
35.图4是示出了电池单元组件在空调系统中的集成的示图。
具体实施方式
36.图1示出了根据本发明的电池单元组件1的示例。电池单元组件1包括沿着堆叠方向s彼此堆叠的多个电池单元2，其在每种情况下包括电池单元外壳3。在图1的示例中，示出了电池单元2的这种堆叠。然而也可以想到的是，沿着横向方向q，电池单元2的两个这种堆叠10a、10b沿着横向方向q彼此相邻地布置，该横向方向垂直于堆叠方向s延伸。
37.图2在沿着图1的截面线ii
‑
ii的截面中示出了图1的电池单元组件1。如图2所示，与图1一起观察，能够由冷却剂k流过或填充有冷却剂k的柔性且导热的材料的冷却结构4在每种情况下设置在堆叠方向s上相邻的两个电池单元2或电池单元外壳3之间的中间空间5中。优选地，该材料的导热率至少为0.1w/(m*k)。冷却结构4均能够包括柔性且导热的材料的覆盖物14，该覆盖物以流体密封的方式至少部分地限定结构内部17，使得该结构内部17能够填充有冷却剂k或者由该冷却剂流过，而没有冷却剂k能够到达或逸出到各冷却结构4的外部环境中。选择弹性材料作为覆盖物14的材料是恰当的。实际上，能够选择诸如例如聚丙烯或其他热塑性材料或弹性体之类的弹性塑料来作为覆盖物14的材料。然而，也可以想到使用箔，特别是多层塑料
‑
金属复合膜或金属箔。
38.在从图1和2中显而易见的另外的发展中，除了覆盖物14之外，各冷却结构4还能够包括优选是非弹性塑料的围绕结构内部17的框架18，柔性或弹性材料的覆盖物14或形成覆盖物的箔以材料连接的方式(特别是焊接)连接到该框架上。在该变型中，框架18和覆盖物14一起限定了冷却结构4的结构内部17。
39.为了将热量从电池单元2传递到各冷却结构4，相关的冷却结构4或覆盖物14水平抵靠在电池单元2或其电池外壳3上。优选地，冷却结构4能够由加压的冷却剂k推向或预加载至电池单元2或限定各中间空间5的电池单元外壳3的电池单元外壳壁6。
40.单独的冷却结构4经由冷却剂路径7而彼此流体连通。在附图的示例中，该冷却剂路径7包括分别用作入口和出口的两个管状体8a和8b，冷却结构4引入该两个管状体中。单独的冷却结构4均形成为体积可变的。这意味着，当加压的冷却剂k流过冷却结构4或结构内部17时，冷却结构4或覆盖物14的材料能够膨胀，从而冷却结构4或覆盖物得以限制增大的体积。
41.在下文中，参考图3：电池单元2或其电池单元外壳3、中间空间5以及冷却结构4在此被设计为并且彼此匹配为使得当电池单元2的体积增大时，中间空间5的体积以及由此冷却结构4的体积减小。这种情形由图3示出，其中由于电池单元2的体积增大，中间空间5的体积相对于图2的表示而减小。
42.特别地，如图3与图2的比较所证实的，减小了沿着堆叠方向s限定相关中间空间5的那些电池单元外壳3的电池单元外壳壁6的距离a。因此，中间空间5和相关联的冷却结构4彼此匹配为使得当电池单元2或电池单元外壳3的体积膨胀时，冷却结构4被它们压缩。中间
空间5的体积减少导致存在于冷却结构4或存在于结构内部17中的冷却剂k至少部分地从冷却结构4中被“推出”，并且因此被导出到冷却剂路径7中。
43.在下文中，参考图4的表示。如图4所示，冷却结构4、冷却剂路径7以及待阐述的冷却剂储存器9能够设置在冷却剂回路15中，冷却剂k能够在其中循环。为了清楚起见而仅在图4中的局部图中示出的这种冷却剂回路15能够集成在例如用于机动车辆的未在图4中更详细示出的空调系统中。
44.图4中部分示出的冷却剂回路15用于提供冷却剂k，该冷却剂用于在冷却结构4以及冷却路径7中，即在冷却剂回路15中通过热传递来冷却电池单元2。借助于设置在冷却剂回路15中的换热器16，由冷却剂k吸收的热量能够传递到另一介质，并且因此从冷却剂回路15中排出。
45.在示例性情形下，上述冷却剂储存器9与冷却剂路径7流体连通，并且因此还经由该冷却剂路径与冷却结构4流体连通。因此，它能够用于临时存储从冷却结构4中导出的冷却剂k。冷却剂储存器9实际上能够设计为带有预定的恒定体积的容器12，该容器能够填充有冷却剂。特别地，冷却剂回路15能够设计为闭合的，从而冷却剂k的冷却剂压力当电池单元2的体积增大时增加，并且当电池单元2的体积减小时减少。在该变型中，用于确定冷却剂k的冷却剂压力的压力传感器13a能够设置在冷却剂回路15中，优选地设置在冷却剂储存器9中。因此，通过确定冷却剂压力，能够检查电池单元2的体积是否增加。
46.在其替代性变型中，冷却剂回路15能够设计为开放的。这意味着，带有冷却剂k的冷却剂储存器9的液位当电池单元2的体积增大时增加，并且当电池单元2的体积减小时减小。替代该开放的设计，还可以想到使用诸如例如波纹管之类的体积补偿元件(未示出)。
47.在该变型中，用于确定带有冷却剂k的冷却剂储存器9的液位的液位传感器13b能够设置在冷却剂储存器9中。以这种方式，也能够通过确定带有冷却剂的冷却剂储存器9的液位来确定电池单元2的体积是否增加。